作为一名教学工作者，常常需要准备教案，借助教案可以有效提升自己的教学能力。如何把教案做到重点突出呢？如下是勤劳的小编帮大家找到的高中物理弹力教案【5篇】，欢迎借鉴，希望能够帮助到大家。
《弹力》是苏科版八年级物理下册第八章第一节的内容，是力学基础的核心内容之一。在教学过程中，笔者立足教材却不局限于教材，根据新课程的课程理念和教学需要，指导学生利用身边随手易得的物品开展探究活动，感受弹性现象、探知形变与弹力的规律，并引发学生对新规律的应用，实现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的教学目标。下面是这节课的教学片段。
1课前准备
教师把全班同学分成10个小组，每组4人，每组选出一个小组长，要求每一组尽可能多地搜集或制作一些形状可以发生改变的物体(如：弹簧、塑料尺、钢尺、海绵、橡皮泥、充气气球、纸团等).教师分别向各小组了解准备情况，给予适当的指导，并根据各小组情况准备若干备用器材。
点评这节课采用了课内外相结合的形式，即课外学生搜集、制作材料，和课内学生分组讨论、实验探究相结合。教师仅仅作为指导者，指导学生分析实验原理，引导学生合理规范地进行实验操作。教师改变传统的教授式教学方式，让学生在不断的实践中体验、感悟实验探究的方法，在动手动脑中建构知识体系，并在展示交流中深化知识体系，体验成功。同时培养了学生的观察能力、实验能力和分析归纳能力，促进了学生良好情感、态度、价值观的形成。
2教学过程
2.1形变概念的教学
教师查看各小组搜集或制作的物体(形状可以发生改变的)，安排部分学生上台，展示它们的形变情况。
师：这些物体受力后，都发生形变了吗？ 有什么不同？
生甲：都形变了，有些形状能够完全恢复，有些则不能。
生乙：不对，某些坚硬的物体，比如课桌、玻璃瓶就不会形变！
生丙：反对！课桌、玻璃瓶也会形变，只是形变的程度很微小，我们看不到而已。
师：到底谁说得对？大家讨论讨论。
(全班学生热情高涨，小组讨论气氛热烈！)
点评学生对事物的感知具有“多样性”，他们观察现象的角度、思考问题的方式客观上存在着个体差异。巧用这种“差异”引入新课，不但可以将学生上课前分散的注意力集中起来，更重要的是能激发起各层次学生的学习兴趣，启发全体学生积极的思考，使他们能迅速而有效地投入到学习物理的情境中去。
师：怎样才能判断坚硬的物体是否发生形变？
生甲：比如说玻璃瓶，我们可以在瓶中灌些水，然后用手挤压瓶子，如果水面有升降，则说明玻璃瓶也会受力发生形变。
师：嗯，有道理！
生乙(兴奋地说)：如果在玻璃瓶中装满水，把细管通过带孔的橡皮塞插入玻璃瓶中，再用双手挤压玻璃瓶效果会更好！
师：是这个样子吗？(微笑着拿出如图1所示实验装置)
生丙(大呼)：我来！(说着走上讲台，双手如图1所示挤压玻璃瓶。)瞧，液面上升了，坚硬物体也会形变！
师(故作质疑状)：一定是玻璃瓶形变造成的吗？
有学生插嘴：手的温度较高，也有可能是水受热膨胀的原因！
生丙(着急补充)：哎呀，带个隔热手套不就行了嘛！
生丁(眼睛里冒着“光”)：带什么手套，让我来！(说完走上讲台，双手如图2所示挤压玻璃瓶。)这个玻璃瓶是椭圆形的，挤压玻璃瓶的不同位置，液面既可上升，也可下降，充分证明坚硬的玻璃瓶也会发生微弱的形变！
师：对不对？
全班学生齐呼：对！( 同时教室里响起热烈的掌声，整个班级沉浸在探究的快乐之中。)
(接着，教师肯定学生的活动表现，用规范的语言表达：(1)任何物体在力的作用下都能发生形变；(2)形变分“弹性形变”和“范性形变”。然后经分析得出“弹力”概念及产生原因。)
点评在学生设计的实验方案中，有的合理，有的不合理；有的完善，有的不完善，所以学生的实验结论也会表现为：有的正确，有的错误；有的正确而且全面，有的只是部分正确。在新型的物理教学过程中，教师要充分重视这种“多样性”，“广开言路”并正确而积极地引导学生，使他们学得更自信，探究得更深入。
2.2弹力的方向和大小
知道“弹力”概念后，教师指导学生利用身边的物品(如：弹簧、橡皮筋、充气气球等)感受弹力的方向。通过实验，学生认识到弹力的方向总是指向施力物体形变恢复的方向。接下来进入“弹力大小”的探究：
师：弹力的大小跟哪些因素有关？
生甲：可能与物体的长度有关。
生乙：与物体的材料有关。
生丙：与外力大小有关。
生丁：与物体的形变程度有关。
生戊：与物体厚度、宽度有关，还可能与……(详见表1)
表1 猜想归类表无关类需转换类理想类“弹力”①弹力大小可能与厚度、宽度有关
②弹力大小可能与温度有关①弹力大小可能与物体长度有关
②弹力大小可能与外力大小有关①弹力大小可能与物体的材料有关
②弹力大小可能与物体形变的程度有关师(故作感叹状)：同学们居然能想出这么多因素！下一步该怎么办？
全班学生齐声回答：实验探究。
师：什么方法？
全班学生(兴奋地回答)：控制变量法。
点评：学生的问题和猜想具有多样性，这些猜想不是杂乱无章的，而是有规律的，可以被归纳为无关类、需转换类和理想类。无关类猜想与问题情景、知识目标无关，不过却不一定是错误的。需转换类猜想与问题情景密切相关而且都间接地触及到了问题情景的实质，但需要我们对它做一定的转换工作，才会表达得更加明了、正确、全面。理想类猜想直接反映了问题情景的实质，而且它的表述也比较准确。对于前两个类型的猜想，教师切不可简单地加以否定，以免挫伤学生的积极性，我们可以引导学生进行讨论并通过有选择的板书保留有价值的猜想。
师：究竟哪种猜想更合理？请各小组讨论。
经过讨论，教师指导学生利用手中的弹簧和直尺，分小组设计实验方案，探究“弹簧的弹力与形变量之间的定量关系”。
在学生做实验的过程中，出现了种种问题，如有些学生把弹簧的原长、弹簧的长度、弹簧伸长的长度混淆起来。还有的小组在测量弹簧的伸长量时，忘记减去原长。这样的小组我们故意让他们上台“展示”，以加深正确的理解。在处理实验数据时，有的学生采用了求比值法，有的学生采用了图象法，在误差范围内都可以得出弹簧的弹力与形变量成正比。两者比较，图象法处理数据更为直观、更容易得出物理规律，且该种方法处理数据也能更好地减小实验的偶然误差。接下来为进一步提高对图象的认识，教师可以故意找两组不同的学生上来展示。在他们展示完后，将他们的数据画在同一个坐标系中，提示学生观察虽然两次实验都近似成正比，但图象斜率不同，体现了弹簧哪方面的区别( 以此加深同学对材料弹性强度的理解).
