劉虹+張靈+鄧宏+李佳琰+王敏

摘 要：大學先修課程（Chinese Advanced Placement）是用以實現(xiàn)高中教育和大學教育銜接的中國特色課程，由于該項目實施不久，因此缺乏專業(yè)的教師團隊以及相應的教學模式。本文以“狹義相對論”一課為例，分析和說明如何采用支架式教學策略以及問題導學相結合的方式來實現(xiàn)大學先修課程的課堂高效性以及有利于培養(yǎng)學生在知識上、思維上以及學習模式上的銜接。

關鍵詞：大學先修課；高中教師；支架式教學；問題導學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）9-0023-3

1 引 言

大學先修課程（Chinese Advanced Placement）是中國教育學會針對目前我國高中教育和大學教育之間銜接存在斷層，高中優(yōu)秀人才缺乏多樣、有效培養(yǎng)和選拔機制的現(xiàn)狀，借鑒美國的AP課程并聯(lián)合國內(nèi)多所大學、一流的高中以及教育科研服務機構共同組織開發(fā)的中國特色課程。該課程試點項目于2014年3月18日在北京正式啟動，并在第四屆中國中學校長大會期間進行了專題安排部署，該項目已列為教育部社會科學研究專項委托項目，并于2014年9月起在全國首批試點校開始授課。

該項目目前還處于發(fā)展的初期階段，高中固有的教師隊伍無疑是最具有便利的任教條件來承擔大學先修課程的教學工作，然而，高中教師對大學課程標準以及授課方式并不熟悉，科研能力也有限，可能無法有效引導學生進行學術上更加深入的探究[1]。另一方面，高中學生學習對他們來說難度較高的大學內(nèi)容，不管是從學習的內(nèi)容還是學習的方式來講都和他們原本的學習方式相差甚遠，老師要保護學生學習和探究的積極性以及引導學生對大學先修課內(nèi)容進行有效地學習也是亟待解決的問題[2]。本文針對這些問題以物理學中“狹義相對論”的教學為實例提出了一些教學建議。

支架式教學是來源于著名心理學家維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)”理論，主要是提倡教師為學習者構建一種對知識理解的概念框架，分解復雜的學習任務，便于學習者自己沿著“支架”逐步深入[3，4]。問題導學是一種現(xiàn)代教學方式，主要包含有自主質(zhì)疑、互相排疑、精講釋疑、練習饋疑、作業(yè)存疑五大環(huán)節(jié)。對于難度較大，內(nèi)容較多而學時較少的大學先修課程而言，支架式教學更能引導學生更多的自主探究和學習，很快掌握重難點，而問題導學的方式[5，6]有利于引導學生帶著興趣和疑問去完成自己對知識的探索與獲取。二者結合能促進課堂高效進行，并且有利于實現(xiàn)學生在知識上、思維上、學習模式上的高大銜接。

2 案例分析與說明

下面以大學先修課程中物理力學的“狹義相對論”為案例，期望能夠提出較好的建議，與同行進行探討。教學流程如圖1所示。

2.1 創(chuàng)設情境、激發(fā)思維、自主質(zhì)疑

教師在課前提出以下兩個問題供同學們思考：

第一問：有一對父子，父親30歲，兒子10歲，到了兒子50歲那年，父親是多少歲？

第二問：有一對父子，父親30歲，兒子10歲，如果兒子10歲那年，父親去做太空旅行，速度是c，在地面上的兒子看來，他50歲時，太空中的父親多少歲？（設為x歲）

老師：請同學們自主學習并判定第二問和第一問中的答案是否相同？以及您在探索這個答案的過程中遇到了哪些新的“名詞”，請記錄下來。

設計意圖：有問題才會使得學生產(chǎn)生學習的欲望，第一問是很簡單的數(shù)學問題，而第二問會強烈激發(fā)學生的好奇心和學習興趣，學生一定會帶著疑問進行接下來的學習。

2.2 搭建支架、共同探索、互動排疑

學生在前一部分自主預習之后，記錄一些新的“名詞”，例如，牛頓相對性原理、伽利略變換、狹義相對論、愛因斯坦相對性原理、光速不變原理、洛倫茲變換、相對論時空觀、動尺收縮、動鐘變慢等。老師引導學生以小組討論的形式將這些新名詞構建一個知識框架，最后總結討論出結果并繪制表1、表2、表3、表4。

然后，再對知識框架進行填充，老師應適時地給予指導并提出疑問，引導學生沿著正確的思路進行思考探究。例如，在學習了狹義相對論的原理和時空觀、洛倫茲變換之后，老師可以引導學生利用洛倫茲變換來驗證狹義相對論的時空公式，也可以進一步引導學生對質(zhì)速、質(zhì)能、動量、能量關系等公式進行推導，并給予適當?shù)奶崾?，在這個過程中需要特別注意的是一定要保護好學生的學習積極性，對一些過難的問題要設置輔助知識臺階。

