基于問題的學(xué)生主體實(shí)踐活動(dòng)的教學(xué)案例設(shè)計(jì)

【摘 要】為了充分體現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)中學(xué)生的中心地位，依據(jù)構(gòu)建主義理論與基于問題的教學(xué)論，在大學(xué)物理教學(xué)中探索培養(yǎng)學(xué)生自主意識、創(chuàng)新精神和能力的有效途徑，設(shè)計(jì)以問題為導(dǎo)向、教師啟發(fā)引導(dǎo)與學(xué)生主體實(shí)踐活動(dòng)為核心的教學(xué)方案很有必要。

【關(guān)鍵詞】實(shí)踐活動(dòng) 教學(xué)案例 剛體的力矩

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）31-0088-01

基于問題的教學(xué)法是構(gòu)建主義教學(xué)理論的一種具體應(yīng)用。20世紀(jì)美國西余大學(xué)醫(yī)學(xué)院率先嘗試基于問題的教學(xué)。1969年，美國神經(jīng)病學(xué)教授Barrows創(chuàng)立以問題為學(xué)習(xí)基礎(chǔ)（Problem-Based Learning，PBL）的教學(xué)模式?；趩栴}的教學(xué)不同于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，它主要具有以下特點(diǎn)：以問題為焦點(diǎn)啟動(dòng)課程，學(xué)生根據(jù)對問題的理解開展調(diào)查、進(jìn)行探究；教師的角色不再是提供知識，而是創(chuàng)設(shè)問題情境，通過提問等方式引導(dǎo)、促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)?；趩栴}的教學(xué)法創(chuàng)始于醫(yī)學(xué)院，所以，美國大部分醫(yī)學(xué)院已不同程度地采用PBL教學(xué)法。傳統(tǒng)教學(xué)中教師以自己的看法及課本現(xiàn)有的知識來單向灌輸給學(xué)生，這種灌輸式教學(xué)，面面俱到地把知識倒給學(xué)生，學(xué)生并不能真正地消化，也失去了咀嚼消化的胃口和主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。由于學(xué)生不用費(fèi)力思考就接受了現(xiàn)成的知識，學(xué)生思維力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識并不能得到培養(yǎng)。為使學(xué)生自主構(gòu)建知識，改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的，下面我們以剛體教學(xué)為例，設(shè)計(jì)了基于問題的探究式學(xué)習(xí)的教學(xué)，通過問題引導(dǎo)激發(fā)學(xué)生的自主意識，進(jìn)行發(fā)散與創(chuàng)新思維活動(dòng)。

一 教學(xué)目標(biāo)與方法

教學(xué)內(nèi)容為剛體的力矩。教學(xué)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對學(xué)生知識和能力的培養(yǎng)，尤其是創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)。知識目標(biāo)是學(xué)生通過探索得到對力矩概念的理解；能力培養(yǎng)目標(biāo)為通過基于問題的探討，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)意識、問題意識、合作意識、探索欲望和分析解決問題的能力。教學(xué)模式是在問題引導(dǎo)下通過探索活動(dòng)，學(xué)生自主構(gòu)建知識。教學(xué)方法為學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探索、討論，教師啟發(fā)引導(dǎo)。教學(xué)工具有PPT、彈簧測力計(jì)、尺、線、膠貼、掛鉤、角規(guī)、選項(xiàng)牌（標(biāo)有字母與班號、學(xué)生序號）。

二 教學(xué)方案與實(shí)踐

事先布置預(yù)習(xí)任務(wù)，設(shè)置自我學(xué)習(xí)檢查問題。

1.零力矩情況的討論

由于學(xué)生對質(zhì)點(diǎn)力學(xué)有較為扎實(shí)的基礎(chǔ)，所以，這里通過對比的方式引入問題，讓學(xué)生思考，也就是在課程開始用力對質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響入手，提出第一個(gè)問題：有力一定能夠改變剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)嗎？給學(xué)生時(shí)間討論與思考。

開始對零力矩討論。首先提示學(xué)生：若力對剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)有影響，稱該力有力矩。用淺顯的語言說明什么是零力矩，通過對實(shí)際問題的討論，讓學(xué)生明確什么是零力矩，從而建立起對力矩概念的初步感性認(rèn)識。針對相對轉(zhuǎn)軸是否有力矩設(shè)計(jì)實(shí)際問題，讓學(xué)生通過身邊的實(shí)物進(jìn)行分析探討，如施力方向平行于門軸或與門軸相交，該力相對門軸是否有力矩？對于與相對定點(diǎn)力矩學(xué)生不大容易理解，所以先以點(diǎn)為軸轉(zhuǎn)動(dòng)的桿為例，怎樣施力相對定點(diǎn)有力矩，怎樣施力無力矩？然后引入質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)問題中的零力矩情況，如地球所受太陽引力相對太陽中心有無力矩？

提示學(xué)生用手邊的書、教室門、筆等物品，讓學(xué)生相互討論與思考。幾分鐘后讓學(xué)生用選項(xiàng)牌顯示自己的答案（通過選項(xiàng)牌教師掌握整體學(xué)生思維情況、對知識的理解程度，同時(shí)也可掌握學(xué)生的出勤情況），鼓勵(lì)學(xué)生自由發(fā)言，讓持不同意見的學(xué)生發(fā)言表述自己對問題的分析與結(jié)論。教師不急于給出正確答案，而是通過實(shí)際操作引導(dǎo)學(xué)生排除錯(cuò)誤，然后再讓學(xué)生舉選項(xiàng)牌，如果都選擇正確答案或正確率在95%以上（課下對另外5%的學(xué)生進(jìn)行幫助與引導(dǎo)），顯示正確答案。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)討論力矩為零的情況。

2.力矩的影響因素分析

首先對學(xué)生自我學(xué)習(xí)效果進(jìn)行問題檢查，讓學(xué)生結(jié)合測力計(jì)或通過教室的門親自體驗(yàn)不同點(diǎn)與不同方向施力以推動(dòng)門，比較施力的大小，以上述同樣方式進(jìn)行討論，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)力矩的影響因素：力矩與力的大小、力的方向和力的作用點(diǎn)有關(guān)系。

3.力矩表達(dá)式構(gòu)成分析

首先提示學(xué)生：若兩個(gè)力對剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)影響相同，稱為力矩相同。若施加在剛體上兩個(gè)有力矩的力，使得剛體保持靜止，稱二力矩大小相同。

以教室的門為對象，在門的不同位置上同時(shí)施加不同方向的兩個(gè)力，并使門保持靜止，測量力的大小、方向與力的作用點(diǎn)的位置，同時(shí)讓學(xué)生展開討論力矩的表達(dá)式該怎樣構(gòu)成。為使實(shí)驗(yàn)得出正確結(jié)果，須保證單獨(dú)一個(gè)力存在時(shí)，能使門轉(zhuǎn)動(dòng)。

學(xué)生報(bào)告所測量力的數(shù)值，并比較兩個(gè)力的大小。為克服摩擦力矩所產(chǎn)生的影響，所施加力的大小要保證若單獨(dú)施力門能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)施加不同方向和不同作用點(diǎn)的兩個(gè)力，使門保持靜止，使兩個(gè)力對門的轉(zhuǎn)動(dòng)效果影響相同，說明兩個(gè)力矩的大小應(yīng)該相同；同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生得出用表達(dá)式表示的結(jié)論。

引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合角加速度的概念，用類比的方法，探究力矩的正確表達(dá)式。

參考文獻(xiàn)

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〔責(zé)任編輯：龐遠(yuǎn)燕〕