点评课堂上表现出来的“多样性”实际上是学生劳动的结果。教师重视“多样性”就是肯定学生的劳动。学生一旦发现他们的劳动被教师和同学关注了，就会有一种成就感。这种感觉会让他们更加自信，让他们的思维更加活跃，让他们的探究更加深入。
2.3弹簧测力计的教学
师：同学们，人类之所以与其他动物不同，就在于人类善于探索和思考。有了人类的探索与创造，地球上才有了丰富的物质文明。今天同学们探究出了在弹性限度内，弹簧伸长与外力成正比，我们怎样应用它呢？我们可以设计出什么东西呢？请同学们先独立思考，然后在小组内议一议。
生甲：可以用弹簧测量物体有多重。因为弹簧挂钩码有伸长。如果挂另一个物体与挂钩码伸长的长度相同，那物体就与钩码一样重。
师：请其他小组进行评估。
生乙：道理正确，但不方便，物体有的重有的轻，重的要挂许多钩码才行。
生丙(大呼)：不行！这样做，弹簧只能竖着用，不能横着用，要改进！
生丁(恍然大悟)：弹簧不仅仅能测重，还可以测力。
生戊(突然“不规矩”地发出声音)：叫测力比叫测重好！
生己(早已按捺不住)：拉多长是多大力，如果有个刻度盘能直接读数就更方便了，就像温度计一样。
生庚(微笑着补充)：刻度盘上的单位不能用克，应当用牛顿。
生辛：……
师：你们说的工具“诞生”了！(微笑着取出弹簧测力计，向全班学生展示。)
全班同学惊呼：哇塞！就是它了！(整个班级沉浸在创造的快乐中，享受着成功的喜悦！)
点评现在，升学压力还是客观存在的。为了取得好成绩，一些学生通过家教、自学等途径，提前“知道”了所要学习的内容，等到集体学习时便失去了兴趣。但教师如果能够让“多样性”得到充分的展示，就有可能把这部分学生吸引回课堂。这是因为：别人提出的问题、制定出的方案，他们有可能根本就没有想到过。同学们的探究、创造过程必定会引起他们的兴趣，让他们愿意加入。
教学至此，板书课题：弹力和弹簧测力计，然后让学生看书、看实物，知道弹簧测力计的组成，最大的测量值、分度值。接着，教师和学生一起讨论、研究弹簧测力计的正确使用方法，并成功测出钩码和木块的重。课后，笔者引导学生根据课本的相关内容，自己设计一个实验方案，粗略测定头发所能承受的最大拉力，并对方案进行小组评估。
3教学小结
本节课采用课内外相结合的形式，课中设计了多个学生实验，自主探究活动，将原本较为抽象、枯燥的思维活动转化为生动、有趣的学习体验，最后让学生在生活小实验的研究性活动中，获得了知识及能力的提升和发展。毋庸置疑，培养每个学生的创新意识和实践能力是教学设计的原则，结合不同层次学生的实际认知水平、重视课堂教学过程中的“多样性”进行创造性的教学设计应是每一位教师的追求。当然，由于教学时间的有限性，要让学生经历探究的各个环节又要保证探究学习的质量往往是困难的，甚至是不可能的。这就需要我们教师要有耐心、要有思想准备，更要有巧手点拨的智慧。
4教学反思
关键词：认知弹性理论；高级学习；职业教育：教学
作者简介：于志(1983-)，女，辽宁葫芦岛人，辽宁师范大学田家炳教育书院暨教育学院硕士研究生。
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1001-7518(2008)18-0008-03
近年来，随着社会经济的发展，根据技术进步和产业结构调整的要求，职业教育教学工作也相应进行了改革，并得到了快速发展。然而在职教教学中如何增强适应性、实用性和灵活性，如何培养学生的实际动手能力、解决实际问题的能力，仍然是亟待解决的现实问题。认知弹性理论(CognitiveFlexibility Theory)是美国学者斯皮罗(Raiid.J.Spiro)等人于1990年提出的一种学习理论，该理论主要研究复杂和结构不良领域中的学习本质问题，基于对职业教育教学与认知弹性理论的分析，可以发现认知弹性理论对职业教育教学有较强的适用性，可以被恰当运用，从而促进职业教育教学的改进与发展。
一、认知弹性理论概述
斯皮罗指出：“所谓认知弹性，指以多种方式同时建构自己的知识，以便对发生根本变化的情境领域做出适宜的反应。…简单地说，认知弹性是人的认知的一种品质，是人在认知中的灵活变通能力。认知弹性强的学习者能更顺利地把知识迁移到新的情境之中，解决结构不良领域中知识概念与情境问题不对应的矛盾。认知弹性是认知弹性理论所强调的核心能力，培养学习者的认知弹性是结构不良知识学习的重要目标。
认知弹性理论的基本内涵主要体现在以下三个方面。
1 高级学习(Advanced learning)。斯皮罗等人依据知识及其应用的复杂与变化程度将知识分为结构良好的知识与结构不良的知识(well－struc－tured knowledge&ill-structured knowledge)。结构良好的知识是指与具体情境之间具有直接对应关系的知识，这种知识一经习得，就可根据相应的规则或原则加以运用。结构不良知识是指与具体情境之间不存在直接对应关系的知识，这种知识通常可以应用于多种不同的情境问题，而一个情境问题的解决也往往需要多个知识点的综合运用，而且其应用往往有多种方案、途径与标准。结构不良的知识普遍存在于医学、工程学等应用学科以及教育、历史、艺术等人文学科之中。是认知弹性理论关注和应用的主要知识类型。
