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从试卷分析中探究大学物理的教学难点论文

发布时间:2019-11-26 14:47:00 文章来源:SCI论文网 我要评论














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摘要:大学物理是各大高校理工科学生最为头疼的一门公共基础必修课程,内容涉及面广,基本概念多,定义定理多,计算公式多,学时少,任务重。加之大学物理学习的难度大,但实用性却不及工科专业课程,因此学生学习的积极性普遍不高,导致大学物理成为很多普通高等学校理工学生考试挂科的重灾区,颇有谈“物”色变的感觉。如何找到并突破大学物理教学中的难点,克服学生对大学物理的恐惧心理,激发学生学习物理的兴趣和热情,提高考试过关率,已成为当前理工科学校大学物理教学中亟待解决的难题。本文作者从多年大学物理教学的经验出发并结合大学物理试卷中出现的各种问题,对大学物理的教学难点作了初步探究。

关键词:试卷分析;大学物理;挂科率

本文引用格式:杨觉明,等.从试卷分析中探究大学物理的教学难点[J].教育现代化,2019,6(13):157-159.

        大学物理是理工科学生提高科学素养的有效途径,是普通科学工作者和工程技术人员开拓创新的根基。大学物理研究的是客观事物运动变化的规律。内容涵盖力、热、光、电、近物等几个领域。它的理论体系和处理问题的基本方法是自然科学和工程技术衔接的纽带。大学物理课程重在揭示各种物理现象背后的本质规律,是科技发展的动力源泉。现代科技的发展日新月异,精密机械,航天技术,电子科技,无线电技术,激光技术,计算机技术,移动支付技术,所有这些都是在物理学发展的基础上才得以实现和实施的。因此,物理学被戏称为科技发展的老母鸡,它下的每一枚蛋都可能会促进一个新行业的诞生和发展,给我们的生产生活带来翻天覆地的变化。

         理工科大学生学习任务相对较重,除了本专业的专业课程之外,还要学习高等数学,大学物理,大学英语,思想政治等课程,还有相关的实习、实训课程,同时校外的课后实践活动也比较多[1]。以至于前一段时间全国高校不得不压缩部分课程的学时,大学物理也未能幸免。如何找到并突破大学物理教学中的难点,克服学生对大学物理的恐惧心理,激发学生学习物理的兴趣和热情,提高考试过关率,已成为当前理工科学校大学物理教学中亟待解决的难题。本文作者从多年大学物理教学的经验出发,并结合大学物理试卷中出现的各种问题,对大学物理的教学难点作了初步探究。

         大多数高校大学物理需要学习的内容可以分为力、热、光、电四个部分[2]。力学部分主要包括质点运动学、质点动力学、刚体力学三部分。其中运动学和动力学部分学生已经在高中阶段学习过部分内容,并不陌生,但是需要掌握从高中物理过渡到大学物理的学习方法,为此,我们专门写过一篇文章论过如何帮助学生从高中物理的学习顺利过渡到大学物理的学习。第三部分,刚体力学对学生来说是全新的东西,学生从未接触过,需要多花一些时间讲清楚其中的知识点。在刚体力学的讲述中一定要把转动和平动的对应关系给学生讲清楚,以便学生理解记忆。机械振动和机械波这一部分内容学生在高中阶段接触较少,在讲述的时候存在一些难点,尤其是驻波的概念,有不少学生理解得不够透彻,在本文后半部分的试卷分析中会专门拿出两道试题来具体讲述相关难点。热学部分包括分子动力学和热力学基础两部分内容,其中分子动力学部分从微观上揭示了热力学宏观象的本质,理想气体的速率分布函数是这一部分内容的难点,大部分学生在考试中失分较多,所以本文将结合试卷中的试题来进一步讨论。


