大学物理恒定磁场总结精品(七篇)

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关键字：类比法 大学物理 教学

一、引言

类比法是一种比较的思维过程，通过与已知事物对比，同中求异，异中求同，最后达到较快教好认识事物本质的目的[1]。如幼儿园小朋友在学习数字时老师并不是直接把每个基本数字写在黑板上让他们抄写直到记住为止，而是通过童谣为载体让每个数字与生活中常见的事物相联系起来，如1像铅笔，2像小鸭等等，小孩脑中立刻很直观的印象。类比思维在物理上应用也取得很大的成就[2]。如惠更斯将光与声波类比，确信光也和声波一样是以波的形势传播；在光具有波粒二象性的说法提出以后，德布罗意将实物粒子与光学粒子类比，提出了实物粒子的波粒二象性假说；大量事实表明，类比法的应用在科学探索，理论研究以及生产实践中有着举足轻重的作用。同样在教学方法中也可以大量采用类比思维，下面就以大学物理教学为例。

作为理工专业学生的基础课大学物理由于内容乏味难懂；与当前科学发展脱节等等都造成了学生对学学物理的兴趣大幅下降，期末不及格率大幅上升。主要可以总结为两个方面。第一方面来自学科本身，大学物理涉及了整个经典物理以及近代物理的部分内容，可谓知识点多，覆盖范围广。另外大学物理作为一理科学科，必须要以深厚的数学知识作为基础。而这些对于非物理专业的学生来说是比较困难的。第二方面来自学生以及老师，学生认为大学物理并非专业课所以对待它的态度并不积极，加上内容繁多，公式繁琐更是加重其厌学情绪。另外，部分老师在讲授时不注意方式方法，照本宣科严重打击了学生的学习兴趣。作为一名高校教师，如何利用物理本身的特点、适当的方法将学生最不感兴趣的概念、定律等变成生动、活泼、易理解。最后达到激发学生求学积极性的目的，显得格外重要。从学生反映以及教师间相互听课总结；在讲解新的物理概念或者规律时加入类别思维，将旧知识和新知识结合到一起可以使学生温故而知新，举一反三，丰富教学形式的同时有助于学生的理解和应用，学生利用好类比思维可以增强学习积极性，课堂参与性，活跃了课堂气氛，从而大大提高教学效率。以下主要以力学中质点与刚体力学，电磁学中静电场与稳恒磁场为例。

二、质点与刚体力学规律

以《普通物理学》程守洙版[3]为例，第二章运动的守恒量和守恒定律，由于有高中物理基础，而此章内容只是在此基础之上稍作深化并涉及高数微积分，新的概念物理量也不多，学生普遍反映学习基本没有问题。但进入到第三章刚体运动，由于前面两章涉及都是直线运动及运动规律，学生很难从已有的知识结构中跳出来，因此感觉学习很吃力。教师抓住学生对直线运动规律熟悉、刚体转动过程与直线运动中有很多相似之处，应用类比思维把每一个转动规律中的物理量都对应找一个在直线运动中充当相同角色地位的物理量，详见表1[4]。

三、静电场与稳恒磁场

静电学部分与恒定电流的磁场部分在知识结构的安排上都具有一定的规律性。因此在教学中可以多花点时间讲解静电学部分，只要学生掌握了其基本性质及其规律，到讲解静磁学部分时可以参考静电学的学习方法与思路，利用类别方法将其对号入座。学生学习起来也会感觉思路清晰。自然能达到事半功倍的效果。以如何引入安培环路定理为例：⑴引导学生一块儿复习静电学中两个基本定理高斯定理和环路定理，同时强调对两个定理的理解。⑵引导学生复习磁学部分高斯定理，强调磁力线的特点。⑶提问参考静电学部分，静磁部分也应该有环路定理⑷引导学生回顾利用库仑定律以及场叠加原理计算带电体产生的电场中某一点的电场强度的思路以及当电场分布具有对称性时利用高斯定理可以大大简化计算步骤，引导学生回顾上节课利用毕奥萨伐尔定律计算磁场中某点磁感应强度的思路以及引导他们类比静电学部分的解题思路考虑当磁场分布具有某种对称性时是不是也可以利用某定理使得计算大大简略。通过这种类比思维引导可以使学生对安培环路定理形式、应用有初步的了解。还有很多其它地方都可以利用类比思维，如表2所示

