学生在练习中遇到新模型时感到陌生棘手，其思维障碍在于不善于把貌离神合的新模型与典型进行比较，去认识和把握新、旧模型物理本质上的共性，从而望题兴叹，无处下手。对此，教师应当通过组织有效的习题教学，帮助学生在形态各异的模型分析和对比中，抽象出共性，洞察共同的物理本质，从而跨越思维障碍，促进其创造性思维能力的发展，实现由知识到能力的质的飞跃。
譬如：在动量守恒定律的教学中，课本中的典型模型多是以两个相互作用的小球为例来展开讨论的，但在设计试题时，却在不改变系统物理本质——动量守恒适用的条件不变的前提下，把球魔术般地演变为各种形状的物体。请看
例1A、B两小车质量都为m，它们静止在光滑的水平轨道上，一质量为m的人先从A车跳到B车，而后又跳到A车，来回几次手，人又跳回A车，则此时
A.A车和人的动量大小等于B车动量大小。
B.A车和人的速率小于B车速率。
C.在此过程中，两车和人的总动量守恒。
D在此过程中，两车和人的总动能守恒。
在这里，习题所提供的模型与课本提出的典型小球相比，已面目全非。但我们若把题中A车与人视为甲球，把B车视为乙球后，就不难发现，人在两车之间尽管来回几次跳来跳去使人眼花缭乱，这不过是施行障眼法，借以扰乱你的视线，干扰你的定势思维。其物理本质是：人从两车间跳来跳去仍等效于两球的相互作用，仍未跳出动量守恒定律，照样适用这一物理本质上的共性。一旦明确了这一点，学生的思维就立即变得开朗流畅，其结论显而易见：A、B、C正确。
例2质量为m的光滑斜面静止在光滑的水平地面上，另一质量为m的滑快A以初速度V滑上斜面底端：
A.若能越过斜面,则它落地速度为V。
B.若B不能越过斜面，斜面速率小于V/2。
C.若A不能越过斜面，则它滑回到地面时速度与初速方向相反。
D.若A不能越过斜面，则它滑回到地面时，斜面速度为V。
对于此题，同样地，我们仍可以把滑块A和斜面B等效为两个质量相等的弹性球相作用，它们遵从的物理规律（动量、能量守恒）仍不变，即二者在相互作用中不断地传递着动量与动能，而系统总动量不变。由此，读者很快即能得到答案：B、D。
可以说，变式的运用几乎所有中学物理习题里都得到体现。如在电磁感应教学中，关于楞次定律的应用习题，其母式（典型模型）是以条磁铁与线圈的相互作用来展示其物理性质的。
例3如附图，闭合金属圆物从高为h曲面顶端自由滚下，又沿另一面滚上，非匀强磁场沿水平方向，环平面与运动方向均垂直于磁场，环在运动过程中磨擦阻力不计，则：
A.环滚上的高度小于h。
B.环滚上的高度等于h。
C.运动过程中环人有感应电动势，无感应电流。
D.运动过程中环内有感应电流。
上面例中，我们看不典型模型中的磁铁与线圈了，可谓面目全非。但我们把它与典型模型加以比较，对其进行去伪（表面形状）存真（物理本质）的分析，就不难看出其共同的物理属性而显示出其庐山真面目。在例3圆环从曲面自由滚下又沿另一曲面滚上的过程中，同样等效于一条形磁铁一端靠近或远离线圈的情形。根据楞次定律，感应电流的磁场择引起感应电流磁场变化的阻碍作用。当它滚至最低点时的速度必小于没有磁场时的速度；而在上升中同样受到阻碍作用，因而回升高度h′必小于h（若从能的转化与守恒定律考虑，其结果的产生更简捷，即mgh=mgh′+Q，所以h>h′）故正确答案是A、D。
限于篇幅，仅举以上几例。
活动一、寓物理实验于百米赛跑中
高一学过“平均速度”后，为使学生更好地理解平均速度的概念及物理意义，特别是平均速度的数值跟在哪一段时间（或哪一段位移）内计算有关，我与体育老师配合，尝试了一次有趣的课外实验___即在百米赛跑中测平均速度。具体过程如下：
