基于问题讨论的大学物理课堂教学模式实践*

2021-01-07张永梅张旭峰刘兴来

物理通报 2021年1期

张永梅张旭峰刘兴来

(中北大学理学院山西太原 030051)

1 现状分析及意义

大学物理课是高等学校理工科专业学生的一门必修基础教育课程．发现问题和解决问题是大学物理教学的核心思想，因此培养学生的问题意识以及分析问题、解决问题的能力在物理教学过程中具有重要的意义[1,2]．本文依据多年在大学物理教学改革实践经验的基础上，以近代物理学知识为例，探讨了基于问题驱动的大学物理教学模式实践以及对存在问题的应对．

经过百年的发展，近代物理学原理和方法已深入到自然科学、工农业生产、日常生活各个领域，以近代物理学为基础的高新技术也迅速发展起来，如光电子技术、核技术、材料科学技术等．因此，近代物理学的基本原理和方法已成为当代大学生不可缺少的知识构件．在教学过程中既要兼顾近代物理学基本原理的教学与高新技术知识的传授，还要培养学生的学习能力，提出问题、分析问题、解决问题的意识和能力，以及进一步获得近代物理与高新技术知识的能力．我们采用小班教学的方式，提出以问题为主线的教学模式．

2 教学模式的实践

目前的教学方式仍然以教师、课堂和教材为中心，教学过于追求系统性，学生没有思考的空间和时间，课堂上很难形成生动活泼的气氛，不利于学生能力的培养．

问题驱动教学法以学生为主体，以问题为学习起点,以问题规划学习内容，让学生围绕问题寻求解决方案[3,4]．问题的提出者可以是教师，也可以是学生．因此，为了激发学生的问题意识，建立了围绕问题开展的课堂教学模式——“预习+讨论+讲授”．

2.1 从问题出发引导学生预习改变学生学习方式

在课前，教师根据本节课的教学目标与教学目的，把必须掌握的知识点以问题的形式提出，要求学生预习并撰写报告，同时提出自己在预习过程中遇到的问题．另外，在课前以简单提问的方式了解学生的预习情况．

例如：在电子的波粒二象性和掺杂半导体这两节内容中，在课前给学生准备的问题如表1所示，学生提出的典型性问题如表2所示．

表1 “电子的波粒二象性”中相关问题

表2 “掺杂半导体”中的相关问题

2.2 以问题为中心引导学生讨论让学生参与到课堂中

课堂讨论问题的来源有：

(1)课前提出的需要掌握的知识点；

(2)学生在预习中遇到的问题．

讨论的方式分为两种：

(1)一位学生提问，其他学生回答的形式，教师起主持的作用，引导学生分析，避免跑题；

(2)小组讨论，学生自行分组，教师给出问题．

我们根据教学内容采用不同的讨论方式，例如：电子的波粒二象性这一节采用第一种方式，掺杂半导体这一节采用第二种方式．我们发现，第一种方式往往变成少数学生的辩论会，不能够使所有学生参与到课堂中；第二种方式课堂气氛更加活跃，每一个小组都有一个组织者，小组中每一个成员都有明确的分工，基本上每个学生都参与了讨论，大家都对解决一个问题出谋划策．

课堂流程如下：

(1)对于预习中根据教学目标与教学目的提出的问题由一个学生通过口头报告的形式(10 min以内)回答，随后学生围绕问题展开讨论，最终使得学生对本节知识点重新构建；

(2)针对学生预习中遇到的问题讨论．

教师可以根据课堂回答问题情况评价学生在学习过程中的参与度以及个体的理解能力、思维能力、归纳总结能力、语言表达能力等．下面以“N型半导体的能带图”这一问题为例，引导学生掌握如何循序渐进地随着问题的逐步递进对知识进行有效地学习．

问题1:画出0 K时N型半导体和本征半导体的能带图．

通过比较可以得出掺杂产生的多余电子所占据的能级．提示学生注意施主能级的位置．

问题2:施主能级上的电子能否参与导电？

答：未进入导带，不能参与导电．

引导分析在施主能级上的电子所处的状态是围绕5价原子运动，所以施主能级上的电子不能够参与导电．

问题3:外界给一能量，N型半导体中电子有几种可能的跃迁？

答：3种，施主能级到导带、价带到导带、价带到施主能级．

比较3种跃迁所需要的能量可知，“施主能级到导带”跃迁需要的能量最小，所以在外界的作用下容易实现，进而提供能够参与导电的电子，所以称为“施主能级”．