依据对知识类型的划分，斯皮罗等人将学习分为高级学习和初级学习。在初级学习阶段，学习具有还原倾向，过于简单化。只要求学生将所学的概念与事实简单再现出来，所涉及的内容主要是结构良好的知识。而高级学习要求学习者通过知识表征的建构，使认知具有适应不同真实情景的弹性与灵活性，即要求学生把握知识的复杂性，能用获得的知识去分析、思考问题并能在新的情境中灵活运用这些知识。高级阶段的学习涉及的内容是结构不良领域的知识。
2 随机通达教学(Random Access Instruc－tion)。斯皮罗等人在探讨了高级学习的基础上，提出了适合高级学习阶段的教学方式――“随机通达教学”。即在不同时间里将同一教学内容安排在新的情境中。带着不同的教学目标，从不同的角度进行教学。以此达到获得结构不良知识的目标。
随机通达教学具有多元知识表征的特征，要求在教学中努力揭示知识内部结构的多种关联性以及与其他知识要素的相互联系，使学生达成对知识的多视角理解。随机通达教学避免抽象谈概念如何运用。而是强调知识对情境的依赖性，与具体情境相结合，使学生形成知识的情境性表征。同时。每个概念的教学都要包含充分的案例，说明不同方面的含义，从而有助于学习者的原有知识结构对新知识进行处理、加工和重构。
3 认知弹性超文本(Cognitive Flexibility Hy－pertexts)。认知弹性超文本是适用于认知弹性理论的理想教学媒介，它是一种按信息之间非线性地存储、组织、管理和浏览的计算机技术，是由节点和表达点之间关系的链组成的网状结构。它能在文档内部与文档之间建立联系，学生从而可以根据自身的实际情况随机获取所需信息，并且内容能被重新编辑，以产生一种特殊的、概念纵横交错的知识结构。
认知弹性超文本有助于学习者从多种观点和角度接近概念并建构知识表征。超文本力求将内容镶嵌在相关的上下文和多元的复杂背景中，以克服知识的抽象性，并有助于对复杂性概念和知识的深层理解和掌握。
二、认知弹性理论对职业教育教学的适用性
(一)职业教育的教学内容更多的是结构不良的知识
职业教育教学内容不仅仅包括以抽象的概念、原理、定律为主的理论性知识，也包括以学生直接经验的形式来掌握的、融合于各项实践活动中的最新知识、技能和技巧等应用性知识。职业教育教学内容是理论知识和实践知识的统一，这些内容本质上是结构不良的知识，理论知识虽指向实践，但其与动态、变化、真实的情景之间通常不存在直接对应关系。理论知识要对实践具有生成作用，就必须经过“再情境化过程”，将其有机地整合到实践知识中去。例如，如何将抽象的物理、数学知识运用到汽车制造或酒店管理的过程之中，这一过程需要多个概念、原理以及经验背景的综合和灵活的运用。应用性知识更贴近于实际情境，然而应用同样具有多种方案、途径和标准，更要求学习者具有灵活的变通能力。因此。职业教育的教学内容大多属于结构不良知识的范畴。
(二)职业教育教学中应采用高级学习的学习方式
传统的行为主义学习理论对职业教育在学习过程中发挥教师的咨询、引导和组织作用，有一定的借鉴意义。然而。行为范式把学习视为简单的“刺激――反应”模型，认为学习就是学生的行为发生变化，忽略了个体的感知、动机和意志。这种范式将初级学习阶段的教学策略不合理地推移到高级学习阶段的教学中，教学过程过于简单化，这样容易导致学生理解的片面与定势。这也正是妨碍习得的知识在具体实践过程中广泛而灵活迁移的主要原因。具有结构不良特征的职业教育教学内容与情景脉络紧密相连，具有高度的情境依赖性。在实际教学中，应创设与实际问题相一致的情境，关注学生面对各种实际情境问题时进行的知识生成与持续改进过程，使学生采取高级学习的学习方式，体验所学知识的复杂性。实现对知识的深层理解与融会贯通，并将其灵活运用于复杂多变的实际工作情境之中。
(三)职业教育教学的目的重在发展学生的认
知弹性
职业教育在人才培养目标上。定位于应用型人才的培养。在教学目标上，是从社会需求出发，按职业知识、能力等基本要求进行教学设计，尤其侧重于职业技能的培养。更要能将所学专业知识灵活应用于实践情境之中，解决实际问题。实际情境是复杂多变的，具有很大的不确定性和不可预测性。例如，学生即使掌握了人员管理方面的理论知识，不一定就能恰当应用这些知识，在具体的人员管理过程中存在着潜在的不可控制性，实际情境中的对象主体有着巨大的变化性，具有不同的认知方式、能力水平和个性特征等，这些都是不能预知的因素，因而其应用也不可能有整齐划一的规律模式。这就要求学生具有较强的认知弹性，运用所学的专业知识分析具体的实际情境，对其做出正确的理解，形成多元化的相关知识结构和图式，最终形成由所学的专业知识向实践迁移的应变能力，能灵活处理实际问题，以克服“学难致用”的现象，增强教学实效。