1、组织学生准备：明确本次活动的内容、目的、任务，指导学生通过讨论，设计本次实验的方法、步骤、器材。学生们在讨论中确定了两种方案：一是将整个路程分为几段（如分为5段，每段20米），测出每一段所用时间，进而求出每一段位移的平均速度，并加以分析比较；二是将时间分出几段，测每一段的位移，从而求出每一段不同时间内的平均速度进行分析比较。大家一致认为后一种方法较难控制，但为了更准确全面地实现目的，我们还是决定按两种方案分别进行。并将学生分组，布置任务，分头准备器材（秒表、皮卷尺、小旗等），与体育老师联系好，安排时间、场地。
2、组织学生实验测试：将学生分为数小组，一般每小组5人，按照以上两种方案分别进行。每两小组又结对配合实验，即一组做为被测组依次进行百米赛跑，而另一组做为测试组负责裁判、记时、记录，然后两组轮还。如按第一种方案，将跑道分为5段，并插好小旗做标志，测试组的同学分别站在标志处准备记时，被测试的同学做好准备后，教师吹哨提醒后发令起跑，负责测试的同学同时开始记时，当被测同学经过自己位置时停表记下时间，并汇总记录，然后下一同学继续测试。
3、组织学生进行数据处理、分析讨论：根据实验中测得的数据，按所学知识，每位同学都可计算出自己在每一段位移（或每一段时间）内的平均速度，并据此进行讨论，如自己在每一段位移（或每一段时间）内的平均速度是否相等？不同同学在相同位移（或时间）内的平均速度是否相等？平均速度能否反映为同同学跑得快慢？如何才能更准确地描述运动的快慢？......
通过以上生动活泼的课外实验，不但使学生加深了对所学知识的理解和掌握，而且培养了学生的实验能力、组织能力、科学思维分析能力。对高一学生来说，将陌生而抽象的物理问题与他们熟悉而生动的体育活动结合起来，既使学习过程变得形象有趣，也使单调劳累的体育锻练变得轻松活泼并富有意义，很容易激发学生的兴趣，使他们在积极的“身体力行”中心领神会地掌握了知识，也同时锻练了身体，增强了体育素质。另外此次活动中，我只是提出要求稍加指导，从计划、准备到组织、实施基本由学生自己完成，这一方面培养了学生们的组织管理能力，也使他们在活动加强了团结协作、互相帮助的集体主义思想。
活动二、千方百计测重力加速度
高一学完力学知识后，我给学生布置了这样一个课外活动：请你用所学的力学知识，设计几种测定重力加速度的方法，并亲自做一做，比较一下结果，并分析造成误差的原因和改进措施。题目一公布，同学们就活跃起来了，积极地查资料、想办法、互相交流、讨论，综合运用刚学的力学知识，设计出了多种方案，并一一实现，主要有以下几种：
方法一、根据G＝mg，只要测出给定物体的重力G和质量m，便可由g＝G/m求出。这种方法从原理到实际操作都十分简单，而由于中学条件下无法十分精确地测量力，导致误差较大，但这也不失为一种简单朴素的方法。
方法二、利用自由落体运动知识，测出下落高度h和下落时间t，根据公式h=gt2/2,即得：g=2h/t2。学生们实际实验时，登上四层高的教学大楼，用卷尺测出楼高（下落高度）；而测下落时间时，大家又设计了多种方法：有的同学在地面放一块铁板，从楼上释放重物的同时开始启动秒表计时，当听到重物落地撞击铁板发出响声时结束计时，有的同学则设计了一个巧妙的电磁继电器装置用来自动控制计时等等。这一实验学生很容易理解，因而表现出很高的热情，实验十分起劲，同时他们还模仿了比萨斜塔实验，验证了轻重不同的物体同时落地，但是，由于该实验中空气阻力的不可避免、计时的误差、测量高度的误差等因素都会影响测量结果的精确度。
方法三、利用高一物理学生实验四《验证机械能守恒定律》的实验装置，仿照实验三《测定匀加速运动的加速度》的实验原理，测出自由下落的铁锤在连续相等的时间间隔T内的位移之差ΔS，然后由公式g＝ΔS/T2，即可得出g。这个实验综合运用了两个学生实验，体现了学生对所学知识的掌握和综合、灵活应用能力，此实验由于摩擦的存在也会造成较大的误差。