表2 静电场与静磁场规律类比表

四、结语

通过类比的思维可以有效地帮助学生较快掌握大学物理基本知识点，提高学学物理的兴趣，是一种科学的教学手段和方法。

表1 质点与刚体力学规律对照表

参考文献：

[1]张清，类比法在大学物理中的应用[J]安徽工业大学学报 19（2） 2002

[2]郭奕玲，沈慧君；物理学史[M]. 北京；清华大学出版社，2005

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[关键词]工程电磁场原理；工程应用背景；教学方式多样化

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）07-0097-02

“工程电磁场”课程以分析各类电磁现象的基本规律和应用原理与方法为核心内容，是培养合格的电气信息类专业本科生所应具备的知识结构的必要组成部分。[1]但是“工程电磁场”课程一直被认为是难教、难学的两难课程，究其原因主要集中在以下几个方面。一是课程要求学生具有坚实的矢量分析、微积分等基础知识；二是电磁场是人类无法直观感知的特殊形态物质，要求学生在学习和应用过程中要有较强的抽象思维和逻辑推理能力；三是经典理论内容与课时安排之间的矛盾导致目前教学方式主要以理论教学为主，缺乏经典且深入的工程实例辅助教学，导致学生学习该门课程的主动性欠缺。[2]针对以上问题本文从该课程特点出发，提出从教学内容调整、教学手段多样化等方面激发学生兴趣，提升“工程电磁场”教学效果。

一、教学内容调整

“工程电磁场”课程的前接课程为“大学物理”，与“大学物理”中的电磁学部分相比，“工程电磁场”更加重视以麦克斯韦方程为基础的宏观理论体系、工程中电磁问题的数学描述――边值问题及其求解方法、电磁能量和电磁力以及电磁场与电路之间的联系等，而大学物理中的电磁学部分内容更突出物理现象的实验描述及其机理的微观阐释，两者在电磁场麦克斯韦方程部分存在重叠。同时工程电磁场又与电类相关的工程实际联系紧密，就电气工程专业来讲，其后续课程“电路”、“电机学”、“电力系统暂态分析”、“高电压技术”等核心课程的基础理论及其应用分析均基于电磁场基本原理进行。因此建议在学生已有大学物理基础知识的背景下，对“工程电磁场”课程内容进行如下安排。

（一）适当减少静电场内容

“工程电磁场”在教学安排上遵循先静电场后时变场的思路，且静电场所占比例较大，但这部分内容中基本物理量、基本性质、导体和电介质、电容等内容学生在大学物理中有所接触，因此重点讲授静电场的边值问题及其解的物理意义。

（二）加强时变电磁场理论和应用部分内容

“大学物理”对时变电磁场部分内容仅限于电磁感应现象和结论，而时变电磁场特别是其中的时谐电磁场在电气工程、自动化等专业中有着广泛的应用背景，应是此门课程的教学重点，可适当增加授课学时；在内容讲解上可适当增加时变电磁场理论的具体应用和发展现状，有助于学生理解相关概念，提升学生积极性，提高教学质量。

（三）增加工程应用背景内容

“工程电磁场”这门课程有着广泛的工程应用背景，尤其在工程实践、科学研究以及日常生活中。[3]对电磁现象应用背景的介绍可以提升学生学习兴趣。比如结合所学内容可以讨论为什么封闭的接地金属导体可以屏蔽手机及其他电磁信号，微波炉为什么不能加热金属，变电站或输电线对附近居民身体的影响等问题，使学生深刻意识到本课程的工程应用性，而提高学习积极主动性。

在具体教学过程中根据“工程电磁场”以麦克斯韦方程为核心，静态场均为其在不同条件下的特例的特点，教学中应了解电磁场知识的总体结构，如表1所示，应突出静电场这一基本内容和时变电磁场这一核心内容，学会对比总结，方便理解和记忆。在课程的教学过程中应适当讲述散度和旋度、通量和环量的数学概念，从流体力学中流速场出发，形象化地重点阐明此概念的物理意义。因为“工程电磁场”中所涉及的四种场的基本性质都是以此概念为基础展开的。

二、教学方法

（一）课堂以问题为基础教学方法

“工程电磁场”这门课程在电类专业中有着广泛的应用背景，在教学中过程中可采用基于问题的教学方法。首先根据教学内容提出与工程实践和实际生活紧密相关的问题；针对问题引导学生思考将问题切分，并逐一介绍与子问题相关的基本理论知识；在知识汇总的同时由子问题解决方案逐步推导出所提问题的各种可能方案，并结合工程实践数据或结论验证提出解决方案的正确性；最后汇总与此问题相关知识体系，并扩展介绍在工程实际中的同类问题。这一过程中的难点是如何筛选具有一定理论深度并能够吸引学生的问题，从论题中逐步展开切分成一系列与基础知识体系对应的子问题，激发学生探究与子问题对应的教学内容，产生学习动机。[4]比如静电场学习中可提出：雷雨天气里的闪电是如何产生的？接闪器如何吸引雷电并如何释放巨大的雷电能量？学习恒定电场中电流场部分内容时，可引入雷击高压输电线路杆塔，雷电流在土壤中泄流导致杆塔附近鱼塘中的鱼大量死亡的新闻。时变电磁场内容的学习中可形象直观地给出发电机、电动机、变压器等时变电磁场理论的经典应用实例。通过诸如此类与工程实际、日常生活紧密结合的问题，不但可以引导学生学习工程电磁场的经典理论知识体系，并且培养学生遇到问题勤于思考，并能科学地借助相关理论分析问题，解决问题的能力。

