由大学物理一道期末考试题引发的思考

摘要：本文由一道大学物理期末考试题出发，笔者通过对自己多年教学的总结，进行了深入思考，分析了学生对于矢量及矢量的加减运算容易出错的原因，并针对以上问题进行探讨，探讨了解决这些问题的一些教学方法。

关键词：矢量；矢量加减运算；教学方法

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）52-0182-02

高等教育的培养目标是培养具有全面素质和创新能力的人才[1]。随着我国高等教育的迅猛发展和扩招人数不断增加，学生高中物理知识水平的差异日趋明显。一步登天的创新教育的实施对于我们非一流院校及学生群体是相对困难的。我们需要的是实事求是，当务之急是在学生的基础知识和基本能力的教学方面有所突破。通过大学物理课程的教学，使学生系统地了解和掌握物理学的基本知识、基本概念、基本规律和基本方法，为后续课程打下良好的物理基础，使学生初步学习到科学研究的正确思维方法，形成正确的分析问题和解决物理问题的方法。

一、由一道大学物理期末考试题引发的思考

本学期的大学物理期末考试题中的选择题，第一小题为：一运动质点在某瞬时位于矢径■x，y的端点处，其速度为：

（A）■ （B）■

（C）■ （D）■

从学生上千份答卷抽样调查结果来看，选（B）的正确率不到40%，而选（D）答案的比率反而更高，这样的结果让所有任课老师感到困惑。瞬时速度矢量的概念在中学阶段就重点讲过，在本学期的大学物理教学中，每位教师都讲过并重点强调过，为什么仍然有那么高的出错率？这是一个值得思考的问题。关于矢量及矢量的加减运算，从学生平时作业的解答情况看，存在的问题也很多。例如：某人骑自行车以速率V向西行驶，今有风以相同速率从北偏东30°方向吹来，人感到风从哪个方向吹来？有部分学生把正确的解答式■=■+■，写为v■=v■+v■，丢掉了矢量符号，没有深刻理解矢量及矢量加减运算的意义，对矢量加减运算掌握不好，经常把应该写为矢量加减式的等式写成了标量的加减式等式，有部分同学不知道如何作矢量图来解答此类题。特别指出的是，从学生的作业中反映出，绝大多数学生不愿意作矢量图，只愿意用数学公式计算，试想不作矢量图，怎么进行矢量加减运算？例如，我校布置了下面一道作业题：一飞机相对于空气以恒定速率v沿正方形轨道飞行，在无风天气其运动周期为T.若有恒定小风沿平行于正方形的一对边吹来，风速为V=kv（k

笔者通过对自己多年教学的总结，进行了深入思考和分析，认为以下几个方面是造成出错率高的主要原因。

二、造成出错率高的主要原因

1.教学过程的阶段性留下的隐患。由于教学的科学性和可接受性之间的矛盾，造成一个概念要分几个学龄阶段讲授，随着学龄的逐渐增大而扩大概念教学的内涵和外延。速度，这一概念从初中到大学都是各阶段物理课程中讲授的重要概念。而中学物理与大学物理的最大区别就是大学物理引入了矢量及运算。对学生而言，大学阶段新学习的矢量的加减及叉乘运算是学习过程中的一个难点，学生时常跳不出高中阶段标量代数运算的思维模式。在很多实际解题练习过程中，学生习惯了代数量的计算，对矢量加减运算总感觉不习惯。学生经常不自觉地把矢量的加减法当作高中阶段的标量加减法处理。在中学阶段，即便是矢量，也是采用分解到几个坐标轴的分量计算，把矢量化解为标量处理。有关“矢量”概念涉及较少，矢量方向性概念不深刻。

2.忽视矢量这一重要工具。对于微积分的计算和应用，大家普遍关注较多，而往往忽视矢量这一重要工具[2]。对于矢量，学生在中学阶段就接触了一点，从中学教科书中就知道矢量是即有大小、又有方向的量，而标量是只有大小没有方向的量。学生似懂非懂，觉得没什么新鲜的。又因为一般的教材[3]和我们现在采用的辅导书[4]中的印刷体矢量符号是用黑体字母表示，而手写体是字母上方加箭头来表示矢量，学生看教材和辅导书上没有矢量箭头符号，自然在写作业时忘记加箭头来表示矢量，致使学生容易出错，在思想上自然对矢量就没有微积分知识那么重视。

3.课时不足。在当前，理工科院校以培养实用性人才为目标的大环境下，大学物理课程的学时一再被精简，甚至有取消大学物理的声音。如果上课时间恰逢学校开运动会、艺术节或其他临时活动，因此而耽误课程，学时就更少，教师不得不为完成教学任务赶进度，这几乎是我们每个教师在每一个学期的共同感受。