方法四、利用单摆的周期公式测。这种方法教材中已有一个学生实验，但同学们并没满足于此，他们积极开动脑子，对实验作出了许多改进，进一步减小了误差，取得了较好的效果。
这次活动充分发挥了学生思维的发散性，锻炼了他们思维的流畅性、灵活性、综合性和创造性，显示了学生的才能，使他们的思维素质得到了一定的培养和提高。
活动三、用万用表查电路故障
学过电学知识后，不少同学有这样的困惑：怎样才能将所学的知识与实际结合起来？往往可以熟练地解一道电路题，但一碰到实际问题便觉得不知所措，例如排除实际电路故障、或要安装一个简单的应用电路等。1997年高考物理试题中有一道使用万用表查电路中断线位置的多项选择题，即14题。原题为：
在图示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的。为了查出断线，某同学想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连接在电阻器R1的b端和R2的c端，并观察万用表指针的示数，在下列选档中、符合操作规程的是：(图略)
A、直流10V档B、直流0.5A档
C、直流2.5V档D、欧姆档
该题设计新颖、构思巧妙，将物理知识和实践有机地结合起来，要求学生不但能熟练地掌握有关万用表的原理、使用等知识，而且要能在实践中灵活地加以运用。因此，我们从该题入手，与劳技老师配合，安排学生利用课外时间学习用万用表检修电器的初步知识和技术。
首先我让学生通过所学知识分析、研究上题，并做出总结，学生们很快便从理论上掌握了方法，明确了用万用表的电压档、电流档、欧姆档或三者组合起来都能够方便地查出电路的故障，只是在原理、方法和注意事项上有所不同。然后我们又在实验室设置了许多故障电路，让学生亲自动手查除其中的故障，经过反复地练习，同学们能够将理论知识跟实际操作熟练地结合起来后，我们又将搜集来的有故障的小收音机、录音机、电话等小电器发给大家，让他们结合劳技课上所学的电子技术知识学习检修其中的故障。同学们兴趣非常高，但也遇到了许多困难，为此不少同学主动地学习了有关电子技术、无线电等知识，掌握了焊接、装配等技术，克服了这些困难，看到自己修好的小收音机，他们都高兴得跳了起来。
这次活动持续时间很长，从学习知识、练习方法，到真正地实践检修，一个多月后才有第一台收音机修好，期间的困难也确实很多，但同学们一直保持着很高的兴趣，不断地学习，不断地探索，不断地克服困难直止成功，表现了他们的坚强和毅力。有几个同学甚至还成为维修“高手”，他们已能熟练地排除一些小电路故障，日常还利用自己的技术主动热情地为大家服务，在学习雷锋的活动中表现突出，成为助人为乐的标兵，从而培养了他们良好的思想品德素质。另外这次活动也渗透着现在流行的“STS”教育的思想，将学科理论、科学技术和社会生活紧密地结合了起来，对于学习知识、培养能力、激发兴趣、提高学生的综合素质都起到了重大的作用。
活动四、美丽的七色
随着新课改的实施和深入，以及社会发展的需要，学校对教育教学模式进行了改革，产生了多种多样的教学模式。为了适应新课改的要求，物理教学也改变了传统的教学方法，探索新的教学方式，现在的物理教学主要以实验探究为主。实验探究教学模式的应用，使得物理教学有效性得到了提高，而且强化了学生的思维和动手能力。尽管物理教学已经取得了很大的成效，但是在实际的物理教学中还是存在着一些问题的：第一，硬件设施不足。目前的物理教学以实验探究为主，但是学校的物理实验用具等硬件设施还不能满足学校的教学要求，使得一部分的物理实验没办法完成。