综上所述，职业教育教学内容的特征、应采取的学习方式以及要实现的教学目标与认知弹性理论对结构不良的知识采取高级学习的学习方式，培养学习者认知弹性的基本观点和要求是完全契合的。由此可见。认知弹性理论在职业教育教学中具有较强的适用性。
三、认知弹性理论在职业教育教学中的运用
(一)多视角表征概念。非线性组织教学内容
职业教育教学重在发展学生的认知弹性，而认知弹性的形成与知识的呈现方式密切相关，越是以多个维度向学习者呈现知识，越有利于学生认知弹性的培养，认知弹性理论主张多视角、多侧面呈现同一主题，非线性地组织教学内容。在呈现一个主题时，先不给出一种标准的解释，让学生被动接受，而是以多种方式在学生面前呈现几种既典型又有差异的观点或解释，让学生从不同角度自己主动构建对这一问题的多元表征。从而使学生对问题的理解全面、透彻。
非线性组织教学内容，是把教学内容按内容的相互联系组成一个网状在这个网状结构中，各知识点是彼此联系、相互链接的，每个知识点又有不止一个链指向其他知识点。这种网状结构灵活多样。使学习的路径四通八达，畅通无阻。非线性组织教学内容能够拓展学生思维的深度和广度，从而提高自身的理解能力及对知识的远迁移能力。
多元表征与非线性组织教学内容给学生提供了各种获得知识和发展能力，以及发展与经验相关的更为复杂的图式的途径。因此，在职教教学过程中，对同一知识或技能。教师要提供大最变式练习的机会，以及从动作到符号用不同层次表征系统进行表征的机会。
(二)创设真实的职业环境进行教学
职业教育教学的主要目标是使学生能将所学的专业知识广泛而灵活地应用到具体实践工作之中。目前的职业教育中，传统的课堂教学方式仍然占很大比重，使学生不得不在经过处理的、过于简单的、非真实的情境中学习，这种教学方式，不仅使学生难以真正掌握专业理论。而且容易造成理论与实践的严重割裂。认知弹性理论认为。真实的经验，而不是信息的传递与接受，更有利于知识的建构，学生真实的经验成为知识建构的“催化剂”。在职业教育教学过程中。创设真实的教学情景就是试图通过真实情境中的抛锚式知识和技能诱导实践知识，感受真实的情境体验，领悟情境所蕴含的实质，获得知识的情境化理解，实现知识的实践性迁移。
强调创设真实的职业教育教学环境，有利于个体在真实的工作实践中观察实践。反思实践，不断生成活生生的经验，实现对专业知识的深层理解。同时，对个体职业能力的终身发展也具有重要意义，只有让学生在真实的职业情境中建构知识，才有利于个体在工作中形成不断学习的能力和习惯。
单元 单元(三)实施概念与案例的交叉设计
案例教学法，是一种传统的职业教育实践教学方法。认知弹性理论的若干观点对案例教学的优化有新的启示。认知弹性理论认为在教学设计上，应注意概念与案例的结合，实施概念与案例的交叉设计，以保证知识的高度概括性与具体性的结合，使知识富有弹性，以适应多变的情境，增强知识的迁移面和覆盖面。
运用案例进行教学时。不能将概念与案例相隔离，而要使其相互联系。构建由概念与案例交织组成的“十字交叉形”，即对一个概念要用多个与之相连、代表不同情境的案例来理解。每个案例能同时支持多个相互联系的概念的表征。由此，将学生的理性认知与感性认知有机结合，既可使学生形成对专业概念的多角度理解，将其同具体情境联系起来，形成背景性经验。又有利于学生针对具体情境构建解决实际问题的模式与方法，以增强认知弹性。概念本身可以划分为多种存在细微差别的变量，同时不同概念之间也具有复杂的联系。在案例的具体应用过程中，要向学生揭示概念变量之间的细微差别，同时要将一个案例分解为多个概念来解释，并理清不同概念之间的关系，
合理恰当地将概念与案例进行交叉设计，将抽象概念与具体案例相联系。具有较强的针对性和实效性，更有利于学生将抽象概念迁移到其他类似的真实情境之中，培养学生解决问题的能力。
(四)倡导合作学习与自我反思
一、 在规律教学中的实施探究
规律教学中引导学生注重规律导出的条件，训练从现象中探究事物属性和本质的方法，用不同的方式表示事物属性和规律的方法，如匀变速直线运动，速度变、位移变、加速度不变，可用语言文字表示其规律，可用数学方法，还可用图象的方法等多种形式表现其运动规律。下面以牛顿第二定律的教学为例作说明：
“探究加速度与质量和合外力的关系”设计教学
第一阶段：初始方案设计阶段
师：这个实验我们需要测量哪些物理量？
生：需要测量加速度a，质量m和合外力F。
加速度可以用打点计时器打纸带来测量，质量用天平测量，力用弹簧秤拖木块，通过读数测出来。
师：动手画出实验装置草图。请一位同学上黑板来画画。
第二阶段：实验方案改进阶段
师：进一步思考这个实验方案。弹簧秤的读数是不是木块受到的合外力？在什么样的情况下，弹簧秤的读数才是木块受到的合外力？
生：木块还受到摩擦力，弹簧秤的拉力并不是合外力。
生1：把木块换成小车，滚动摩擦比较小。
生2：把小车放在光滑的玻璃上再来做实验。
师：大家的想法都非常好。除了大家说到的这几种办法外，今天给大家介绍一种新仪器――气垫导轨。（展示并介绍气垫导轨）