由于以上这些原因，如何在有限的课时内组织教学，完成教学任务，提高教学质量，成为我们思考的重要问题。

三、教学方法的探讨

大学物理一般在第二学期开设，此时高等数学已经学了一个学期，基本的微积分和矢量代数知识已经具备，而矢量分析内容还没有学。因此，大学物理的教学中，不可忽视的是与矢量有关内容的教学，尤其是力学中大部分物理量是矢量，重视矢量的应用显得更加重要。以下是对我大学物理教学中矢量加减运算的教学方法的探讨。

1.设问教学，建立矢量思想，强化矢量加减运算。力学的大部分内容的原理，学生都在中学阶段学习过，上课时他们自己觉得似乎听懂了，但一碰到矢量加减运算的练习题就出错，有些同学甚至不知如何下手。在人教版《高级中学实验课本物理第一册》中指出，标量只有大小，没有方向；矢量既有大小，又有方向，这使得部分学生已经形成了一种错误的惯性思维：有方向的就是矢量，没有方向的就是标量。这种错误的习惯思维应坚决予以纠正。矢量的严格定义是遵循平行四边形合成法则的物理量是矢量，否则是标量。在讲授电磁学这部分内容时，当提醒学生：电动势有方向，一定要会判断它的方向时，若反问：电动势是矢量还是标量？从学生的回答及沉默不语的学生的表情上看，就知道部分学生还是没有跳出这种惯性思维。若在课堂教学的过程中，单刀直入，设悬念、引起好奇，把学生容易出错的问题直接提出，采取课堂提问并让学生回答或到黑板上做出来的方式，这样不仅能吸引学生的注意力，调动学生的积极性，同时也能当场发现学生在作矢量示意图及矢量加减运算表达式存在的问题并予以及时纠正。

2.注重精选及精讲例题。教师应该特别注重选择典型例题、开放性例题及学生容易出错例题，选好及讲深讲透这几类题是使学生弄清概念提高学生思维的重要方法。平时，大家关注得多的是教学的理念、模式、方法，却较少地关注影响课堂教学的一个关键因素：“精选及精讲例题”。选择好的例题，采用多种方法来讲解，有利于培养学生的创造性思维能力和解决问题的能力。多而不精的例题，会让学生无喘息之机，疲惫不堪，久而久之，会使他们失去学学物理的兴趣。精选及精讲例题在有限的课堂教学中，是提高教学效果的重要手段。

3.采用多媒体动画、视频与传统教学相结合的教学方法。为了提高学生的学习兴趣，就需要每一次课都有新奇感，因此，应针对不同的教学内容和不同的学生，应采取灵活多样的教学方法。多媒体动画、视频与传统教学相结合的教学方法，使教学内容图文并茂、影音结合，直观、形象、丰富多彩、生动有趣，集声光形色动于一体，直接对学生的视觉、听觉感官产生作用，这种通过多感官刺激获得的信息比单一的老师讲授获得的信息量强得多。如果再加上师生互动交流、讨论，则就更能使知识便于记忆、理解，使难教难学的内容变得简单、易学；同时，还能美化视觉，拓宽学生的思路，激发学生的求知欲望，使教学效果事半功倍。

4.唤醒学生的学习意识，不断地激发学生的学习兴趣。要使学生从思想上真正喜欢大学物理这门课，上好大学物理的绪论课是十分重要的。同时，要注意唤醒学生的学习意识，不断地激发学生的学习兴趣，提高学生的参与意识，改变那种“教师是演员，学生是观众”的模式。许多学生在中学阶段就对物理存在一种恐惧心理，到大学阶段，大学物理的内容远高于中学阶段，加上内容多课时少，大部分学生一开始学学物理就感觉有点吃力，如果课后不复习巩固，几次课下来就有跟不上的感觉，而此时恰逢力学学习矢量及应用的关键时刻。因而，多用讨论式、设问教学方法，使学生积极参与讨论，有意识多提问，使学生变成“演员”而不只是“观众”。课后积极主动、及时找学生了解学习的动态，并辅导答疑，这对学生消除对大学物理的恐惧心理是很有帮助的，同时，可以帮助学生从高中阶段的学习慢慢过渡并适应大学物理的讲课模式。

总之，要想使学生掌握矢量加减运算并能灵活运用，还需根据不同的教学内容、不同的学生对象，设问教学，建立矢量思想，强化矢量加减运算；注重精选及精讲例题；采用多媒体动画、视频与传统教学相结合的教学方法；唤醒学生的学习意识，不断地激发学生的学习兴趣等灵活多样的教学方法，才能真正地在有限的课堂教学时数内收到好的教学效果，提高教学质量。

参考文献：

[1]游铭钧.素质教育与课程改革[M]浙江：浙江教育出版社，1998.

[2]熊青玲.大学物理中关于矢量的应用问题探讨[J].希望月报，2008，（3）.

[3]程守洙，江之永.普通物理学（上册）[M].第六版.北京：高等教育出版社，2006.

[4]顾铮先.大学物理同步辅导与复习自测[M].北京：机械工业出版社，2014.