浅析物理学科实施问题驱动课堂的实践与思考

    姬晓旭 赵庆怀 盛智铭 王爱华

    摘 要：随着素质教育理念的提出与深化，国家对各个学院阶段的教育开始加大重视。大学作为培养国家人才的主要场所，其教师的教学水平与学生的综合素质在某种程度上都会影响学生毕业之后的发展，因此大学各科教师都应当努力培养学生自主学习的能力，培养学生良好的学习习惯以及自主分析问题和解决问题的能力。大学物理课程作为学生的基础科目，为学生的科学素养，探究真理等方面都有重要的作用。本文作者作为一名大学物理教师，通过总结自己的一线教学经验，对物理课堂上出现的具体问题进行反思之后，在问题驱动教学法上有一些自己的心得，借此机会分享出来，希望为广大大学物理教师提供有力的帮助。

    关键词：大学;物理学科;问题驱动

    在中国经济快速发展，社会水平飞速提高的背景下，国家对人才的要求也越来越高。大学教育者对大学物理课程的改革、思考、探究等也从未间断，但就目前情况来讲，大学物理课程实际教学中还存在一些问题，比如生源质量，学习积极性等都有待提高。而问题驱动法教学，则是以学生为中心，教师为主要引导者，通过调动学生参与课堂的积极性，引导学生学以致用，最后达到培养学生自主学习能力的方法。

    1 现阶段大学物理课程存在的不足之处

    1.1 生源质量的问题

    目前多数本科院校的录取分数线远远低于80年代的分数线，平均成绩400分以上就能考入一个二本院校，这样就大大拉近了高等院校整体的学生水平。

    1.2 教学模式单一

    现在仍然有大部分大学教师在自己的课堂上使用传统上课模式，以提高学生成绩为主，通过大量刷题的形式让学生自己总结考试技巧，而且学生的兴趣、学习动机、思维能力、人文素养等的培养都只是流于形式，甚至已经取消此环节，这样也会是大学生的学习能力降低。

    1.3 没有做好因材施教

    大学生的平均水平会出现参差不齐，每个学生的接受能力，理解能力等都存在很大差异。因此教师应当注重学生的个性化发展，但是实际教学中由于教学内容、教学方法、师生互动等的问题，教师并没有改善自己的授课思路，导致优等生并没有更多机会展示和提升自己。

    1.4 未引起学生兴趣

    未能更好地通过课后作业开发学生兴趣及实用性的功能。目前多数教师使用的课后习题都是来源于教材或者网上在线搜索，学生并没有太多的兴趣，因此抄作业现象普遍严重。另外一些院校物理考试还是使用应试教育的方法，主要看学期最后的考试成绩，多数学生考试过后就会将物理课程放到一边，知识很快就会被遗忘。

    2 “问题驱动”教学的实施途径

    学生全面发展观的理念要求学生通过学习要提升自己的能力。因此大学物理课程要从“以知识为主要目标”向“以能力为主要目标”转变。而问题驱动教学方法就可以很好的促进该转变的形成。问题驱动的课堂教学主要有三个环节，第一个是教师在物理课堂上建立必要的问题场景。第二个是大学生借助场景来寻找问题，分析并采用合理的方法处理问题。第三个是教师引导学生理论联系实际，即发现物理学同人们的生活之间的联系。根据大学物理课程的特点以及问题驱动教学理念，可以将问题驱动教学法具体实施途径概括如下：问题提出—模型建立—分析问题—探究讨论—得出结论—实际应用。

    3 “问题驱动”教学法教学原则

    3.1 联系生活实际，总结物理规律

    在人们的生产和生活中几乎处处可以看到物理现象。教师要引导学生通过实验和观察的方法，及时发现并且总结课程教学内容与实际生活相关的问题及规律。比如雨后的彩虹形成过程和光的折射之间的联系。这样更能提升学生的实际应用能力。

    3.2 改善教学方法，导入物理学习

    生活中普遍存在的现象都可以通过物理知识来解释，教师则可通过生活情景来引入每个章节的大标题。另外每个章节的小标题可以通过具体实际的问题分析来导入。这样便于教师顺利开展各个节次的教学课程。比如在力学关系上，教师可以通过汽车行驶导入人力和运动的关系。