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          电磁学部分在大学物理中所占的比重较大,难点也比较多,尤其是要注意电磁场的矢量性。如果用一句简单的话来概括这一部分内容的话,那就是八个字:电场磁场及其关联。电磁学部分的主要内容大致分为静电场、电流的磁场以及电磁场三章。静电场这一章的内容最难的有两点,第一点就是运用高斯定理求场强时高斯面的选取,第二点是静电场中某一点电势的求解。这两点同时还是考试的热点和学生丢分的重灾区之一。电流的磁场这一章的内容较多,难点也比较多。首先要掌握住毕奥-萨伐尔定律的内容,即公式 ,会利用该公式计算通电导线周围某一点的磁感应强度,从后面的试卷分析中我们会发现该公式是大学物理考试的热点和难点。本章的另外两个难点是洛伦兹力和安培力,要牢牢把握住这两种力的计算方法。电磁场这一章的难点是动生电动势和感生电动势的计算问题,同时还要关注自感和互感两个概念。波动光学是大学物理的最后一部分内容,主要包括三个方面的知识,干涉、衍射和偏振。同样,考试的热点和难点也包含三点:干涉、衍射和偏振。

        下面本文将通过对某高校大学物理试卷的具体分析,来进一步探研大学物理教学的难点,寻找大学物理教学难点的突破口,为改进大学物理的教学工作提供参考信息。

          大学物理试卷题型一般分为主观题和客观题两大类,客观题又分选择和判断两种,大多数情况下选择和判断各有10道题。计算题一直是大学物理考试的重头戏,一般情况下会占据70%的分值,是大学物理考试能不能过关的主要判据,也是大学物理考试的难点,尤其是对数学基础较弱,计算能力较差的同学来说更是难上加难,甚至有个别同学的计算题一分不得。

        大学物理考试的过关率究竟在什么样一个水平,我们随机抽取了计算机专业的一个班和土木工程专业的一个班进行了统计。统计结果如下:

       计算机专业的这个班一共有39人,班级人均成绩为57分。按照教务处规定的计分标准,学生的最后综合成绩由三部分构成,期末成绩占60%,期中成绩占10%,平时成绩占30%。期末成绩45分以下的同学属于挂科的对象,该班45分以下的同学共有13人,占班级总人数的33%,换句说,该班同学的挂科率达到了33%。

         光与折射光的偏振状态表示错误的是(C)

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       这一道题的正确选项是C,也就是说只有C图的偏振态表示是错误的。该题的最大干扰项来自于A图,从统的结果来看,两个班的71个学生中,选择A选项的同学占到了50%,为什么会有一半的学生选择A选项呢?原因在于A选项故意设置了一个诱人的干扰项,那就是在n1n2的情况下折射角应该小于入射角,而图中故意把折射角画得大于了入射角,让很多同学一眼看上去觉得A选项错了,结果掉进了陷阱。这道题给我们的启示就是要抓住事物的本质,排除无关的干扰项。同时也表明布儒斯特定律这一节的知识点掌握得不够牢固,一旦加入干扰项,有些学生立刻就会变得茫然不知所措。

         下面来看错误率大于50%的另外一道选择题,该题内容如下:一质点沿x轴做简谐振动,振动方程为x0.04 cos(2t)(m),则从t0时刻起到质点位置土木专业的这个班共有32人,班级人均成绩为51分。该班45分以下的同学共有14人,挂科率达到了43%。

        为了找出试卷的失分点,发现学生学习的难点,我们对两个班的71份试卷中的每一道小题做了细致的统计。10道选择的题的得分率按原题顺序排列如下:1、82%,2、92%,3、76%,4、70%,5、72%,6、49%,7、63%,8、63%,9、59%,10、27%。从上面的统计数据可以看出得分率低于50%的有两道题,分别是第6、10题。现在我们具体分析一下这两道题,看一下为什么学生的得分率会低于50%。先来看得分率最低的第10题,原题内容如下:

        已知tan in2,ii,nn,则下图中反射在x2cm(C)

