实例教学法在“大学物理”教学中的应用与实践

张集彩，王恒学，杜光耀

(1.湖北工程学院 新技术学院，湖北 孝感 432000；2.翔宇教育集团湖北监利中学，湖北 监利 433300)

“大学物理”课程是理工科的专业基础课程，也是工科类发展的先导课程。其囊括了经典力学、热学、电磁学、波动光学及近现代物理学等体系[1]，具有内容多、涉及领域广、理论性和实践性强等特点。学习“大学物理”有助于培养学生严谨的科学态度，激发学生的创新潜力。传统的教学方法虽然有助于学生学习并掌握“大学物理”基础理论知识，但是对培养学生学习主动性效果不显著，不符合素质教育的初衷。实例教学法本着“理论指导实践，实践完善理论”的原则，注重问题导向，融入了课程思政的元素，其教学重点主要是解决“大学物理”教学中的实际问题，把问题抛给学生，促进师生互动，达到一种“在学习中探索，在探索中学习”的良好能动循环，从而使学生对“大学物理”知识的“真”掌握。因此，本文通过对实例教学法在“大学物理”教学中的应用情况进行探讨分析，以期实例教学更好地应用于“大学物理”教学，从而达到人才培养质量提升的目的。

1 “大学物理”课程教学现状

目前“大学物理”教学现状主要体现在以下几个方面：首先，传统的填鸭式教学模式依然存在教师按照学时来安排教学，没有考虑不同专业学生知识体系的需要。其次，理论知识与实验教学不能相辅相成。教师没有摆脱传统授课模式影响，理论与实践联系不紧密[2]，没有辅助措施完成形象化设计。最后，课堂教学师生缺少互动。教师满堂灌讲授了两节课，学生却听得似懂非懂。近几年，虽然兴起了“腾讯课堂”、“学习通”、“智慧树”、“雨课堂”等线上教学，吸引了学生的学习兴趣，但是理论知识点的复杂性，仍然让较多的学生觉得内容枯燥，教学效果不好。因此，本文通过研究实例教学法的教学方式，以期提高教学的质量。

2 实例教学法的重要性

实例教学法是本着“理论指导实践，实践完善理论”的原则，让学生更能掌握理论的本质[3]。通过分析解决实际的案例或问题，做到举一反三，最终达到实现掌握“大学物理”基本理论知识的目的。实例教学法教学重点在于解决生活中的实际问题，把问题抛给学生，师生互动，达到一种“在学习中探索，在探索中学习”的良好能动循环，从而促进学生对“大学物理”知识的“真”掌握。例如，高速公路上发生多次连环追尾事故，引发大家对保持车距有一定的探讨，到底车距为多少才算安全的呢？通过提问引发思考，要求学生根据牛顿第二定律，变力提供加速度公式，位移、速度、加速度三者之间的微积分关系，进行定量估算，加深对牛顿第二定律、变力、位移、速度、加速度理解，同时提出学生考驾照注意事项。教师抛砖引玉，将问题留给学生，加强线上线下与学生的互动，通过深入探讨实际的案例或问题，进一步激发学生解决问题的主动性，提升学生学习兴趣。

3 “大学物理”实例教学法的实例分析

俗话说：“巧妇难为无米之炊”。恰当的实例是实例教学中的基础和前提，具有代表性、趣味性的实例，更能使学生融会贯通的掌握知识点，这需要在长期教学过程中挖掘实例，需要更多的教师提供分享有趣的经验，需要调查、取证、分析、总结，找出经典的实例，来充实实例教学法在“大学物理”中的应用与实践，表1列举了部分电磁学教学实例。

以表1的序号5为例，教师抛出螺旋线运动加速器、磁聚焦的案例，促进学生掌握洛伦兹力，分析带电粒子运动轨迹。再以表1中的序号7为例，为让学生掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律，理解自感和互感现象。以水力、风力发电机，新科技磁悬浮列车、磁悬浮滑板、集电环为教学案例，引导学生对这些案例及背后原理进行深入探讨与分析，激发学生学习物理知识的主动性，从而引出对电磁感应定律的学习和思考，最终实现学生对电磁感应定律的真正掌握。通过案例教学，学生既掌握了相关的物理知识，又提升了实践能力，最后实现了教学质量的“真”提高。

表1 “大学物理”电磁学教学实例简表

4 “大学物理”实例教学法的教学呈现

在“大学物理”教学中，教师不仅要讲解知识点本身，而且还要注重局部和整体的把握。以电磁学中的电场强度分布——均匀带电金属细圆环、圆盘中心轴线的电场为例。已知正电荷q均匀分布在半径为R的圆环上，计算在中心轴线上某点P点的电场强度。设计问题：均匀带电体怎样求电场的分布？给出提示：均匀带电体可以分成若干相似的模型，利用微积分的连续求和思路，来求解电场的分布。设圆环的线电荷密度为λ，取圆环上电荷元dq=λdl，则电荷元在某点产生的电场(见图1)。

图1 dq在P点的场强分布

(1)

图2 均匀带电圆环在P点的电场

(2)

因为

(3)

代入求解P点的场强得：

(4)

设计问题：如果将均匀带电圆环换成均匀带电圆盘，则中心轴线上场强的分布情况又是怎样呢？给出提示：以折叠式水果篮为例(见图3)，圆盘可以拆成无数个圆环。利用圆环的结论，来求解圆盘的电场。

图3 折叠式水果篮

(5)

当学生对这样的水果篮很好奇时，会促进学生主动思考圆环与圆盘之间的联系，从而求出来均匀带电圆盘的电场的分布。通过对带电圆环和带电圆盘电场分布的讨论，引出带电圆环电极、旋转圆盘电极的原理。

在该实例中，我们只是简单地给出概念和公式，学生很难将其应用到模型复杂的电场中。但如果将模型形象化，找到理论上的“着陆点”，破解新的知识点，物理思想就可以讲的有理有据，进一步加深学生对知识的理解和掌握。

5 融入课程思政

“大学物理”是一门基础课程，其中蕴含着丰富的思政元素。在“大学物理”教学中潜移默化地进行思政教育，可以提高教学效果的同时，达到立德树人的目标[4]。通过对物理学的研究方法、物理学史及科学家的成长历程的学习，使同学们建立科学的价值观，激发求职和创新意识，培养学生求真务实的精神，和解决一切难题的“工匠精神”。以波的叠加为例，频率相同、振动方向相同、相位相同的两列相干波叠加后，波的强度变成原来的4倍，即I=4I0。利用这一知识点，强调齐心协力、同舟共济的力量。

6 结语

综上所述，在“大学物理”教学中融入课程思政，运用问题导向的“实例教学法”，能够有效激发学生的学习主动性，更有助于学生对“大学物理”知识的 “真”掌握、“真”理解，提高了“大学物理”教学效果，体现了“以生为本”的教学理念。当然，根据不同专业的知识需求选择合适的实际教学案例，注重问题导向是实施好该教学法的精髓，只有这样才能建立起高效的“大学物理”课堂。