    3.3 通过案例分析，掌握物理规律

    通过举例的方法总结物理学的规律，比如骑自行车从有一定倾斜度的斜坡上骑下来，使用时分析具体原因跟什么有关联？救火队员灭火进程中，执行水带打开所用时间跟哪些因素有关联？通过这样具体有趣味的例题，能够激发学生的探知欲，也能加深学生对物理学现象的理解。

    3.4 经过课堂检验，巩固知识重点

    问题驱动教学法要求教师在课堂临近结束时，通过小测验来检测学生的學习效果，这样便于教师了解学生的具体差异，有利于教师及时调整教学内容和教学进度等。

    3.5 新颖问题导入，布置预习任务

    通过新颖问题导入下节课程学习。教师要重视两节课程之间的知识联系性，因此可以通过布置课后作业让学生自然过渡到下节课程的内容，这样也能提高课堂教学效率，合理安排时间。并且还能培养学生的良好学习习惯。

    4 “问题驱动”教学进程中的实践案例和解析

    在讲解静电场能量章节时，详细阐述问题驱动教学方式的流程。此实质教学目的为了让大学生充分理解静电场能量分配与研究方式，植入采用了真空中带电体系中互相影响势能分配出现的问题。最终，让大学生经过分组自主针对问题进行探讨，同时核算出真空中两点电荷系统势能，结论应该是某点电荷由无限远处位移至系统中电场力做功负值。即：

    通过该算式可以获得显著结论，在q1q2恒定时，We和r有关联。进而来讲，在点电荷外部电场中留存有能量，如果r变动，则产生改变的就是空间电场分布，同时发生变化的是电荷相互之间作用的势能。

    物理学中的结论往往通过多个举例才能证明，因此上述例子不足以得出结果。此时，教师需指引大学生再次解析真空中均匀带电球面的电场能，则是把无限分离的电荷均匀集合在半径是r的球面上，经过外部力量进而避免电场力做功。即：

    展示的均匀带电球面半径为r，球外空间分布电场r缩小，则致使电场分配范围增大，相反，r增大，电场分配相对减少，结果证明电场能和电场分布空间有必然关联，伴随着电场分布产生相应变动。则r等于零时，均匀带电球面模型转变成点电荷模型，以上结果两个公式完全一样。

    然而，电场之中存有电场能，需要深入研究电场能量分布遵循的规律，那么“静电场能量分布规律与电场分布存在什么关系？”为了便于计算，则将大学生容易理解的平行板电容器中均匀电场来举例。当真空状况下，指引大学生计算平行板电容器充电之后留存电能，以及电源移动电荷避免电场力做功。即：

    如何直接解开电场能量密度和电场强度之间关联，需实施变量替换，需采取电场强设E，及其电容器极板间体积V为动态量，从而得出结论。

    毕竟电容器存放的电场能留存在电容器两极板之间的电场当中，同时分配均匀，而能量密度是：

    此公式进而印证了电场中不仅分配着电场能，并且电场能分配规律和电场分配规律有紧密关联。然而，想要印证以上结果有没有普遍性，则需计算均匀带电球面发生的非均匀电场能量密度来验证此结果。进而把特别电场分配获得的结果拓展至普通情况。此外，探讨对象物理量是能量密度，不仅能让大学生见识到能量密度为计算静电场能的方法，同时解开电场的物质性，进一步深刻认知静电场。

    針对电介质当中静电场的能量密度相关问题，依然能通过参照以上类比方式获得结论。

    此结论能够拓展至任何电场分布以及时变电场，学生通过这样的实验问题，进行讨论及计算，就能很好理解本身电场具备能量地面，就会获得太阳辐射的能量，从而植物可实施光合作用。

    5 结语

    综上所述，通过上述问题可见问题情境教学法中教师的问题需精巧安排，不但能让教学内容科学植入，也可以主动激励大学生的学习兴致。另外教师要注意整节课程要环绕问题，分时段、分流程来实施，设置阶段与长期目标，指引大学生积极思索，减轻大学生学习压力，使课堂氛围变得良好。问题驱动教学法的实施过程是探究问题，通过分析问题，最终解决问题的过程。在此过程中教师可以借助多媒体等辅助教具，对学生进行听觉视觉的刺激，通过视频、音频等的演示或电脑模拟，让学生加深对物理知识的理解。

    参考文献：

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    [3]马晴，李耀宗，牛超英.基于“问题驱动”与“项目驱动”相结合的大学物理课程研究[J].价值工程，2018，37;481（05）：259-260.