（二）多种教学方式相结合

工程电磁场知识体系的学习需要学生具有的优秀的逻辑推导能力和抽象思维能力。教师在常规基础内容的PPT展示基础上，对部分重点数学推导知识进行板书推导，并对于不易理解的电磁场空间分布及时变特性进行动画及图形展示，如典型输电线路、电力设备的电场强度、电场线、电位分布图等，使学生在抽象理论知识的数学推导中对其对应的电磁场这种特殊形态物质有一个定量的形象化认识；对于时变电磁场相关知识内容，可制作精美的电磁场演示动画，例如电磁波在空气中传播特性、电介质在时变电场中的动态极化特性等动画视频，可直观反映电磁波传播特点，有助于学生对抽象的基本概念的理解。

（三）数值计算软件仿真教学

随着计算机技术的迅猛发展和电磁场数值计算理论的逐渐成熟，实际工程中的电磁场问题均可以通过相应的软件建模求解。电磁场数值计算软件众多，如：ANSYS、COMSOL、ANSOFT、HAFF等，且此类商业软件只需学生掌握基本理论知识，通过制作简单几何图形，选择求解域控制方程、自然边界条件、分界面的衔接条件等过程即可计算工程实际问题，结合相应的后处理即可得到直观形象的电磁场结果。这种充分利用最新科技成果的形象化教学可以培养学生的学习兴趣，使教学内容更加丰富充实，并得到理想的教学效果。

（四）作业模式的多样化改革

课后作业是巩固课堂知识，提升综合应用能力，反馈学习效果并据此改进课堂授课模式的重要方式。目前，课后作业大多为课后习题，存在理论性强、难度大、与工程实际联系不紧密等特点。部分学生由于没有兴趣或不能独立完成，而选择抄袭，然后向老师交差完事，并没有起到作业应有的效果。[4]因此为提升教学效果，完善整体教学过程，应对作业的内容、形式及考核方法进行改革。

减少课后习题的布置量，增加课程报告环节，即根据其基础知识内容对应设置多个工程应用课题，由学生分组自由选择并协作完成。设计的工程课题主要应包括以下几种类型：1.应用分析型，要求利用所学的电磁场知识计算分析简单电力、电子、通讯设备产生电磁场。2.编程验证型，要求通过C++、MATLAB等计算机语言编程实现简单电磁场问题的数值计算，并与经典理论对比验证。3.数值计算类，要求对实际工程中典型电磁场问题采用ANSYS、COMSOL等软件建立模型，求解，并进行简单分析。作业以报告论文为主课堂宣讲讨论为辅的形式提交，报告中应阐明解析计算、数值计算所用到的公式、原理，展示程序设计流程图及代码、数值计算模型，列写详细的分析和验证过程及计算结果演示等内容。

三、总结

“工程电磁场”是电类专业的专业基础课程，又是众多相关交叉学科和新兴边缘学科发展的基础，而该课程在目前的教学过程中呈现“教”、“学”两难的状态，如何提高该课程的教学效果值得探索和实践。本文针对该课程教学中的问题及其专业基础课的特点，在“工程电磁场”教学内容和教学方式方面初步改进措施，旨在培养学生抽象思维能力和逻辑推导能力，建立由问题出发、探寻基础理论、不断实践的科学学习方法，提高电磁场教学效果。

[ 注 释 ]

[1] 黄麟舒，柳超.疑难课程“电磁场与电磁波”中类比教学方法的探索[J].中国电力教育，2013（23）：68-70.

[2] 王士彬，张莲，万沛霖，等.“电磁场”课程教学内容改革的实践[J].电气电子教学学报，2006（5）：8-11.

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物理学作为自然科学的带头学科,它是现代技术的革命先导;是科学的世界观和方法论的基础。随着教学大纲的改革和教学时数的减少,大学基础物理的重视程度正在不断降低。我们针对综合理科教育专业的教学特点,对基础物理的教学进行改革,从而有效地提高大学基础物理课的教学质量。

一、对教学内容的整合

(一)对教材的整合

目前,根据新课改的要求,大学基础物理正在逐渐压缩学时,同时,随着科学技术的不断发展,更多的前沿知识要引入教学,面临这一矛盾,我们首先要整合教学内容。教材是学生学习的重要资源,教师作为学生学习活动的组织者、引导者与合作者,要根据学生的具体情况对教材进行再加工,创造性地使用教材。在大学阶段,一门课程有多种教参,在教学过程中,我们根据综合理科教育专业的特点,选择程守洙编写的《普通物理学》为主教材,并在此基础上做了一些删减和调整,做到前后有衔接,内容不重复。基础物理包含力学、热学、电磁学三部分[1]。

