高考試題在大學(xué)物理教學(xué)中的實用性及意義*

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)

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高考試題在大學(xué)物理教學(xué)中的實用性及意義*

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，通過實證研究，對高考試題在大學(xué)物理教學(xué)中的實用性進(jìn)行探討，指出高考試題在檢測中學(xué)物理知識的掌握程度，確定大學(xué)物理的教學(xué)重難點；利用學(xué)生已有的知識結(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，對比不同的的研究方法；對比知識的廣度和深度，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)實用性

相對于中學(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，研究的對象由簡單到復(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，由了解知識到應(yīng)用知識．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)過程中，抓住大學(xué)物理與中學(xué)物理的銜接點，對高考試題進(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　檢測中學(xué)物理知識的掌握程度確定大學(xué)物理的教學(xué)重難點

在大學(xué)物理的教學(xué)過程中,大學(xué)教師必須了解中學(xué)物理的教學(xué)實際，了解授課班級學(xué)生對中學(xué)物理知識的掌握程度,才可以在教學(xué)中充分利用學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu), 提高他們對新知識的認(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)生對中學(xué)物理知識的學(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板塊知識，因此在大學(xué)物理授課前，可以整理部分高考試題對學(xué)生進(jìn)行測試，了解學(xué)生對該章節(jié)相關(guān)知識的掌握情況，從而確定大學(xué)物理學(xué)的教學(xué)重、難點．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)行測試，從測試結(jié)果進(jìn)行分析，確定教學(xué)的重點、難點，對學(xué)生已經(jīng)掌握的知識以復(fù)習(xí)略講的形式進(jìn)行，學(xué)生掌握不牢固的內(nèi)容及新的知識采用精講的方式進(jìn)行教學(xué)，從而避免簡單的重復(fù)教學(xué)．

表1電磁學(xué)部分新課前測試題

章節(jié)高考試題題號測試知識點第十章靜電場2013年新課標(biāo)Ⅱ卷第19題相關(guān)物理學(xué)史知識2013年新課標(biāo)Ⅰ卷第15題點電荷的場強(qiáng)分布、電場強(qiáng)度(E)的矢量性2015年新課標(biāo)Ⅰ卷第15題等勢面、電勢能、電場力的功2014年新課標(biāo)Ⅱ卷第19題靜電場電場強(qiáng)度與電勢的關(guān)系2013年新課標(biāo)Ⅰ卷第16題平行板電容器、帶電粒子在電場中的運動第十一章電流和恒磁場2011年全國卷Ⅰ第15題長直電流產(chǎn)生磁場在空間的分布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題帶電粒子在磁場中的運動第十二章電磁感應(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)電動勢、楞次定律、安培力

2　充分利用學(xué)生已有的知識結(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)過程中可以通過高考試題，抓住新舊知識的聯(lián)系，通過舊知識有目的地進(jìn)行設(shè)疑導(dǎo)入新課，從而引導(dǎo)學(xué)生主動思考，積極建構(gòu)新知識[5,6]．在講授“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”一節(jié)時，可以利用2015新課標(biāo)Ⅰ卷第19題引入新課．

如圖1所示，1824年法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”．實驗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．實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，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)電動勢(原題A選項)？

問題2：產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的真正原因是什么？是圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(原題B選項)？是在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化(原題C選項)？還是圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動？(原題D選項)．

圖1　2015年新課標(biāo)Ⅰ卷第19題

在講授“帶電粒子在磁場中的運動”一節(jié)時，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，硅微條徑跡探測器可以探測粒子在其中運動的軌跡．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．教師提出：

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

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

問題3：運動粒子在磁場中如果做圓周運動，運動軌跡的半徑跟什么因素有關(guān)？粒子的動能越大，是否半徑越小(原題D選項)？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)物理對比不同的的研究方法

大學(xué)物理的教學(xué)過程中，教師重在對比大學(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．教師可以通過高考試題，從中學(xué)物理知識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，展開新知識的教學(xué)[7]．新知識的教授過程中，特別注重高中物理與大學(xué)物理對該問題的研究方法的對比,分析各自對該問題研究的相同點和不同點以及對該問題所作的結(jié)論性論述,使學(xué)生認(rèn)識到大學(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，同時還可以檢驗學(xué)生對所學(xué)新知識的掌握程度[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，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)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上．請學(xué)生利用中學(xué)物理知識嘗試回答問題：當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時，穿過整個金屬框的磁通量是否變化？金屬框是否產(chǎn)生感應(yīng)電動勢？整個線框中是否有電流產(chǎn)生？學(xué)生回答的答案，教師暫不評價對錯；教師再提出問題：金屬框abc繞ab邊以角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時，若產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，電動勢的大小怎樣計算？方向怎樣判斷？因為回路閉合，若有電流，電流的大小怎樣計算？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)的知識分別計算εbc，εca，εab．當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時，bc邊、ca邊切割磁力線，洛倫茲力提供非靜電力產(chǎn)生動生電動勢

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　對比知識的廣度和深度激發(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)生一門重要的通識性、必修、基礎(chǔ)課的地位，通過大學(xué)物理課程的教學(xué)，使學(xué)生對物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認(rèn)識和正確的理解，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)的同時，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，努力實現(xiàn)學(xué)生知識、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)題的對比

題目來源題 干題目要求圖 示2011年全國卷Ⅰ第15題 兩根相互平行的長直導(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,且a,b,c與兩導(dǎo)線共面;b點在兩導(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點中磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的場點2012年大綱卷第18題 兩根互相平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M,N兩點,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,c與d位于MN的中垂線上,且a,b,c,d到O點的距離均相等. a,b,c,d,O5點的磁感應(yīng)強(qiáng)度第十一章作業(yè)11-11 兩長直導(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(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,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. 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“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,2014,24(1)：96～99

8蘭智高.對“ 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，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．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，主要研究方向為物理教育和物理學(xué)史．

2016-04-21)

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