吳 英　馮景華

(遵義師范學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院　貴州 遵義　563002)

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高考試題在大學(xué)物理教學(xué)中的實(shí)用性及意義*

吳 英馮景華

(遵義師范學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院貴州 遵義563002)

以大學(xué)物理電磁學(xué)部分的教學(xué)內(nèi)容為例，通過(guò)實(shí)證研究，對(duì)高考試題在大學(xué)物理教學(xué)中的實(shí)用性進(jìn)行探討，指出高考試題在檢測(cè)中學(xué)物理知識(shí)的掌握程度，確定大學(xué)物理的教學(xué)重難點(diǎn)；利用學(xué)生已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)入大學(xué)物理的新課；銜接中學(xué)物理與大學(xué)物理，對(duì)比不同的的研究方法；對(duì)比知識(shí)的廣度和深度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣等方面具有的一定意義．

高考試題大學(xué)物理教學(xué)實(shí)用性

相對(duì)于中學(xué)物理的學(xué)習(xí)，大學(xué)物理的學(xué)習(xí)是一種上位學(xué)習(xí)．將中學(xué)物理與大學(xué)物理比較，研究的對(duì)象由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由特殊到一般；研究的方法和使用的工具由初等數(shù)學(xué)到高等數(shù)學(xué)；研究的目也不同，由只知其然到知其所以然，由了解知識(shí)到應(yīng)用知識(shí)．因此大學(xué)物理是中學(xué)物理的繼承與發(fā)展．高考試題具有豐富的學(xué)科內(nèi)涵，在大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中，抓住大學(xué)物理與中學(xué)物理的銜接點(diǎn)，對(duì)高考試題進(jìn)行適當(dāng)挖掘，充分發(fā)揮每一道試題的功能和作用，從而促進(jìn)大學(xué)物理的教學(xué)．

1　檢測(cè)中學(xué)物理知識(shí)的掌握程度確定大學(xué)物理的教學(xué)重難點(diǎn)

在大學(xué)物理的教學(xué)過(guò)程中,大學(xué)教師必須了解中學(xué)物理的教學(xué)實(shí)際，了解授課班級(jí)學(xué)生對(duì)中學(xué)物理知識(shí)的掌握程度,才可以在教學(xué)中充分利用學(xué)生已有的知識(shí)結(jié)構(gòu), 提高他們對(duì)新知識(shí)的認(rèn)同感[1]．許多大學(xué)物理教師采用問卷調(diào)查的形式，掌握學(xué)生對(duì)中學(xué)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)層次[2,3]．而高考試題含括了中學(xué)物理中力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子與原子核物理等每一個(gè)板塊知識(shí)，因此在大學(xué)物理授課前，可以整理部分高考試題對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)試，了解學(xué)生對(duì)該章節(jié)相關(guān)知識(shí)的掌握情況，從而確定大學(xué)物理學(xué)的教學(xué)重、難點(diǎn)．以大學(xué)物理[4]中電磁學(xué)內(nèi)容(第十章、第十一章、第十二章)為例，將2010～2015年高考題中有關(guān)試題整理如表1，在新課前讓學(xué)生進(jìn)行測(cè)試，從測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，確定教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，對(duì)學(xué)生已經(jīng)掌握的知識(shí)以復(fù)習(xí)略講的形式進(jìn)行，學(xué)生掌握不牢固的內(nèi)容及新的知識(shí)采用精講的方式進(jìn)行教學(xué)，從而避免簡(jiǎn)單的重復(fù)教學(xué)．

表1電磁學(xué)部分新課前測(cè)試題

章節(jié)高考試題題號(hào)測(cè)試知識(shí)點(diǎn)第十章靜電場(chǎng)2013年新課標(biāo)Ⅱ卷第19題相關(guān)物理學(xué)史知識(shí)2013年新課標(biāo)Ⅰ卷第15題點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)分布、電場(chǎng)強(qiáng)度(E)的矢量性2015年新課標(biāo)Ⅰ卷第15題等勢(shì)面、電勢(shì)能、電場(chǎng)力的功2014年新課標(biāo)Ⅱ卷第19題靜電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系2013年新課標(biāo)Ⅰ卷第16題平行板電容器、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第十一章電流和恒磁場(chǎng)2011年全國(guó)卷Ⅰ第15題長(zhǎng)直電流產(chǎn)生磁場(chǎng)在空間的分布2014年新課標(biāo)Ⅰ卷第15題通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力2015年新課標(biāo)Ⅰ卷第14題帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第十二章電磁感應(yīng)和麥克斯韋電磁理論2014年新課標(biāo)Ⅰ卷第14題電磁感應(yīng)現(xiàn)象2012年新課標(biāo)Ⅰ卷第20題感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、楞次定律、安培力