物理学是从生产和生活实践中发展起来的学科,力学是最早且最基础的分支,很多地方体现了物理学科的基本思维特点和习惯,因此,我们由力学开始讲解,同时力学也为后面的热学和电磁学做了知识铺垫。考虑到大一学生对大学学习方式有一个适应过程,以及高数课程的进度,讲解力学部分时,适当的放慢进度。在热学中热现象研究对象从宏观到微观,从单个质点到大数量粒子构成的系统,既应用到经典力学分析又需要建立统计物理学思想。电磁学主要侧重实验,通过观察实验现象,总结和分析实验原理,再引入场方程。整个电磁学内容主要是围绕电场,磁场,电荷,电流之间的关系和两个基本假设(电荷守恒定律,麦克斯韦方程组)展开。为了避免知识的重叠,将《基础物理学》中波动光学和量子物理移到《近代物理》中讲解。在学习基本理论知识的同时,有机地渗透物理学发展史,使学生更多的了解科学家对科学的态度,研究科学的方法以及他们热爱科学和现身科学的精神。激发学生的创新意识,培养学生创新思维的灵感和意向。教师还应鼓励学生多听取各学科领域研究进展的报告,或阅读资料,及时关注当今科学发展的前沿课题。

(二)注重学科内知识点的交叉

在基础物理学的教学过程中,要充分考虑当前科学研究综合、交叉、渗透的发展趋势,努力在物理学各分支之间进行穿插和呼应,使学生能够感受到物理学是一个整体,而不是各个分支简单的拼盘。在物理学的各个分支中许多物理概念,它们之间既有区别又有联系,存在着一些似是而非,极易混淆的概念。如位移和路程,速度和加速度,振动和波动,热量和热能,状态方程和过程方程,电压和电动势,电势和电势差等。这就要求我们要在概念的深化过程中,应当抓住它们的共性以看清联系,抓住它们的个性以看出它们的区别。同时,在物理学各分支之间也是互相联系互相渗透的。如场的概念,重力场和静电力场都是保守场,因此,在介绍静电力场的时候可以联系重力场的性质进行讲解。对于能量的概念,在力学中有动能和势能,热学中有热能,电磁学中有电场的能量和磁场的能量,光学中有光能,但是不管是什么能量,都遵循能量守恒原理。

课程的设置和教学内容的选取以培养学生德、智、体全面发展为宗旨,培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力,提高学生的逻辑思维能力和空间想象能力,注重理论联系实际,训练学生实际动手能力,为学生今后进一步深造和实际教学工作打下坚实的基础。

二、教学方法的改革

(一)结合中学物理进行深入学习

对于综合理科教育专业的学生,毕业后主要去中小学任教。针对这种情况,我们将中学物理的内容引进高师课堂。教师在新课讲解之前,可以安排学生结合高中物理对知识点进行分析,然后,教师在学生分析的基础上作一些补充和完善,随后引入新知识点。实际上,物理知识具有系统性和连贯性,中学物理知识层次较浅,一般都具有特殊性和局限性。大学物理学则将运动变化的描述上升为即时或即地意义上逐点的变化。为了构建经典物理学的理论体系,大学物理学使用的主要数学工具是微积分,因此,大学物理学无论在数学思想上和物理学思想上都比中学物理深刻的多。

大学物理和中学物理的讲授方式是不同的,中学阶段,由于知识点较少,教师主要采用灌输式教学方法。对于每一个知识点都讲解的很详细,而且例题讲解较多,并通过作大量习题巩固知识点。大学阶段,基础物理内容繁多,而课时较少,因此,对于基本概念、理论和原理,教师要详细讲解,对于一些引申定律要采用引导式讲解,还有一些需要了解的内容可以让学生自学。总之,教师要分层次讲解,抓住主线,精讲精炼。同时,学生的学习状态也大不相同,中学阶段,学生主要是被动学习,大学阶段,学生要学会自学,通过思考、分析和总结构建自己的物理图像。

(二)注重教学手段的多样性

针对大学物理内容丰富,时代性强的特点,教师对知识的讲解不应仅仅局限于板书,还要注意利用现代化教学手段。多媒体课件具有丰富的表现力,不仅可以自然逼真地表现多姿多彩的视听世界,还可以对微观事物进行模拟,对抽象事物进行生动直观的表现,对复杂过程进行简化和再现等。根据不同的教学内容充分利用声音、动画、视频等多媒体手段,可以将静态变为动态,化抽象为形象,充分表现教学内容,突出教学重点和难点。如在熵的教学中,可以利用多媒体技术,将微观粒子的运动几率和熵的变化以动态的形式展现出来,使学生很容易明白二者之间的关系[3]。观看科技展览,也可以使学生在观看理论应用的同时了解物理学的发展史。多种教学手段的穿插应用,不仅提高了学生的学习兴趣,更促进了学生对科学的探索精神。