师：继续思考，按照前面的实验方案，我们用弹簧秤拖动这个导轨上的滑块使它做匀加速运动，那么，用弹簧秤拉动滑块的时候，示数稳不稳定？能不能保证它一直是匀加速运动？
生：拉动的时候，弹簧秤示数很难稳定，很难保证是匀加速直线运动。
师：那么，能否用一个固定不变的力来替代弹簧秤？
生：可以把导轨放倾斜了，让物体从上面滑下来。
师：把导轨放倾斜了，让物体滑下来，这种情况应当如何测量合外力？
生：称出滑块的重量，计算导轨倾斜的角度，计算出重力沿斜面的分力，就是合外力。
师：非常好！改进了合外力的测量方法，我们再来讨论一下加速度的测量。前面大家提出用打点计时器和纸带的方法来测量加速度，可是现在为了减小摩擦力改用了气垫导轨，打点计时器很难固定在导轨上。所以这次实验我们采用另外一种测量加速度的仪器─―光电门。……（介绍光电门测量速度的主要原理）
师：光电门能够测出滑块滑过光电门时的速度，我们的目标是测出加速度，那么怎么由光电门测得的速度来得到加速度a？想想有什么物理公式可以帮助我们从瞬时速度计算出a？
生：根据公式：
a=
v21-v202S，测出两个速度和两个光电门之间的距离，就可以算出加速度a。
师：非常好！这样我们就把原来简单但误差较大的实验方案，改进为现在的实验方案。大家再来回忆一下，新的实验方案，质量、合外力和加速度分别是怎么测量的？
生：质量用天平测量；合外力等于重力在斜面上的分力，需要用尺测出导轨的倾斜角的大小和物体的重量；测量加速度需要先测出滑块通过两个光电门的瞬时速度以及两个光电门之间的距离，利用公式计算。
师：非常好。研究三个物理量采用什么方法？
生：控制变量法。
师：非常好。现在我们就先控制质量不变，来探究一下加速度和合外力之间的关系。
上述案例所提及的使用气垫导轨的实验方案，对于学生而言，气垫导轨和光电门都是陌生的仪器，甚至连利用重力沿斜面的分力来作为合外力这一思路，不少学生亦是难以马上想到的。因此，若上课时直接呈现教材的实验方案，必然引起种种困惑。而通过上述“初始方案设计”和“实验方案改进”两阶段循序渐进的引导，实践表明，学生能够较好地接受气垫导轨和光电门这两种原本陌生的实验仪器，并较清晰地领会了实验方案的设计思想。
在物理规律的教学中，我们要做的首要工作并不是急于把这些前人获得的结论直接端给学生，让学生尽快的占有它们。诚如爱因斯坦所说：“对真理的探求比对真理的占有更可贵”，我们应该坚持“延迟判断”的原则，引导学生积极参与物理规律的探究过程。
二、 在概念教学中的进行探究
下面结合高中物理第二册（试验修订本•必修）第一章“电场强度”的课堂教学片断实例，对操作中的有关问题予以阐述。
电场强度E，是静电场中的一个重要而且学生普遍感到难学的概念。按教材的处理，虽然直观简单，但学生往往不能深刻地理解和掌握。对大多数学生来说，对电场强度的困惑并不在于定义式
Fq本身，而在于为什么要引入它？为什么要用比值来定义？表1是我运用探究式课堂教学模式进行教学的主要线索。
事实证明：通过这样的设计，在教学实践中取得了很好的效果。
三、 在实验课中开展探究教学
关键词： 大学物理；新题库；高分低能；能力素质题型；命题思想
中图分类号：G633.7 文献标识码：A
1在大学物理新题库中设计能力素质题型的重要意义
信息化条件下军事训练改革深化发展，要求我们培养的初级指挥军官人才具有更强的创新能力和科学素质[1]，因此新时期军队院校的大学物理教学应更加注重对学员综合能力素质的培养，这些能力素质包括对所学知识的综合应用能力、对新问题情景的辨别研究能力以及对军事或科技领域的创新潜能[2]。然而，近十年我院该课程对学员学习效果的考试题型从未出现过能体现“新的能力素质培养目标”的新种类，调研结果：物理期末考题主要取自2004年清华大学出版社出版的《工科物理试题库》，这套题库的出题年代较远，不能体现近些年物理学前沿科技研究与教学研究的新成果，也不能配合我院物理教员在教学改革方面的新举措对学员素质进行恰当评价；此外由于它是地方大学建立的题库，因此长期以来不能体现我院军事物理教学特色。众所周知，对于学员而言，考试题型就是他们参与教学活动的“指挥棒”[3]，在上述《工科物理试题库》被当作大学物理期末考题主要来源的数年来，本院学员的大学物理期末测试成绩表现出如下一些特点：一是大部分学员的分数都不太高；二是高分学员的物理素养和解决实际问题的能力未必高，表现在：部分“高分学员”不仅课堂抢答表现能力较弱，而且课堂演示动手能力也不突出，某些人从不参加“应试”之外的兴趣组活动，仅凭临考前打突击、做《题库》就能得高分······如果对这些“高分学员”的学习状态也进行鼓励的话，素质教育就难得人心；因此如果要让广大学员和教学管理干部都配合教员在日常教学中贯彻执行“能力素质培养”的教学理念的话，应该建立一套与之相匹配的能力素质评价系统，其中最关键的就是要将相关的能力素质考试题型纳入大学物理期末考试的新题库中，才能切实地评价物理教学对学员能力素质培养的效果。从关心学员的角度出发，当前我院低年级本科学员基本为新一代“九零后”，思想活跃，求知欲较强，展示自己聪明才智和创造能力的愿望也强[4]，如果在期末考试中加入能力素质考试题型，不仅能让那些学习能力强的人得高分，一些动手能力强、应变素质高、创新潜能大的学员也能脱颖而出。
