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基于新高考模式下的大学物理教学改革研究

2020-08-12 162 上传者：管理员

摘要：针对新高考模式下大学物理课堂上出现的新情况、新问题，本文使用案例法，从类比法的应用、构建系统化的知识结构、有效利用物理图像等方面提出促成大学物理有效教学的办法和手段。

关键词：
新高考模式
物理图像
物理教学
知识结构
类比法
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从2017级新生开始在大学物理课堂上就出现了断层现象，部分学生认为老师讲的基本就是高中知识，而部分学生则认为学起来抽象、难懂、记不住。这跟他们高考时选考的科目有关[1]，高考时选择物理作为考试科目的同学，在高中阶段就学习了力学、热学、光学、电磁学和近代物理五个部分；而高中阶段没有选考物理的，仅在高一时学了力学。面对这样一种断层现象有人提出在开设大学物理之前开设大学物理预修课程[1]，有人提出线上线下混合式教学模式[2]以弥补高中物理知识体系的缺失。

这两种方法的共同点是大学物理老师不但要给学生上大学物理知识而且要给学生补中学物理知识，怎样才能在有限的时间内做好这两件事情呢？要用类比分析法巧妙地引出新知识[3]，使复杂的新概念变的易学；要构建起系统化是知识结构[4]，使课程结构更加紧凑，前后逻辑关系更加清晰，有助于更好地掌握和积累知识；要重视物理图像，使抽象的物理概念变得生动起来，加深学生对知识点的理解和记忆。

电势、电势能、电势差它们之间只有一字之差，却有不同的物理意义是学生们在学习时极易混淆的三个物理量，下面运用类比法引出电势、电势能和电势差的概念，建立系统化知识结构，明白它们之间的逻辑关系，最后再用形象的物理图像把它们表示出来，有助于加深印象。

一、类比分析法在电势、电势能、电势差中的应用

如图1(1）所示，当一质量为m的物体从a点落到b点时重力做功为：Wab=mgd=mgha-hb;mgha,mghb分别是物体在a点和b点时的重力势能，因此上述的功能关系可以表述为：Wab=EPa-EPb=-EPb-EPa=-ΔEP，即保守力做功等于势能增量的负值。当物体从a点落到o点（在地面上）时重力做功为：Wao=EPa=mgha，即物体在某点的重力势能等于将物体从该点移到重力势能零点时重力做的功，通常选择地面为重力势能零点。

图1

二、电势、电势能、电势差之间的知识结构

图1(2）描述的是在电场强度为均匀电场中将点电荷q0从a点沿ab或acb移到b点；理论上选无穷远为电势能零点而实际上通常选地面，此处选地面o点为电势能零点。

图1(3）描述的是在场源电荷q产生的电场中，将点电荷q0从l1点沿l2移到b点，选无穷远处o点为电势能零点。

根据图1(2）和图1(3）将中学和大学物理中电势、电势能及电势差相关知识点进行梳理和比较，构建起一个完整的知识体系如表1所示：

从表1可知电势能、电势、电势差在中学和大学物理中所呈现的逻辑关系是一样的。表1中的“知识点”这一栏类似一棵大树的树干，“高中知识点”类似离树干近一点的粗树枝，“大学物理知识点”类似离树干远一点的细树枝内容更加细腻和丰富一些。经过这番比较和分析，学生就会明白这三个物理量之间的关系及各自所代表的物理意义。

表1

三、电势、电势能对应的物理图像

图2(1）描述的是在q产生的电场中当q在a处时系统共同拥有的电势能为：，可知若该处不放q则无电势能，它是场和电荷共同拥有的物理量两者缺一不可，图2(2）描述的是在q产生的电场中a点的电势为：，从公式发现a点的电势与q0无关，即若该处不放q0有电势，因此电势是描述电场本身性质的物理量。从以上比较可知：电场中无电荷无电势能，但有电势。电势和电势能是学生在学习过程中极易混淆的两个物理量，通过物理图像和公式相结合的方式进行讲解，把抽象难懂的知识具体化、形象化，有助于学生的理解和掌握，使其更加容易接受。

图2

四、结束语

面对高考物理中的选课考试改革，本文以电势、电势能和电势差为例介绍运用类比法引入新知识，构建系统的知识结构将中学物理和大学物理紧密地联系起来，运用物理图像将抽象的物理概念具体形象化等手段，希望能够帮助改革后的学生更好地适应大学物理的学习。

参考文献：

[1]施建青,徐志君,李珍.高考背景下大学物理预修课程开设及其教学资源建设[J].物理与工程,2019(5):39-42.

[2]孙燕云,何钰,吴平,等.大学物理线上线下混合式大班教学模式初探[J].物理与工程,2019(5):85-87.

[3]江海燕,李国祥,杨艳芳,等.类比分析法在电磁学教学中的应用[J].物理通报—大学物理教学,2018(4):16-18.

[4]牛新宇,邰志艳,马野,等.互联网+背景下线性代数课程教学方法探究[J].互联网+教育,2019(17):171.

刘晶晶,高吉成,李大玉,刘澄.基于微课视角的大学专业基础课教学模式改革与创新——以材料科学基础“晶体位错”微课设计为例[J].教育教学论坛,2020(30):200-201.

基金:2018年度武汉科技大学城市学院教研项目(2018CYYBYB002);2018年度武汉科技大学城市学院科研项目(2018CYZDKY008);2014年度武汉科技大学城市学院博士基金项目(2014CYBSKY003).