将基础物理理论课和实验课有机整合,充分调动起学生学习的积极性,让学生在有趣的活动中学到抽象的知识。在实验教学中,教师要引导学生实验,尽量让学生多动手,加入一些探究式的实验,由学生自己提出问题,通过观察研究和互相讨论,自己动手实验解决问题。让学生真正成为学习的主体。通过让学生参加一定的带有探索性的讨论活动和实验研究,培养学生运用所学的物理知识,进行一定的具有开创性的科学研究工作的能力,为他们未来的创造性工作打下较好的物理基础。

选择好的教学手段无异于画龙点睛、雪中送炭,但教学手段的选择并非多多益善,也并非越先进越好,而是需要根据具体情况选择时机有序而为。

三、坚持理论联系实际

学习物理不仅是学习基本概念和基本原理,更主要的是要将理论应用于生产实践,因此,教师在讲解理论的同时要多联系生产实践[4]。如教师讲解物体受力分析时,教师可以分析杂技"力量组合"中演员是如何处理重心位置来保持身体平衡的。杂技"流星杯"、 "飞车走壁"、"空中飞人"以及"花样滑冰"、"跳水"等体育运动都需要力学分析作为基础。

做习题是让应用所学的基本原理和定律,采用基本分析方法去解决实际问题的一种训练,因此,教师可以选择一些接近实际生活的习题。例如:让学生搜集有关物理现象的诗词和谚语,并分析其中的物理原理;让学生分析生活中遇到的物理问题,如静电的产生和消除、错觉的产生、利用冰块点火、血压测量原理等。通过分析学生熟知的物理现象,加强学生对基础物理学原理和定律的理解和应用,培养学生的知识迁移能力。

物理学习要结合科技前沿。如学习逃逸速度时可简单介绍黑洞的基本知识;根据动量守恒定律发现了中微子;多普勒效应应用于红移和大爆炸理论的解释中。以及一些物理原理在军事高新技术中的应用(光纤传输技术、红外技术、核能等)。同一知识点在不同时代有不同应用特例,我们应该结合科技的发展多介绍一些新案例。

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关键词： 五步教学法 大学物理教学 创新能力

近年来在高校教学中，学生的理论学习，尤其是基础课的学习严重脱离生产实际，学生走上工作岗位，感觉所学不能为己所用，认为物理学枯燥、深奥、难懂、难学。为了改革传统的课堂教学与新时期教育目标不相适应的教学观念、教学环节、教学方法等，适应新时期对人才培养的新要求，提高学生学习物理的兴趣，引发学生对物理现象背后本质的思考，培养学生学习物理的兴趣，使学生通过尝试创新增强创新意识，养成创新思维习惯，从而提高创新能力，笔者提出了五步教学法。

1.教学方法创新

五步教学法主要包括启发、探寻、反思、设计、实践五个环节。

1.1启发

即创设情境、启发思考，激发探究欲望。一改传统教学由理论到理论的枯燥的直接讲授，避免学生产生厌烦情绪，通过展现鲜活的丰富多彩的生活现象，引导学生对现象产生好奇，激发学生的研究兴趣和创造热情，使学生的各种生理和心理机制调节到最佳状态，为创造性思维做好心理准备。

1.2探究

即归纳现象，得出规律，实现由感性认识到理性认知的飞跃。在启发已经完成的情况下，教师应趁热打铁，及时引导学生归纳这些现象的共同特征，引发学生对共同特征背后本质规律的思考。在这一过程中，会涉及物理学解决问题的思想方法（如：简化模型、等效思想等），必然会引起学生的疑问，产生新设想和对已有认识结构的冲撞。引导学生及时记录这些思想火花，这是创新思维的开始（或产生）。

1.3反思

即巩固规律，反思物理意义，实现由理论到实践的初步跨越。在第二步中得出用数学公式或文字所表达的物理规律之后，要及时引导学生反思其物理意义，透过理论公式和文字符号看蕴含的实际意义，对公式进行数学变换，再看其相应的物理意义和实际意义，以解例题的形式引导学生学会用理论指导实践，解决实际问题，并挖掘规律的其他一切可能价值。在此过程中，注意启发学生试图用所学知识解决现实问题，并提示学生及时记录创新设想。在这一阶段中，学生会产生大量的新设想或新问题，这是创新活动的开始。

1.4设计

即查阅资料，明确问题，并设计解决问题的初步方案，实现由理论到实践的大胆尝试。在“反思”过后，学生头脑中将会产生许多问题，迫切需要解决，甚至希望亲自做实验进行验证。这时，教师应及时引导学生学会研究，学会查资料，学会正确表征自己所提出的问题，进一步完善理论构想，初步设计解决问题的方案。

1.5实践

即进行实验或理论推演，创造成果，最终实现由理论到实践的飞跃。

“五步教学法”坚持以学生为主体、教师为主导的原则，能克服以教师或教学内容为中心、学生习惯于以教师为权威、全盘接受教师传授知识的缺点，为学生的创造性思维和创新行为提供可能。另外，笔者精心构建的整个教学新体系，都是围绕培养学生综合素质和创新能力的总目标进行的。为了达到最后的教学目标，笔者十分注意教学手段的运用，对多媒体和板书取长补短，进行适当整合。笔者认为，多媒体在演示动画、展示情景、创设情境、画图及布置思考题等方面更有优势，而板书在理论推演、控制节奏、及时答疑等方面具有多媒体不可替代的作用。