2对物理能力素质题型的设计思想与案例
结合近些年在本院的教学改革实践体会、对学院答卷的综合分析及相关问卷调查，课题组对物理新题库中能力素质题型进行了初步的设计，基本思想与相关案例如下：
2.1“案例信息型”综合题
“案例信息型”综合题应突出现代物理前沿知识的应用背景和物理科学发展趋势，这与我们日常课堂教学设计的基本思路是一致的，当前课题组在大部分教学单元中都引入与物理知识点衔接紧密，能导出核心问题的物理前沿知识案例，应该将这些课堂上用到的重要案例纳入到“信息型”考题中来，让学员从课堂教学、习题测试及期末考试中都实实在在地感受到这门课为以后学习专业知识打基础，能提供相关思想方法、理论原理和实验技能，真正实现“教、学、考”三位一体、互相促进。比如求加速度及受力分析的案例：
2.1.1试题案例：《炮弹奔月记》中的“炮弹车厢”能否实现
大约在1865～1870年间，在儒勒·凡尔纳所写的《炮弹奔月记》和《月球旅行记》中均有非常有趣的描写：有人曾设想铸造一门巨炮，身长250米，竖直埋在地下，使炮筒内可以装进一颗极大的、里面能坐得下旅客的空心炮弹，炮弹重8吨、所用的发射火药重160吨，用大炮把这个“炮弹车厢”加速210米后，使其飞向月球，从而实现人类到月球旅行的幻想。儒勒·凡尔纳所设想的“炮弹车厢”能实现吗？请用物理学的观点来考虑一下“炮弹车厢”的发射过程能否实现。
2.1.2试题分析与解答
此题物理情景比较新，结合我国“嫦娥奔月工程”，学员能够展开丰富的联想，其物理解题思路并不难，只要学员把握住加速度公式，会对炮弹在炮膛内的加速过程进行分析即可。具体分析过程：要使“炮弹车厢”飞向月球，其速度必须能克服地球引力的作用，它的出膛速度应远大于11.2千米/秒（即第二宇宙速度）。按小说中的描述，它从静止开始作匀加速直线运动前进210米，由，可知“炮弹车厢”在炮膛内的加速度为米/秒2，其数值将是地球表面重力加速度（g=9.8米/秒2）的3万多倍。由牛顿运动定律F=ma（式中表示物体的质量，F表示物体所受的合外力）可推知，在炮弹发射过程中，旅客在“炮弹车厢”中所受到的外力是平时重力的3万多倍。不用说“炮弹车厢”的车底是用什么材料制成的，人体在这一过程中肯定无法承受其体内“沉重”血液的流动，因此这一幻想不能实现。如果要降低“炮弹车厢”在炮膛内的加速度，例如取a=10g，则炮筒应有的长度为：米≈627千米。为了安装这样的大炮，要向地下深挖627千米，再者，若“炮弹车厢”直接以11.2千米/秒的速度射出炮口，它在飞行中必然与大气层内空气发生摩擦，其产生的热量必将把“炮弹车厢”烧成灰烬。因此应用物理学定律进行分析发现，儒勒·凡尔纳发射“炮弹车厢”的幻想是超越物理学规律的，是不能实现的。
2.2“演示实验分步探究型”综合题
基于大学物理课本身的特点，很多物理原理都来源于对实验现象的归纳与升华，因此，课题组近几年自主设计了一些物理随堂演示实验，让学员通过观察实验现象、参加实验操作、从“怕学物理”变成“爱学物理”，学会理论联系实际。研究发现：好的设计性演示实验是创设思维情境的良好素材和课堂讨论的焦点，能较大限度地让学员发挥聪明才智，主动探究，从而达到增强其能力素质的目的。因此这类重要的演示资源应被纳入考核的体系，其中较常见的实验现象、操作步骤、结果猜想和理论推演过程均可作为“演示实验分步探究型”综合题的题干素材。这类考题的特点是：题干信息中描述的某个演示实验按照时间顺序包含了若干个“演示过程”，在某些过程中设置了一些探究性的假定任务，启发学生作题时对相关演示实验现象进行猜想并形成自己的见解，找到解释该类现象的核心定理或重要物理概念，最后在此物理原理的基础上对现象及理由进行分析。因此能很好地检测学员的物理过程分析能力、物理图像辨别能力及实际问题解决能力。
2.2.1试题案例：关于“带电体间互相接触”的演示实验现象的猜想与解释
演示实验过程：一个带正电的金属球A，电势为U1；另一空心金属球壳B也带正电，电势为U2，（U2>U1），且其上有一小孔。一装在绝缘柄上的不带电的金属小球C，先与A接触，然后穿过小孔移入B的内部并与其内壁接触。那么，在C与A接触时，正电荷向哪个方向移动？在C与B接触时，正电荷向哪个方向移动？分别说明理由。
2.2.2试题分析与解答
这是一道典型的“演示实验分步探究型”综合题，按时间顺序此实验可分为两个演示阶段，因此，只需把构成过程整体的两个子过程划分出来研究，就可以使问题简化，然后在每一具体步骤中探究相关实验现象和规律——一般都是课堂学过的较简单的核心实验规律或理论原理，通过一步一步的讨论，此类综合题就可以迎刃而解。具体解题步骤如下：