2.3 效果診斷、鞏固提升、精講釋疑

問題1[7]：宇宙射線與大氣相互作用時能產(chǎn)生π介子衰變，此衰變在大氣上層放出叫做 μ子的基本粒子。這些μ子的速度接近光速（v=0.998c）。由實驗室內(nèi)測得的靜止μ子的平均壽命等于2.2×10-6 s，試問在 8000 m高空由π介子衰變放出的μ子能否飛到地面？

問題2： 一個靜止時長、寬、高分別為a、b、c 的長方體，當它以速率u 沿與它長為a的邊平行的方向相對于S′系運動時，那在S′系中測得它的體積將是多大？

問題3：如果一個粒子的動量是非相對論動量的兩倍，那么該粒子的速度是多大？如果一個粒子的動能為非相對論動能的兩倍，那么粒子的速度又是多少呢？

設計意圖：如圖2所示，問題1的設計用于檢測和反饋學生對于時間膨脹公式的應用以及理解，基于此問題可以講到在課件留下的預習作業(yè)，也就是父與子問題的討論，針對父與子的第二問還可再延伸，即當父親x歲時看兒子，兒子又是多少歲呢？兩個問題結合起來解答；問題2不僅需要學生熟練應用長度收縮的計算公式，還要會判斷在垂直于運動方向的其他邊長是不變的；問題3的設計包含了相對論動量和動能的知識點，需要掌握公式中物理量的意義以及對公式的熟練應用。學生通過感悟和體驗解答相對論習題的過程，自主探究出解題步驟。

完成以上教學活動之后，老師再依據(jù)相對論的發(fā)展歷程以講故事的形式來對整個相對論的知識進行總結與填充，深入淺出，引導學生在腦海中構建完整的知識體系。

3 總結與討論

本次大學先修課采用支架式教學與問題導學相結合的方法，引導學生自主完成狹義相對論的學習。這樣的學習模式是與大學主要的整個自學模式相契合的，可以培養(yǎng)學生自主思考、自主學習的良好習慣，提高學生的質(zhì)疑能力和思維能力，加上學生通過大學先修課程提前獲取了大學知識，這些系統(tǒng)的培養(yǎng)也會有利于自身高中階段的學習，更有助于學生在學習過程中尋找到學習的樂趣與自信，達到了令學生在知識上、思維上以及學習模式上銜接的目的。

然而，在應用這個教學模式的過程中，仍然需要注意以下幾點：

（1）大學先修課程本身的難度較大，對知識掌握的要求也不一樣，特別是需要矢量運算和微積分運算的能力，所以要在初期補開兩次有關矢量運算和微積分運算的課程，并在課前給學生打好預防針，在問題導學環(huán)節(jié)提出的問題要接近生活和學生的想象空間，難度不宜過大；

（2）每個學生本身的知識水平、思維能力和綜合發(fā)展水平都是不一樣的，學生的“最近發(fā)展區(qū)”的區(qū)間都是不同的，因此要因材施教，構建起適用于每一位學生的教學模式，這也是較大的挑戰(zhàn)；

（3）大學先修課和普通高中要求的課程是不同的，它的學時較少，大部分學校大約每周開展一次課，每次課時約80分鐘，學生容易造成對知識遺忘的現(xiàn)象，所以課后作業(yè)是必要的，一線任教老師們更應結合大學先修課本身的教學大綱與要求，不斷地探索和研究出切合學生實際的、高效的教學方法和模式，這是一條極具挑戰(zhàn)的道路。

參考文獻：

[1]高秀麗.基于支架式教學策略下的高中物理高效課堂[J]. 物理教學探討，2014，32（6）：11—13.

[2]盛寶驥.關于實施“中國大學先修課程”的幾點思考及建議[J].物理教師，2013：37（9）：68—69，72.

[3]吳志明.支架式教學模式在物理教學中的應用研究[J]. 江蘇教育，2013（1）：61—62.

[4]宗紅梅.淺談“問題解決”課堂教學模式下學生潛能的開發(fā)[J].物理教師，2013，34（2）：19—21.

[5]吳建忠.問題導學——高中物理生態(tài)課堂的一種選擇[J]. 物理教學探討，2014，32（6）：22—24.

[6]侯丹.我國普通高中開設大學先修課程的現(xiàn)狀、問題及對策[D].長沙：湖南師范大學碩士學位論文，2014.

[7][理學]11習題課相對論http：//www.docin.com/p-436850164.html

（欄目編輯 劉 榮）