物理学习中，参与探讨是学习的关键，物理实验是最主要的参与探讨的途径，由于有些物理实验无法完成，使得学生无法参与物理相关知识的探讨，降低了教学的有效性。第二，自主学习时间缺乏。物理学是知识内容比较复杂的学科，学生仅仅依靠课堂的时间来学习物理知识是远远不够的，还需要大量的自主学习时间来复习和巩固学过的知识，但是纵观初中教学的课程安排，让学生的自主学习时间相对缺乏，使得学生产生巨大的学习压力，影响物理教学的有效实施。第三，中考教育的影响。尽管实行了新课程改革，但是考试制度依然存在，学校还是十分重视升学率，教育依然是应试教育。这样一来，中考教育以及教育成绩就限制了物理教学目标的全部有效实现。
2控制变量法在初中物理电学中的应用
2.1在探究物理规律中的应用
在初中物理电学的学习中，基础和重点就是欧姆定律，其在电学学习中占据着非常关键的位置。在电学中有三个基本概念：电流、电压和电阻，三者之间的关系是初中物理电学教学中主要的研究内容，对于这一关系，欧姆定律进行了有效的串联。利用控制变量法对这三个要素进行控制，以明确的方法保证其中一个要素不变，进而研究其他两个要素的变化关系，从而实现有效的欧姆定律的学习。利用控制变量法控制电阻不变，将导体两端的电压改变，观察电流与电压之间的关系。在这个过程中，为了保证电阻的值不变，就需要固定电阻值，这样一来，研究变化关系的实施方法主要有两种：一是改变电源两端的电压，实现改变导致两端的电压；二是调节滑动变阻器，实现改变电阻两端的电压。这两种方法的实施都可以让学生通过控制变量法研究在电阻不变的情况下，电流和电压之间是何种关系。利用控制变量法保持导致两端的电压不变，通过改变电阻观察研究电阻和电力之间的关系。在这个过程中，电阻的改变可通过更换不同电阻值的电阻来实现，这个研究过程的实施方法同样有两种：一是采用统一的电源，保持导体两端的电压不变，通过更换不同的电阻来研究二者之间的关系；二是保持电压表的读数不变，在滑动滑动变阻器的过程中研究二者之间的关系。
2.2用控制变量法学习电阻
在初中物理电学中，电阻的学习要以电流和电压的学习为基础，所以在学习电阻之前，必须保证电流和电压的有效学习。当物理教师需要给学生讲授电阻知识时，可以将控制变量法引入到教学中，教师可以选择一些经典的例题，在讲解例题时顺带复习以前学过的电流和电压，这样学生在学习电阻时就会变得容易。
3结论
[论文摘要]物理学是以观察实验为基础，需要高度理性思维的自然科学，它具有精密、严谨、求实、理性的特点。因此，在教学中人们常常忽视了它丰富的美学价值，在全面实施素质教育的今天，美学教育将是人才培养的重要组成部分，本文依据美学的有关理论对物理学中美学问题进行了探讨和研究。
蔡元培先生说过：“凡是学校所有课程，都没有与美育无关的。”作为学校的课程之一的物理学，无疑，她也是美的。这要求教师充分的挖掘和研究教材，充分发挥它的美育功能，把其美的一面呈现给我们的学生，让学生在物理中欣赏美、享受美和追求美，促进他们对物理的学习动力，激发他们的学习热情，这是每一个物理教师必须面对的一个课题和挑战。笔者经过初浅的整理，谈谈物理学教学中的美育渗透。
一、渗透辩证唯物主义精神和贯穿爱国主义精神教育
1.在物理教学中，要帮助学生学习和树立辩证唯物主义的一些基本观点。如电荷间，磁体间的相互作用，因表面上与中介物无关，被称为超距作用；法拉第提出电荷，磁体周围存在着电场，磁场；赫兹用实验法证实了电磁波的存在，从而得出“场”是物质的一种表现形式。“作用力与反作用力”、“引力与斥力”、“波粒二象形”等是辩证唯物主义中的“对立统一”的物理事实。物质的三态，全反射中的临界角，光电效应中的极限频率等体现了自然界中的量变引起质变……这些丰富的素材对培养学生的科学世界观的作用不可忽视。