2　充分利用學(xué)生已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)導(dǎo)入大學(xué)物理的新課

中學(xué)物理是大學(xué)物理基礎(chǔ)．教師在大學(xué)物理的教學(xué)過(guò)程中可以通過(guò)高考試題，抓住新舊知識(shí)的聯(lián)系，通過(guò)舊知識(shí)有目的地進(jìn)行設(shè)疑導(dǎo)入新課，從而引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，積極建構(gòu)新知識(shí)[5,6]．在講授“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”一節(jié)時(shí)，可以利用2015新課標(biāo)Ⅰ卷第19題引入新課．

如圖1所示，1824年法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”．實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針．實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，但略有滯后．

教師以提出問題的方式引入新課.

問題1：圓盤上是否產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(原題A選項(xiàng))？

問題2：產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的真正原因是什么？是圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)(原題B選項(xiàng))？是在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化(原題C選項(xiàng))？還是圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)？(原題D選項(xiàng))．

圖1　2015年新課標(biāo)Ⅰ卷第19題

在講授“帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”一節(jié)時(shí)，用2014年新課標(biāo)Ⅱ第20題引入新課.如圖2，某磁譜儀部分構(gòu)件的示意圖．永磁鐵提供勻強(qiáng)磁場(chǎng)，硅微條徑跡探測(cè)器可以探測(cè)粒子在其中運(yùn)動(dòng)的軌跡．宇宙射線有大量的電子、正電子和質(zhì)子，讓這些粒子從上部垂直進(jìn)入磁場(chǎng)．教師提出：

問題1：粒子在磁場(chǎng)中做怎樣的運(yùn)動(dòng)，電子與正電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是否相同，偏轉(zhuǎn)方向是否相同？(原題A，B選項(xiàng))．

問題2：僅依據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是否能判斷此粒子是質(zhì)子還是正電子(原題C選項(xiàng))？

問題3：運(yùn)動(dòng)粒子在磁場(chǎng)中如果做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑跟什么因素有關(guān)？粒子的動(dòng)能越大，是否半徑越小(原題D選項(xiàng))？問題情境設(shè)置好后，教師引導(dǎo)學(xué)生帶著問題進(jìn)行新知識(shí)的學(xué)習(xí)．

圖2　2014年新課標(biāo)Ⅱ卷第20題

3　銜接中學(xué)物理與大學(xué)物理對(duì)比不同的的研究方法

大學(xué)物理的教學(xué)過(guò)程中，教師重在對(duì)比大學(xué)物理與中學(xué)物理不同的研究方法，從而引導(dǎo)學(xué)生站在更高的角度、或更加深入地理解相關(guān)的理論和知識(shí)．教師可以通過(guò)高考試題，從中學(xué)物理知識(shí)的局限性或特殊性出發(fā)，提出問題，在學(xué)生頭腦中產(chǎn)生疑問，并以此為切入點(diǎn)，展開新知識(shí)的教學(xué)[7]．新知識(shí)的教授過(guò)程中，特別注重高中物理與大學(xué)物理對(duì)該問題的研究方法的對(duì)比,分析各自對(duì)該問題研究的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)以及對(duì)該問題所作的結(jié)論性論述,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到大學(xué)物理不是高中物理的重復(fù),而是在更高層次研究物理問題,從而使學(xué)生產(chǎn)生新奇感與求知欲，同時(shí)還可以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)新知識(shí)的掌握程度[8]．