第一步，在C与A接触时，正电荷由A向C移动，因为金属球A的电势U1大于金属小球C的电势UC，正电荷由高电势向低电势移动。当接触时间足够长时，二者达等电势。第二步：在C与B接触时，正电荷由C向B移动，因为导体静电平衡时，电荷分布在外表面。当C与B内壁接触时，导体需建立新的平衡，最后平衡时，正电荷分布在B的外表面。
2.3“知识灵活运用型”综合题
大学物理《考试大纲》中把“对自然科学基本知识的应用能力”作为对学员能力考核的重要要求，因此以现实生活实例和科技应用立意的“知识灵活运用型”问题应成为大学物理期末考试命题的新趋势，它必将以材料新、情景新、问题新等特点突出对能力素质的考察，为现代考试从重理论向重应用的方向转变作出引导。这类题型的特点是：大部分文字只是基于对生活背景和科技事件的完整性、严整性的必要表述，其物理实质、物理模型往往比较简单，特别是涉及到科技实例的应用型题常常起点很高，但落点较低，学员只要能将问题与熟悉的物理知识联系起来，把实际问题简化成恰当的物理模型，用学过的物理概念、定理即可顺利地分析、解答出正确结果。具体题例比如：
求平均冲力的案例：鸟儿相对于地面的飞行速度虽然并不算很大，但是它相对机的速度却可能很大。目前，米格-25飞机的最大平均速度为3倍音速，即使鸟相对于地面是静止不动的，但鸟相对机的速度也已经很大了，因此其产生的效果十分惊人：如果是身长为0.5米、质量为5千克的大鸟撞在时速为960千米的飞机上，产生的作用力能达7吨（约7×104牛顿）。由此可见，飞鸟与飞机相撞产生的冲力是相当大的：如果飞鸟与发动机叶片相碰撞，足以使发动机损坏，造成飞行事故。请估算，一只身长l为0.1米、质量m为0.5千克的飞鸟与时速80千米（约22.2米/秒）的飞机作完全非弹性碰撞（即碰撞后飞鸟的尸体与飞机具有相同的速度v）时，飞机对飞鸟的平均冲力。
该题的显著特点是阅读量和信息量大，学员只要能将飞鸟与飞机相撞的过程与完全非弹性碰撞的知识相联系，即可从动量守恒的角度对问题作出正确的分析，由于待求的物理量是飞机对飞鸟的平均冲力，因此解题中还必须应用到与动量变化量、冲力等物理量紧密联系的动量定理。具体解题过程略。
3对大学物理新题库中能力素质大题型的展望
鉴于大学物理课程内容丰富，其教学目标涵盖了对学员多种能力素质的培养，因此新题库中的能力素质题应题量丰富、形式多种，风格上可以借鉴高考物理大轴题的做法，摒弃传统题型中“考察计算能力”为主的出题思想，减小一定的计算量，让出题、解题思路向“多元化”方向发展，重点考察学生分析问题与解决问题的能力及上述基本物理素养。只有这样做，物理科目的考试才能将应变素质高、动手能力强、实践创新潜能丰富的“高素质”人才与那些学习、计算能力强的“传统高分”人才一起选，并分辨出各类学员的成才优势，从而更有利于其日后特长的培养和专业的选择，让大学物理教育更具特色和优势。
参考文献：
[1]李华，钟梦春，徐达。信息化联合作战条件下对精英人才素质能力培养研究[J].教学研究，2013，（1）：7-9.
[2]廖慧敏，荀坤，陈晓林。第12届亚洲物理奥林匹克竞赛实验题介绍与解答[J].物理实验，2011，31（10）：16-25.
[3]熊伦。中美非物理专业大学物理教育的比较与对策[J].物理与工程，2011，21（1）：46-49.
关键词：低成本物理实验；探究式教学；力的平行四边形定则
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）4-0042-3
物理课程标准提倡科学探究，并且将科学探究纳入内容标准，物理课程要让学生经历基本的科学探究过程，培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。在2008年5月至8月我们对重庆市的10多个区县的初中物理实验开设情况进行了现状调查。调查显示，学生实验开出率较低，探究性实验的开出率较高，但是教学效果欠佳，实验仪器较为欠缺，自制仪器很少[1]。因此，大力加强低成本物理实验，积极开展探究式教学是一个重要策略。
“低成本物理实验”强调利用价值尽可能低的材料、物品或器具做物理实验，做实验尽可能少花钱或不花钱，如利用生活中的廉价材料（橡皮筋、气球、鸡蛋、土豆、蜡烛、塑料袋和手电筒等） 、易得材料（水杯、钢勺、塑料尺、硬币等） 和废旧材料（易拉罐、饮料瓶、牙膏皮等）[2]。其主要的价值取向是实验教学的“经济最小化、价值最大化”，即“成本低而智慧不低、成本低而技术不低、成本低而价值不低”。在高中物理教学中，我们积极开展低成本物理实验，有效开展探究式教学 。下面以《力的平行四边形定则》一节为例，谈谈如何利用低成本实验开展探究式教学。
1 利用低成本物理实验创设情境，激起学生的探究热情
为了理解合力与分力的概念，本节课用两个实验来引入。如图1，利用玩具纸飞机做实验，为了让飞机起飞，需要用橡胶弹射器。橡胶弹射器是利用橡胶对机翼的拉力将飞机弹出，橡胶两边的拉力是分力。如图2，老师拿出一块小木板（五层板），双手紧握木板的两侧，要求学生用手掌迅速击打木板中部，木板也断裂了。手掌对木板的力是合力，这个力可以产生较大的分力。通过这两个实验，学生不仅理解了合力与分力的概念，而且探究热情一下被调动起来了。
