淺析物理學科實施問題驅動課堂的實踐與思考

姬曉旭 趙慶懷 盛智銘 王愛華

摘 要：隨著素質教育理念的提出與深化，國家對各個學院階段的教育開始加大重視。大學作為培養(yǎng)國家人才的主要場所，其教師的教學水平與學生的綜合素質在某種程度上都會影響學生畢業(yè)之后的發(fā)展，因此大學各科教師都應當努力培養(yǎng)學生自主學習的能力，培養(yǎng)學生良好的學習習慣以及自主分析問題和解決問題的能力。大學物理課程作為學生的基礎科目，為學生的科學素養(yǎng)，探究真理等方面都有重要的作用。本文作者作為一名大學物理教師，通過總結自己的一線教學經驗，對物理課堂上出現的具體問題進行反思之后，在問題驅動教學法上有一些自己的心得，借此機會分享出來，希望為廣大大學物理教師提供有力的幫助。

關鍵詞：大學;物理學科;問題驅動

在中國經濟快速發(fā)展，社會水平飛速提高的背景下，國家對人才的要求也越來越高。大學教育者對大學物理課程的改革、思考、探究等也從未間斷，但就目前情況來講，大學物理課程實際教學中還存在一些問題，比如生源質量，學習積極性等都有待提高。而問題驅動法教學，則是以學生為中心，教師為主要引導者，通過調動學生參與課堂的積極性，引導學生學以致用，最后達到培養(yǎng)學生自主學習能力的方法。

1 現階段大學物理課程存在的不足之處

1.1 生源質量的問題

目前多數本科院校的錄取分數線遠遠低于80年代的分數線，平均成績400分以上就能考入一個二本院校，這樣就大大拉近了高等院校整體的學生水平。

1.2 教學模式單一

現在仍然有大部分大學教師在自己的課堂上使用傳統(tǒng)上課模式，以提高學生成績?yōu)橹鳎ㄟ^大量刷題的形式讓學生自己總結考試技巧，而且學生的興趣、學習動機、思維能力、人文素養(yǎng)等的培養(yǎng)都只是流于形式，甚至已經取消此環(huán)節(jié)，這樣也會是大學生的學習能力降低。

1.3 沒有做好因材施教

大學生的平均水平會出現參差不齊，每個學生的接受能力，理解能力等都存在很大差異。因此教師應當注重學生的個性化發(fā)展，但是實際教學中由于教學內容、教學方法、師生互動等的問題，教師并沒有改善自己的授課思路，導致優(yōu)等生并沒有更多機會展示和提升自己。

1.4 未引起學生興趣

未能更好地通過課后作業(yè)開發(fā)學生興趣及實用性的功能。目前多數教師使用的課后習題都是來源于教材或者網上在線搜索，學生并沒有太多的興趣，因此抄作業(yè)現象普遍嚴重。另外一些院校物理考試還是使用應試教育的方法，主要看學期最后的考試成績，多數學生考試過后就會將物理課程放到一邊，知識很快就會被遺忘。

2 “問題驅動”教學的實施途徑

學生全面發(fā)展觀的理念要求學生通過學習要提升自己的能力。因此大學物理課程要從“以知識為主要目標”向“以能力為主要目標”轉變。而問題驅動教學方法就可以很好的促進該轉變的形成。問題驅動的課堂教學主要有三個環(huán)節(jié)，第一個是教師在物理課堂上建立必要的問題場景。第二個是大學生借助場景來尋找問題，分析并采用合理的方法處理問題。第三個是教師引導學生理論聯系實際，即發(fā)現物理學同人們的生活之間的聯系。根據大學物理課程的特點以及問題驅動教學理念，可以將問題驅動教學法具體實施途徑概括如下：問題提出—模型建立—分析問題—探究討論—得出結論—實際應用。

3 “問題驅動”教學法教學原則

3.1 聯系生活實際，總結物理規(guī)律

在人們的生產和生活中幾乎處處可以看到物理現象。教師要引導學生通過實驗和觀察的方法，及時發(fā)現并且總結課程教學內容與實際生活相關的問題及規(guī)律。比如雨后的彩虹形成過程和光的折射之間的聯系。這樣更能提升學生的實際應用能力。

3.2 改善教學方法，導入物理學習

生活中普遍存在的現象都可以通過物理知識來解釋，教師則可通過生活情景來引入每個章節(jié)的大標題。另外每個章節(jié)的小標題可以通過具體實際的問題分析來導入。這樣便于教師順利開展各個節(jié)次的教學課程。比如在力學關系上，教師可以通過汽車行駛導入人力和運動的關系。