          A、1 /3s B、1 /4s C、1/2 s D、2/3 s

         这道题的正确选项是C,是机械振动部分出现率非常高的一道题,这道题的解法有两种,最简单的一种是利用旋转矢量图法。画出旋转矢量图之后,我们容易发现从t0时刻到x2cm处,矢量转过的角度是,即半个周期,由于圆频率22,所以该机械振动的频率为1Hz,周期为1s,运动半个周期所需的时间为1/2秒,故选C。
下面我来看一下判断题的得分情况,10道判断题的得分率按原题顺序排列如下:1、69%,2、52%,3、38%,4、32%,5、79%,6、94%,7、52%,8、77%,9、28%,10、66%。从上面的统计数据可以看出得分率低于50%的共有三道题,分别是第3、4、9题。现在我们逐一分析一下这三道题,看一下出错的根源何在。

         我们先来看得分率最低的第9题,原题内容如下:自然光可看成是两个振动方向垂直,频率相同,相位差恒定的线偏振光的叠加(×)。这道题的命题是错误的,但是72%的学生却误以为它是正确的,为什么会有这么多的同学犯错误呢?根本原因是学生没有搞清楚波动的振动方向、振动频率以及振动相位三个物理量的含义。

           下面来看正确率只有32%的第4题:速率介于v1到v2之间分子的平均速率是.(×)这是一个错误的命题,那么为什么正确率那么低呢?这似乎要怪教材P193的7-20a式误导了学生[2],因为7-20a式是这样表达的:

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         这个式子可以看出在0~∞的范围内,v0 vf(v)dv,但是如果积分的范围不是0~∞,vvf(v)dv的表达式就不成立了。因为介于某一速率范围内的分子的平均速率应是所有介于这一范围内分子的速率之和再除以该范围内的总分子数。显然,速率从v1到v2范围内分子的速率之和为v2 Nf(v)vdv。速率从到v2范围内的总分子数是故速率从v1到v2之间的所有分子的平均速率是

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         如果分母的积分范围是0~∞,根据归一化条件,那么分母的积分的结果是1,上式就变成了7-20a式:v0 vf(v)dv。第4题高达68%的错误率说明速率分布是分子动力学部分的一个难点,需要在讲课时多加练习,让学生通过习题训练来加深对这一部分知识的理解。下面来看错误率为62%的第3题。

          驻波进行过程中,没有振动状态(相位)和波形的定向传播,但有能量的定向传播。这也是行波和驻波的重要区别(×)。这道判断题的前半部分是正确的,问题出在后半部分,驻波不仅没有振动状态(相位)和波形的定向传播,同时也没有能量的传播。

         下面我们来分析一下计算题的得分情况,计算题共7题,每小题10分,共70分。计算题是大学物理考试的重头戏,是决定学生挂科与否的关键。现在逐一说明7道计算题涉及的内容,并列表说明各题的得分情况。第一题,长直导线周围矩形线圈运动时产生的电动势;第二题,光学部分的布儒斯特定律问题;第三题,热学部分吸热和做功的问题;第四题,用安培环路定理求电流的磁场;第5题,双缝干涉问题;第6题,电流产生的磁感应强度的问题;第7题,电势分布。

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         从上表可以看出,7道计算题中,得分最低的是第4题,求电流的磁场;其次是第5题,双缝干涉;倒数第3名是第7题电势分布;倒数第4名是第6题,电流的磁场。这四道题所涉及的内容在今后大学物理教学中应该全部列为难点,多讲多练,精准把握重点和难点,让教学有的放矢,让学生集中精力突破难点,必能在今后的大学物理教学中大幅度提高教学效率,尽可能降低大学物理的挂科率。
 
参考文献

[1]王亚伟,乐永康,钱飒飒,等.大学物理、大学物理实验两课课程现状调查报告及总结[J].物理与工程,2016(4):45.
[2]王少杰,顾牧,吴天刚.新编基础物理学[M].科学出版社,2014.


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