2 利用低成本物理实验设计方案，培养学生的设计能力
本节课的重点是学生设计实验，合作探究力的平行四边形定则。老师给每个小组提供以下器材：方木板、3个弹簧秤、一盒钩码、3根等长的橡皮筋、细线、一盒图钉、滑轮、刻度尺等。要求学生设计实验来探究力合成的平行四边形定则。同学们积极动手动脑，用这些简单物品设计了许多精彩的实验，比教材上的实验丰富得多。
方案1 采用教材上的实验方案。如图3所示，先用两个弹簧秤互成角度地将橡皮筋的结点拉到某一点，记录两个拉力的大小和方向，作出两个力的图示，以这两个力为邻边作一个平行四边形，并画出对角线F。然后，只用一个弹簧秤将橡皮筋的结点拉到同一位置，记录拉力的大小和方向，作出力的图示F'。最后，比较F和F'在误差允许范围内是否重合。
方案2 对实验方案进行了改进，如图4所示，在水平面用3个弹簧秤互成一定角度拉结点O，记录3个拉力F1、F2、F3的大小和方向。 作出3个力F1、F2、F3的图示，然后以F1和F2为邻边作一个平行四边形，夹在F1和F2之间的对角线设为 F。在误差允许范围内比较F与F3 的大小是否相等，方向是否相反。
方案3 对实验方案进行创新，如图5所示，用Oa细线拉住一个钩码，悬挂在弹簧称A的下面，读出弹簧秤A拉力F1的大小（F1的大小等于钩码的重力F），然后用另一细线系在绳子上的O点，用弹簧秤B水平向左拉细线Ob，使Oa偏离竖直方向。测出此时弹簧秤A和B的拉力F1、F2的大小和方向。作出力F1、F2的图示，以F1、F2为邻边作平行四边形，夹在F1和F2之间的对角线设为F'，比较和钩码的重力F的大小是否相等。
方案4 考虑弹簧秤称量过程有误差，有的小组用钩码和细线来做实验。如图6所示，在用图钉将橡皮筋固定在A点，然后用细线系在橡皮筋上面，在细线下面挂4个钩码，将橡皮筋结点拉伸到O点，如图6（a）所示。然后用两段细线系在O'点，用圆珠笔的笔芯和钉子做成两个小滑轮，小滑轮分别固定在B、C两处，在两段细线两边分别挂钩码，直至橡皮筋的结点拉伸到O点，记录OB、OC两段绳所挂钩码的个数，如图6（b）所示。用类似的方法作出平行四边形，比较（a）图中绳子的拉力和（b）图中两段绳子的拉力的合力大小有何关系。这个实验将拉力大小的测量转化为对钩码个数的测量，显然方法更简单。为了减小摩擦，用圆珠笔芯和钉子做成滑轮，实验成本虽低，实验价值不低。
方案5 有的小组的实验方案比方案4更简化。如图7所示，将滑轮固定在A、B两处，一根细线的两段跨过A、B滑轮。在细线两段分别悬挂重物，记录所挂钩码的个数N1、N2。在细线的中点O点用细线OC再悬挂钩码，当系统都处于平衡时记录所挂钩码的个数N3，用类似的方法作出平行四边形，比较AO和OB两个力的合力和OC的拉力F的大小是否相等，方向是否相反。
方案6 有的小组选择3条等长的橡皮筋来做实验（如图8）。因为在弹性限度内橡皮筋的伸长量与受到的拉力成正比。将3条相同的橡皮筋系在一起，结点为O，然后用图钉将OA和OB竖直固定在木板上，在第三条橡皮筋下面悬挂砝码，记录每条橡皮筋的原长、悬挂钩码后的长度。根据3个拉力的大小和方向作出力的图示，以OA和OB拉力为邻边作平行四边形，比较在实验误差范围内平行四边形的对角线与第三个大小是否相等，方向是否相反。实验中将橡皮筋拉力大小的测量转化为对橡皮筋伸长量的测量。
3 利用低成本物理实验发散训练，增强学生的应用能力
学习了力的平行四边形定则，怎样应用平行四边形定则解决实际问题呢？在日常生活中有许多应用力的平行四边形定则的例子，通过这些例子培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。
如图9在引体向上的锻炼中，我们发现两手臂间的夹角为零时，手臂用力最小。逐渐增加两手臂间的夹角，我们发现手臂越来越费力。通过人体体验引发学生思考，人的重力是一定的，为什么手臂夹角不同手臂承受的拉力就不同呢？
如图10所示，弹古筝的时候，如果琴弦拉得太紧，手指使劲弹奏琴弦，则琴弦会发生断裂。通过这个案例可以引导学生思考，为什么直接用手拉，很难拉断琴弦，但是当琴弦固定在古筝上时，就容易断裂。
如图11所示，夏天乘凉时，人们喜欢躺在吊床上。引导学生思考，当人躺在吊床上的时候，系在树上的两端绳子的拉力多大，如果人坐在吊床时，系在树上的两端绳子的拉力与躺在吊床上的拉力比较，增大了还是减小了？
如图12所示，学生玩弹弓的玩具实验，将小石子放到弹弓的橡胶带上，拉伸弹弓，小石头飞出去，如果使劲拉弹弓，小石子飞得更远。老师引导学生分析，为什么前后两次小石子飞的距离不一样，怎样用力的平行四边形定则来解释。
通过学生的各种生活体验，教师要引导学生在玩中思考物理问题，增强应用物理知识解决实际问题的能力。
参考文献：