2.教学组织实施

2011年暑假，根据创新教学策略和研究方案，以及刚体的定轴转动、流体力学、液体表面现象、稳恒磁场和波动、几何光学等内容，实施创新教学，在多媒体演示中插入更多形象生动的图片。整节课对多媒体播放顺序做了调整，更适应“五步教学法”的节奏。

2.1设计小课题

根据每章内容，初步拟定研究小课题，供学生参考，在实际研究中，学生可自行选题。下面列举部分小课题：（1）人体骨骼的结构和力学特性；（2）肌肉牵引骨骼的力学原理；（3）人体的运动机制；（4）人体血液循环的力学原理；（5）对血压的影响在医学上的应用；（6）血液中各种细胞迁移现象分析；（7）B型超声波的原理；（8）超声波的生物效应；（9）孕妇做B超对胎儿有害吗；（10）医学上常见气体栓塞现象及其防护。

2.2教学案例

2.2.1教学内容的组织实施

2.2.1.1“五步教学法”和创新思维训练相结合。过去应试的物理教学方式比较强调归纳总结、数学推导，大量时间用于训练学生的解题技巧，教学过程基本是单向的，学生学习起来枯燥乏味，由此萌发出怕学物理的心理。在创新教学新体系中，笔者以教学模式的改革为切入口，以引导学生创新思维为重点，重视学生的个性发展和创新能力培养。在课堂教学中注重物理图像，注重物理学知识与自然现象、生活实践、科学技术相结合，采用教师与学生双向交流和沟通的方式实施教学。为了增强课堂教学效果，笔者依据学生的思维发展特点，遵循创新思维活动心理过程，以创新教学新体系为支架，遵循“五步教学法”原则，大胆开展创造性课堂教学，大大活跃课堂教学气氛。如对流体力学的教学，笔者采用“五步教学”，首先呈现本章的知识构架，让学生对所学的内容有一个粗略的框架，然后播放与流体有关的图像和动画，主要有台风、山涧小溪、水上冲浪、自来水管、输液管、人体血液系统等，接着引导学生观察现象，通过对现象产生原因的追问，引发学生思考，激发学习兴趣。在学生的思维状态处于“最佳发展状态”，对现象本质无限好奇之时，提示学生运用物理学解决问题的一般方法，根据实际流体的特征、性质和要解决的问题，抓住主要矛盾，进行合理简化，建立理想流体和稳定流动物理模型，并用物理语言和基本数学方法进行描述，让学生兴奋地体验物理方法和物理思想的妙用，同时也完成了“五步教学法”中的“启发”环节。这时，在学生会产生掌握方法的满足感，迫切了解现象本质的热情有所下降，激烈的脑细胞活动也得到片刻休息时，笔者不失时机地提示学生：“一切物理现象都遵循物理学的三大基本守恒定律。”引导学生思考：“理想流体做稳定流动会遵循怎样的规律呢？”由此顺利转入“探寻”环节。此时学生思维活动状态再次被激活，师生共同探寻规律，由质量守恒定律，进行逻辑和数学推演，得到连续性方程，认识到：流体的连续性方程其实就是质量守恒定律在流体力学中的应用特例。再由机械能守恒定律，结合连续性方程，进行逻辑和数学推演，得到伯努利方程，学生会深刻地体会到：将物理普遍规律，运用于具体现象中，就会产生新的定律和定理，从而产生理智感，在接受知识的同时激发创造热情，至此也完成“探究”环节。在得出连续性方程和伯努利方程之后，学生会以为掌握了规律，就已经完成了学习任务，可能不会再思考定律的深刻意义和价值，学生的心理活动暂时处于冷却状态。笔者抓紧时机，要求学生运用规律，解释刚才所呈现的物理现象。学生的思维活动再次激活，转入对定律的“反思”环节。本单元的“反思”环节，主要解决定律中每一项的物理意义，定律本身的物理意义，定律在特殊情况下的表现形式，讨论定律的各种用途等。在这一环节中，学生不仅会对定律有更深刻的领会，能较好地接受发散思维训练，体会运用规律解决实际问题的过程，而且在理论与实践的联系中，学生会萌生许多问题或设想。笔者会提醒他们及时记录问题，并鼓励大家课后进行更深入的研究。至此，完成了“反思”环节，并启动了“设计”环节。整个课堂教学由张有弛，环环相扣，既重视基础知识的教学，又重视创新能力和创新精神的培养，实现知识、能力和素质协调发展的培养目标。