3.3 通過案例分析，掌握物理規(guī)律

通過舉例的方法總結物理學的規(guī)律，比如騎自行車從有一定傾斜度的斜坡上騎下來，使用時分析具體原因跟什么有關聯？救火隊員滅火進程中，執(zhí)行水帶打開所用時間跟哪些因素有關聯？通過這樣具體有趣味的例題，能夠激發(fā)學生的探知欲，也能加深學生對物理學現象的理解。

3.4 經過課堂檢驗，鞏固知識重點

問題驅動教學法要求教師在課堂臨近結束時，通過小測驗來檢測學生的學習效果，這樣便于教師了解學生的具體差異，有利于教師及時調整教學內容和教學進度等。

3.5 新穎問題導入，布置預習任務

通過新穎問題導入下節(jié)課程學習。教師要重視兩節(jié)課程之間的知識聯系性，因此可以通過布置課后作業(yè)讓學生自然過渡到下節(jié)課程的內容，這樣也能提高課堂教學效率，合理安排時間。并且還能培養(yǎng)學生的良好學習習慣。

4 “問題驅動”教學進程中的實踐案例和解析

在講解靜電場能量章節(jié)時，詳細闡述問題驅動教學方式的流程。此實質教學目的為了讓大學生充分理解靜電場能量分配與研究方式，植入采用了真空中帶電體系中互相影響勢能分配出現的問題。最終，讓大學生經過分組自主針對問題進行探討，同時核算出真空中兩點電荷系統(tǒng)勢能，結論應該是某點電荷由無限遠處位移至系統(tǒng)中電場力做功負值。即：

通過該算式可以獲得顯著結論，在q1q2恒定時，We和r有關聯。進而來講，在點電荷外部電場中留存有能量，如果r變動，則產生改變的就是空間電場分布，同時發(fā)生變化的是電荷相互之間作用的勢能。

物理學中的結論往往通過多個舉例才能證明，因此上述例子不足以得出結果。此時，教師需指引大學生再次解析真空中均勻帶電球面的電場能，則是把無限分離的電荷均勻集合在半徑是r的球面上，經過外部力量進而避免電場力做功。即：

展示的均勻帶電球面半徑為r，球外空間分布電場r縮小，則致使電場分配范圍增大，相反，r增大，電場分配相對減少，結果證明電場能和電場分布空間有必然關聯，伴隨著電場分布產生相應變動。則r等于零時，均勻帶電球面模型轉變成點電荷模型，以上結果兩個公式完全一樣。

然而，電場之中存有電場能，需要深入研究電場能量分布遵循的規(guī)律，那么“靜電場能量分布規(guī)律與電場分布存在什么關系？”為了便于計算，則將大學生容易理解的平行板電容器中均勻電場來舉例。當真空狀況下，指引大學生計算平行板電容器充電之后留存電能，以及電源移動電荷避免電場力做功。即：

如何直接解開電場能量密度和電場強度之間關聯，需實施變量替換，需采取電場強設E，及其電容器極板間體積V為動態(tài)量，從而得出結論。

畢竟電容器存放的電場能留存在電容器兩極板之間的電場當中，同時分配均勻，而能量密度是：

此公式進而印證了電場中不僅分配著電場能，并且電場能分配規(guī)律和電場分配規(guī)律有緊密關聯。然而，想要印證以上結果有沒有普遍性，則需計算均勻帶電球面發(fā)生的非均勻電場能量密度來驗證此結果。進而把特別電場分配獲得的結果拓展至普通情況。此外，探討對象物理量是能量密度，不僅能讓大學生見識到能量密度為計算靜電場能的方法，同時解開電場的物質性，進一步深刻認知靜電場。

針對電介質當中靜電場的能量密度相關問題，依然能通過參照以上類比方式獲得結論。

此結論能夠拓展至任何電場分布以及時變電場，學生通過這樣的實驗問題，進行討論及計算，就能很好理解本身電場具備能量地面，就會獲得太陽輻射的能量，從而植物可實施光合作用。

5 結語

綜上所述，通過上述問題可見問題情境教學法中教師的問題需精巧安排，不但能讓教學內容科學植入，也可以主動激勵大學生的學習興致。另外教師要注意整節(jié)課程要環(huán)繞問題，分時段、分流程來實施，設置階段與長期目標，指引大學生積極思索，減輕大學生學習壓力，使課堂氛圍變得良好。問題驅動教學法的實施過程是探究問題，通過分析問題，最終解決問題的過程。在此過程中教師可以借助多媒體等輔助教具，對學生進行聽覺視覺的刺激，通過視頻、音頻等的演示或電腦模擬，讓學生加深對物理知識的理解。

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