2.我国在科学上所取得的巨大成就，是展现在学生面前的一卷爱国主义教育的诗篇。物理学史是一部科学发展的历史，其中蕴含着丰富的美育素材。在教学中，要不失时机地介绍我国古代科学家取得的科技成果，以及对世界文明史的贡献，介绍新中国成立以来，我国在社会主义建设和科学技术上取得的成绩，激发其民族自豪感，培养爱国主义情操，从而形成正确的立场和观点。
二、物理学知识体系中的形式美
物理教育中更多的美学因素存在与物理本身的知识体系里，物理学反映的是科学的真，科学的真又表现出科学的美。物理学研究的对象是自然界的运动变化规律，因而物理知识首先便体现出与之相对应的自然美，如力学中的回音、共鸣、天体运动规律、波的图像；热学中的结晶体的多样化，水在不同温度下呈现出的水蒸气、水纹、雪花、冰块；光学中的光的色散、干涉和衍射图样，给人以美的享受。由于大自然的美妙神奇和物理学家对美的不断追求，物理知识体系中充满了形式美的因素，不胜枚举，先就其中主要形式叙述如下。
1.简洁美
简洁，给人以简单、明了、深远、有序的美感。例如，运动和力的关系，曾经困惑人类几千年，但一旦揭开其面纱，呈现出的关系却是“F=ma”，如此明了如此简单。又如爱因斯坦的质能方程“E=mc2”，形式十分简单但是内容却是极其丰富——用最精练的语言最少的符号，揭示了奥秘无比的自然规律，所表达的简洁美令人叹为观止。
2.和谐美
作为客观物质世界反映的物理学理论也是和谐的、内在自洽的。物理学中的经典牛顿力学就体现出一种高度统一的和谐。牛顿用归纳法获得了力学的有关基本概念和三大定律，又用演绎法从这些基本概念和定律出发，构建起整座和谐的科学大厦。而物理学中由物理概念、规律、公式这些抽象的方法去描述一个完整的、有序的、有规律的物理世界的完美和谐的图景，如振动图像、波动图像、气体性质图像、导体的伏安特性曲线、交流电的图像等，数不胜数，比比皆是。
3.对称美
对称美是指整体各部分之间的相称和对应，如空间上的和谐布局，时间上的节律协和。对称之所以令人产生美感，是因为对称中存在着某种“重复”、“均衡”、“有序”的东西。由于物理学揭示了自然界物质的存在、构成、运动极其转化等规律的对称性而产生的美感，称为物理学的对称美。
传统美学中的对称美仅仅指人们感性认识中的三维空间的对称，而物理中的对称美感既有物理现象的对称美，比如引力与斥力，“电生磁”与“磁生电”，粒子与反粒子，物质与反物质等等；但更重要的是包含各种数学空间的对称美，那是一种理性范畴的对称。这种对称性虽然不直接显示，但却更受到物理学家的推崇。在现代物理学中，对称性已经成为一种重要的思想方法，即对称性指导物理学的研究。如果说麦克斯韦是从直接可见的关于电和磁的对称性以及数学形式的对称性方面建立了电磁学理论的话，那么爱因斯坦则是通过对深层的直接经验无法观察的对称性进行了深刻的思考建立了他的狭义的相对论。
对称是美的，但是不对称在物理学中也绝非一定是丑的。破缺在一定条件下也能给人以美的感受，现代物理学同样爱好它们。
4.多样统一美
“多样”是指整体中所包含的各部分在形式上相互区别的差异性，体现了各个事物个性的千姿百态和丰富变化；“统一”是指整体中所包含的各个部分在形式上的某种共同特征，以及他们之间的互相呼应和衬托关系，体现了各个事物共同和整体联系。在物理学发展史上，物理学家在感受自然界多样性的过程中，逐渐认识到自然界的统一性，并执着地追求自身理论的统一。例如牛顿力学把天上、地上的所有物体的机械运动规律都统一起来；麦克斯韦的电磁理论把光、电、磁的运动统一起来；德布罗意的物质波假设和量子力学理论又把粒子运动和波动在新的层次上统一起来；能量沟通了力学、热学、电磁学、光学、原子物理学等领域；质能关系把物质的质量和能量统一起来；各种守恒定律找到了各种运动变化的统一等。