2.2.1.2课内与课外相结合。课堂教学只能完成“五步教学法”中的前三步，对在“反思”中产生的问题，需要在课后进行“设计”和“实践”。而“设计”和“实践”是进行创造活动、形成创造成果的重要途径，也是培养创造能力和创新精神的重要途径。

在教学中，改变问题尽量解决于课堂的传授式教学方法，课堂教学重点是启发思考现象、引导探寻规律、激发反思问题，侧重讲思路、讲方法、引问题、重讨论，而将许多通过思考可以自己掌握的内容留给学生自己去做。课外作业形式多样，除了常规作业以外，笔者布置一些思考题、讨论题、设计题及小课题等。对学生，要求每一章学过以后，完成一定的常规作业的基础上，组织小组讨论，学期结束，每人写一份小论文，并实施新的学生考核方式。小组讨论的目的，是对学生进行发散思维训练，同时也为学生提供机会，让他们提出在“反思”环节中产生的问题，完成对问题的表征，并“设计”解决方案。布置小论文，目的是让学生对问题有一个酝酿期，体验“顿悟”和“灵感”的作用，同时完成论文的过程，也贯穿着思维的“实践”过程。小论文自由选题，自由发挥，培养学生的自学能力和自觉性，从而培养学生的创新能力和创新精神。

参考文献：

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摘要：加拿大高中物理课程注重学生的个性发展，匈牙利则注重学生科学素质的培养。文章以“教材结构评价指标”为依据，通过研究两个国家高中物理教材中静电学部分的结构特点，得出“教材的恰当编排使教材效率增大、深层次知识点的适当补充有利于物理概念理解”。

关键词 ：高中物理教材；教材结构；比较

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2014）15-0007-02

教材作为向学生传递有价值的真实信息和知识的载体，不能是“散落式”或“百科全书式”的知识堆积，而应是具有一定基本思路的结构化体系。科学地把握教材结构，对教材的使用、教学质量的提高都具有重要意义。由于文化的差异，各国教材有不同的呈现方式与侧重点。本文以静电学部分为例，依据“教材结构评价指标”，从三个结构层次分析比较了加拿大与匈牙利教材的结构特点，以期对我国教材结构的编排有一定的借鉴意义。

一、背景介绍

1. 教材。本文选用的加拿大教材为Physics 12（以下简称P12）。加拿大教材有基础课程和高级课程两种，P12是高级课程。教材具有多样化的编排结构和丰富的科学文化背景，充分体现了加拿大高中物理科学的教学理念。本文选用的匈牙利教材为则为“外星人”学物理3（以下简称外3）。教材共分为4本，特点是补充深层次知识，以培养学生的逻辑思维能力。

2.教材结构的评价指标。王较过教授主编的《中学物理教材研究与教学设计》一书中，关于教材结构比较研究的内容指出：教材结构是组成教材各要素的内在组织形式，分为组织结构、学科结构、认知结构三个层次。根据这三个结构的层次，构建的教材结构评价指标如表1所示。

二、教材结构的比较

本文选择P12中第三单元第7章“Electric Charges and Electric Fields”（电荷与电场）的内容与外3中电学Ⅲ“不随时间变化的电场”前半章内容为研究对象，进行组织结构、学科结构、认知结构三个层次的分析比较。

1.组织结构。

（1）目录。P12第7章共6节主课，另外包括案例、调查、实验、活动、总结、测验与复习各一节，重视实践与测评；外3静电部分共13节内容，节次远多于P12，内容充实、详细、难度较大。

（2）栏目设置。两本教材在栏目设置上有着不同的风格，P12栏目种类多、内容丰富多彩；外3栏目相对较少，缺乏趣味性。教材中的栏目大致可分为五类：一是“实验类”，旨在提高学生的科学探究能力和实验能力，两本教材都以观察类实验居多；二是“拓展类”，丰富了教材的知识内容，并渗透了科学方法。例如，外3在“补充说明”与“阅读材料”两个栏目中补充“高斯定理”的内容，渗透了类比分析的方法；三是“科普类”，使学生跟上时展、了解现代科技，例如，P12“Did you know?”栏目中介绍了“semiconductors”（半导体）、“electrostatic photocopying”（静电复印）的科学知识；四是“活动类”，培养学生深入思考的习惯与合作学习的能力，例如，P12中包含的“案例研究”、“调查研究”、“活动”课程，注重从各个方面提高学生的能力；五是“习题类”，使学生对知识进行巩固，并提高学习效率。

（3）图表编排。图表是呈现科学情境的重要形式，高中物理教材普遍采用大量的图片、表格来帮助学生分析物理过程。教材中的图表总共可分为3类：一是模型、演示图，帮助学生分析物理过程，本文选取的两本教材中此类图表的数量所占比例均为最大；二是原理图，运用图片描述物理原理性知识，如外3中“场的叠加原理”；三是实物照片，紧密联系物理与生活，如P12中静电除尘、双髻鲨的照片，外3中的实物照片数量则相对较少。