圖3　2015年新課標(biāo)Ⅱ卷第15題

例如在講授“電磁感應(yīng)”一節(jié)時(shí)，先由2015年新課標(biāo)Ⅱ第15題引入新課，如圖3直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上．請(qǐng)學(xué)生利用中學(xué)物理知識(shí)嘗試回答問題：當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)整個(gè)金屬框的磁通量是否變化？金屬框是否產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？整個(gè)線框中是否有電流產(chǎn)生？學(xué)生回答的答案，教師暫不評(píng)價(jià)對(duì)錯(cuò)；教師再提出問題：金屬框abc繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，若產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的大小怎樣計(jì)算？方向怎樣判斷？因?yàn)榛芈烽]合，若有電流，電流的大小怎樣計(jì)算？方向怎樣判斷？提出這些問題后，進(jìn)入新課的學(xué)習(xí)．新課學(xué)習(xí)后，要求學(xué)生利用所學(xué)的知識(shí)分別計(jì)算εbc，εca，εab．當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，bc邊、ca邊切割磁力線，洛倫茲力提供非靜電力產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)

在bc段上取線元dl，dl到b的距離為l，則

b為負(fù)極，c為正極，Ub

4　對(duì)比知識(shí)的廣度和深度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

《非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》從理念層次上確立了大學(xué)物理課程是高等學(xué)校理工科各專業(yè)學(xué)生一門重要的通識(shí)性、必修、基礎(chǔ)課的地位，通過(guò)大學(xué)物理課程的教學(xué)，使學(xué)生對(duì)物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和正確的理解，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展[9]．

表2高考試題與大學(xué)物理習(xí)題的對(duì)比

題目來(lái)源題 干題目要求圖 示2011年全國(guó)卷Ⅰ第15題 兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2,且I1>I2,圖中a,b,c,d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的4點(diǎn),且a,b,c與兩導(dǎo)線共面;b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間,b與d的連線與導(dǎo)線所在的平面垂直. a,b,c,d4點(diǎn)中磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的場(chǎng)點(diǎn)2012年大綱卷第18題 兩根互相平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過(guò)紙面上的M,N兩點(diǎn),且與紙面垂直,導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流.a,O,b在M,N的連線上,O為MN的中點(diǎn),c與d位于MN的中垂線上,且a,b,c,d到O點(diǎn)的距離均相等. a,b,c,d,O5點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度第十一章作業(yè)11-11 兩長(zhǎng)直導(dǎo)線互相平行并相距d,它們分別通以同方向的電流I1和I2.A點(diǎn)到兩導(dǎo)線的距離分別為r1和r2,如圖所示.如果d=10.0cm,I1=12A,I2=10A,r1=6.0cm,r2=8.0cm. A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

1楊建宋.論大學(xué)物理教學(xué)與中學(xué)物理教學(xué)的銜接.浙江師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2000,23(4),407～408

2梁金榮.大學(xué)物理與中學(xué)物理教學(xué)銜接的探究.贛南師范學(xué)院學(xué)報(bào),2012(6)103～105

3雷鳴，王永鋼.從高中物理課選修情況看執(zhí)行大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求的意義. 物理與工程，2013, 23(6),45～47,55

4劉克哲，張承琚.物理學(xué)(第四版).北京：高等教育出版社，2012

5范永梅.重視新課引入，建構(gòu)問題平臺(tái). 物理教學(xué)，2010,32(11)：17～19

6許燕.巧設(shè)懸念 激發(fā)興趣 探索新知——對(duì)“變壓器”新課引入的思考.物理教學(xué)，2015,37(3)：9～10

7李斌.大學(xué)物理與中學(xué)物理的銜接研究與實(shí)踐———以成都師范學(xué)院為例.四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2014,24(1)：96～99

8蘭智高.對(duì)“ 大、中學(xué)物理教學(xué)方法相互銜接”的研究.黃岡師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2002,22(3)：88～90

9非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)．非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求．物理與工程，2006，16(5)：1～8

吳英(1972-)，女，碩士，副教授，主要研究方向?yàn)槲锢斫逃臀锢韺W(xué)史．

2016-04-21)

*貴州省重點(diǎn)學(xué)科基金資助，編號(hào)：黔學(xué)位辦[2013]18號(hào)；省級(jí)理論物理人才創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，編號(hào)：黔教合人才團(tuán)隊(duì)字[2012]08號(hào)．