物理中的研究方法也是多样性统一的美。如平行四边形法则统一了矢量运算方法；再如等效法，将复杂的物理现象和过程转化为一种简单的物理现象和过程，然后加以处理，像串并联电路的总电阻，合力和分力、合运动和分运动等。另外，在形成概念和发现规律的过程中，常常用的分析与综合、归纳和演绎、分类与比较等等。所有这些都体现了物理学中统一多样的美学特征。
有人可能认为培养优秀学生主要靠课外小组和个别辅导，与课堂教学关系不大，这种看法是片面的，实际上课堂教学也是至关重要的．本文着重从高中物理课堂教学这一侧面来总结取得这些成果的经验．
我们十多年来的课堂教学经验可以总结成三句话：追根寻源真一点，实验研究多一点，能力要求高一点，简称“三点”教学法，因此我们称自己的教材为“三点”法教材．
我们的“三点”法教学完全是根据国家教委颁布的高中物理教学大纲编写的．因为我们面对的是全班学生，不可能而且也不应该把课堂教学变成物理竞赛辅导，我们确确实实通过课堂教学明显提高了学生的素质和能力，为学生在高考和物理竞赛中取得优异成绩打下了扎实的基础．
一、追根寻源真一点
一个学生学习物理，首先接触到的就是物理定律．因此，怎样搞好物理定律教学，必然是每个物理教师首先要考虑的问题．
在进行某一物理定律教学时，我们有意识补充了大量的与这一定律的建立过程有关的内容，这就是所谓的“溯源”教学．任何一个重要物理定律的建立，都有一个艰辛而漫长的过程．探索定律的工作只所以能成功，这个定律最后只所以能够确立起来，其中一定有很多科学的研究方法和正确的推理思维方式，这些内容毫无疑问是属于物理学科中最重要的东西，是人类一笔宝贵的知识财富，也是我们物理教学的宝贵财富．
在讲授牛顿万有引力定律时，我们从第谷对行星进行几十年的观测积累的大量第一手资料讲起，然后是开普勒在拥有这些数据的基础上，通过大量计算总结出描写天体运动的经验规律（开普勒三定律），最后才是牛顿用定量的动力学原理对这些规律予以解释，终于发现了对天上、地上的物体具有普遍意义的万有引力定律．在学习牛顿万有引力定律的过程中，我们还着重向学生介绍了“归纳法”、“理想化”和“间接验证”三种科学研究的重要方法．
在学习库仑定律的过程中，我们纠正了学生由于大多数教科书叙述笼统而形成的错误观念，使他们明白：1．库仑当年只用扭秤做了两个同种电荷互相排斥的实验，而未做两个异种电荷互相吸引的实验，因为在后一实验中的平衡有可能是不稳定的．库仑是用电摆来完成后一实验的；2．无论是扭秤还是电摆，精确度都是很有限的，根本无法确定两电荷之间的作用力与距离的平方成反比，更不是和距离的1．98次方或2．02次方成反比．当年的库仑（实际上还有更早的卡文迪许），以及后来的麦克斯韦、普林普顿等人都是用另一种实验方法将指数的精度逐渐提高，直至今天的2±3×10－16，终于使库仑定律成为当今物理学中最精确的定律之一．结合库仑定律的建立过程，我们还向学生介绍了“类比”和“演绎验证”的方法．
在学习欧姆定律的过程中，学生一开始都以为研究通过导体的电流和导体两端的电压之间的关系是不困难的，只要用电流表、电压表再加电源和可变电阻器等组成电路即可．可是我告诉他们，在欧姆那个年代，非但没有电流表、电压表等仪器，连电压、电流和电阻的定义和单位都没有，欧姆所面临的困难之大是可想而知的．他到底是怎样得到这个电学中最重要的定律的呢？学生顿时产生了浓厚的兴趣．在学习欧姆定律诞生过程的同时，我们还结合欧姆的实践，介绍了用图线探究新规律的方法．