（4）实验设计。物理学是以实验为基础的自然科学，物理实验在帮助学生理解物理概念、提高操作技能和启发思维等方面具有重要意义。物理实验一般分为演示实验、学生实验、随堂实验和课题研究实验等。整体来看，P12实验安排更为全面，共包括4个实验：电荷间电场力的影响因素、电场中导体的屏蔽现象研究、元电荷的研究和带电粒子在电场中的运动的研究。P12学生自主实验较多，重视学生能力的培养；外3实验多为演示实验，包括：电荷间的相互作用力、模拟电场线、静电感应下电荷分布、静电屏蔽、导体电容与电势关系和电场中的能量。外3中演示实验较多，学生实验较少，不利于学生的全面发展。

（5）习题编制。习题一般用于学生的课后练习，以巩固所学知识，通常由节后习题与章末复习题两部分组成。本文所选取的两本教材的内容中，P12包含58道章末复习题，外3则没有。此外，两教材在习题类型和数量上略有差异。P12节后习题共112道题，包含分析说明题、思考题、计算题、选择题四种类型。外 3共46道，题型相比缺少选择题一类。总之，P12的习题数量明显居多，节前、节后均有习题，题型能够结合学生实际，紧扣教学内容，难度层次递进，习题编制水平较高；外3习题则以分析题居多，形式单一，但题目难度一般在中等偏上水平。

2.知识结构。以我国《普通高中物理课程标准》静电部分要求为参照，对比分析两国教材的知识结构。

（1）模块知识构成。电磁学模块总共划分为三个二级主题，包括：电场、电路和磁场。电场中包括五个方面的内容标准，分别是静电现象、点电荷、静电场、电势和常见电容器。我国高中物理教材根据以上五个方面的内容标准进行了知识结构的建构。

（2）章节知识构成。依据课程标准，“电场”主题的知识构成包括以下五个方面：①静电现象及其应用，掌握电荷守恒定律；②掌握库伦定律，通过静电力与万有引力的比较，体会自然规律的多样性与统一性；③了解静电场及场的概念，理解电场强度与使用电场线；④知道电势能、电势，理解电势差，了解电势差、电场强度的关系；⑤了解电容和电容器构造。

以我国教材的知识结构为参照，对比两国教材中的知识构成，发现差异比较明显，显示出不同国家、不同教材的风格：①知识点的取舍和要求不同。P12这章第一节中对电荷守恒定律没有说明，缺少电容部分的知识。另外，实验方面取舍不一，P12保留了“密里根油滴实验”。大多数章节课后基本都有在实际生活中应用的相关内容，如“静电复印”、“电势在医疗中的应用”等。外3这一章中引入了“高斯定理”“环流强度”和“静电场中的能量守恒定律”等几个难度较大的知识点。②知识的呈现顺序不同。外3在内容的编排上，电场、电场强度及叠加原理的编排在库伦定律之前，由场的概念得到静电场，进而引入电荷的场，自然就容易分析得到库伦定律。这其中，运用的方法不同，但得到的结论却是一样的。

3.认知结构。高中生正处于形式运算阶段，这一阶段的特点是智力发展趋于成熟，因此，教材编写应考虑到学生的“最近发展区”。本文所选两本教材在认知结构方面有两个特点：①重视知识点间的联系。从“库伦定律与万有引力关系”一节可以看出，两本教材运用关联知识、类比推理的方法，体现了物理学各知识点的多样性与统一性。②对科学知识生成过程的详细阐述，强调探究过程。

两教材在认知策略方面的体现也有差别，P12版式新颖，使用大开本彩印，正文字体小且排版紧凑，使用大量的图片、表格丰富内容，页面外侧都会空出3/10的面积来补充说明。这样，在保证教材容量大的同时兼顾到了页面美观，利于抓住学生的兴趣；外3则补充知识多且难度较大，如电场部分涉及到了环流强度、高斯定理等知识，可见外3在知识点的补充上具有前瞻性，利用已学过的电学知识对复杂知识的学习打好基础，利于之后的进一步学习。

三、结论与建议

基于对两本外国教材的分析比较，结合我国高中物理教材，笔者提出了以下几点建议：①恰当地编排教材可提升教材的使用效率。P12编排有张有弛，内容丰富、生动、多彩，学生拥有足够的笔记空间。②章末的知识架构或总结利于学生对所学知识进行巩固。两本教材章末均有知识点回顾总结，教材章末的总结不仅系统地梳理了本章的内容，而且联系相关知识进行深化。③适当补充有难度的深层次内容，使学生更加全面地理解物理概念。外3补充内容与其难度特点，建立了更为全面与深层次的物理体系。

综上所述，一本好的物理教材不仅要注重学生学习兴趣和探究能力的培养，还要完善其本身的结构与内容编排。

参考文献：

[1]王较过.中学物理教材研究与教学设计[M].西安:陕西师范大学出版总社有限公司,2011.