此外，我们还结合牛顿运动定律介绍了“理想实验”、“推理”、“实验研究”等方法，结合气体定律介绍了“分析法”，结合能量的转化和守恒定律介绍了“综合法”．使学生比较系统地掌握了一些重要的科学研究方法．有的同学深有体会地说：物理定律是宝贵的，但研究物理定律的科学方法更宝贵．谁掌握了这些方法，谁就能不断地去探索大自然层出不穷的奥秘．
在物理定律的教学中，我们在课堂上经常采用设问的方法，不是直接告诉学生某个定律是怎样建立起来的，而是不断地提出问题让学生去思考，摆出困难让学生去克服，提出任务让学生去完成，制定目标让学生去实现．这样可以有效地发展学生的创造性思维和解决问题的能力．
我们要求学生在课外进行大量自学．早在公元前4世纪，古希腊苏格拉底明确强调过：“好的、正确的教学不是传递，而是对学生的自学辅导”．我一贯强调学生要学会自学、讨论、研究．我教的优秀学生，学得的物理知识，最多只有一半是在课堂上听我讲的，其它一概由他们自学．到一定阶段，我开始指定几个学得比较好的学生轮流给其他学生上课．每次课分两部分，前半部分由主讲同学讲，后半部分由全体同学提问、讨论．像王泰然和任宇翔在高二阶段就给其他同学作过二十几次讲座，杨亮、谢小林、陈汇钢等同学也不例外．
我们这种自学讨论式教学还延续到学生毕业以后．获金牌或学有所成的学生进了大学甚至出国留学后，有机会还回来给小同学谈自己的体会．例如1994年暑假任宇翔从美国回国探亲一个月，来学校给95、96届学生讲了10次课．他向小学友介绍物理学中一些新进展、中美物理教学中的差异以及他们当年学习过程中曾激烈争论过的问题，使听课的学生大受裨益．1996年暑假，谢小林和陈汇钢两位金牌获得者又为97、98届同学讲了十多天课．他们既讲物理知识，又讲国家集训队队员奋发学习的感人事迹，使小同学们大开眼界．
这样的训练方法也得到了权威人士的肯定．1992年10月，在上海召开的全国物理特级教师会议上，原中国物理学会副理事长、现全国中学物理竞赛委员会主任、北京大学沈克琦教授在他的题为“国际物理奥林匹克竞赛与中学物理教学”的报告中说：“我听到两名得金牌的上海学生讲他们的老师如何培养他们的情况，我认为这个经验倒很值得推广．他们说他们的老师不是采取灌输的办法，而是启发引导，要求他们给同学讲课，这对他们搞清概念原理和科学地进行表达都非常有帮助．我想这可能是提高优秀学生能力的有效方法之一．”
那么自学为什么会对提高学生的能力起这么大的作用呢？从心理学角度来看，自学与听课可能有以下两点不同：
（1）人类的思维活动表现为分析、综合、比较、抽象、概括等过程．一个学生在自学某一个新的物理内容时，少不了理解、思考、建立正确的物理模型等工作，这里面充满了分析、综合、比较等过程．因此相对听课而言，自学对学生的思维活动提出了更高的要求，从而使他们得到更大的锻炼．
（2）人们的注意可分为无意注意、有意注意和有意后注意三种．事先没有预定的目标，也不需要作意志努力的注意叫做无意注意；有预定的目标，在必要时还需作一定的意志努力的注意叫做有意注意．一个学生在自学的时候，他的目的一定是十分明确的，而且需要一定的意志努力（否则难以坚持），因此学生在自学时，可保证在绝大多时间内都处于有意注意的状态，这一点对提高学习效率和学习能力都是很有好处的．有的学生在自学中往往会十分投入，进入一种旁若无人的境地，而相对来说，这种情况在听课时就比较少．一个学生坚持自学一段时间之后，便能渐渐地从有意注意转化到有意后注意，即不需要意志努力也能够将自己的注意力长期保持在这项工作上．有意后注意是一种高级类型的注意，它既有明确的目的，又不需要用意志努力来维持，是人类从事创造性活动的必需条件．学生一旦进入这种状态，他们的物理学习效率就会大大提高，学习成绩就会有明显进步．
二、实验研究多一点
物理学是一门实验科学，物理学中的每一个概念、规律的发现和确立主要依赖于实验．因此，在高中物理教学中加强学生实验方面的训练，无疑是提高物理教学质量的一条必由之路．
目前中学物理教学大纲中安排了相对数量的学生实验和演示实验，不难发现，这些实验存在着某些不足，主要表现在下面几个方面：
第一，教材中几乎所有实验是为配合所学内容而安排的，目的是帮助学生加深对所学内容的理解，因此学生不易通过这些实验掌握一些重要的实验方法．
第二，课本中每个实验的实验原理及操作步骤都讲得十分清楚，学生只需按部就班地完成实验操作即可．这样的实验只能增加学生的感性认识，锻炼学生的动手操作能力，而对学生创造性思维的训练是不够的，也无法培养学生解决问题的能力．
第三，目前课本中的实验大多是验证性实验，学生只要学懂了书上的定律，一般都能轻而易举地完成实验．这种安排违反了教育应该走在学生智力发展前面的原则，对培养学生的能力是不利的．
针对以上不足，我们对实验教学内容和教学方法进行了改革，使实验教学为发展学生的智力，提高学生的素质服务．在实验内容的改革方面，我们主要采取了以下三条措施：
（1）增加实验数量．
不论是在课堂演示实验，还是在学生实验或小实验方面，平均增加了60％的实验．其中有一部分新实验，学校没有现成的仪器，安排学生自己制作，对学生有较高的要求．
（2）重视实验误差讨论．
物理实验离不开测量，测量是实验科学最本质的东西．从某种意义上讲，结果准确的实验就是成功的实验，反之就是不成功的实验．因此在培养优秀学生的过程中，应该让他们掌握一些必要的实验误差的基本知识．在设计实验方案时，要求学生们尽量消除实验的系统误差；在选择实验器材时要考虑它的精确程度；在处理实验数据时，要采用尽量科学的方法．
（3）加强重要实验方法教学．
在实验领域中有一些重要的方法，比如减小实验系统误差的方法、减小实验偶然误差的方法、实验探究规律的方法、迂回测量的方法等，这些方法不是在个别实验中，而是在许多实验中都有应用，因此具有一定的普遍意义，这些方法一定要让学生很好地掌握．在必要时，我们甚至根据实验方法来安排实验内容，集中安排几个某种方法体现比较典型的实验，这样便于学生深刻领会和熟练掌握某一种实验方法．
在实验教学方法改革方面，我们做了以下尝试：
（1）在课堂上创设一些实验问题让学生研究．
在高中阶段，每周至少有4节物理课，充分利用物理课中碰到的各种各样问题，可设计一些供学生讨论的实验题目，并引导他们一步一步地探索、解决．
我在讲功率一节时，设计了这样一个实验题目：要求测定一个人骑自行车的功率．在自行车由静止启动的过程中，人做的功除了增加人和车的动能之外，还要克服空气阻力和地面的摩擦力，其中哪些因素是主要的，哪些因素是次要的？学生根据自己骑自行车的经验，认为空气阻力是很明显的，不能忽略，而地面和车轮之间的滚动摩擦一般比较小，可以忽略．接下来的问题是怎样测量人克服空气阻力做的功？学生都有这样的体会：顶风骑车时，骑得越快风的阻力越大，因此可以设风的阻力和车的速度成正比．车的速度怎样测？风的阻力和车速成正比的比例因数是多少？问题一个接着一个地出现，被大家一个又一个地解决，终于找到了一个大家都比较满意的实验方案．接着全班同学兴高采烈地到操场上去做实验，最后再回到教室里，师生一起处理实验数据，作出图象，得出实验结果．在整个实验过程中，除了实验题目是由老师提出的外，实验方案和解决问题的途径都是由学生讨论研究出来的，因此他们都觉得很有意思，收获很大．
（2）对课本中一些重要实验进行深入研究．
物理课本中有大量现成的实验，有时可以对这些实验进行一些讨论和改进．
在做直流电路的实验时，我们让学生对伏安法测量导体的电阻这个实验进行了深入的研究．用简单的伏安法电路，不论是采用电流表内接还是电流表外接，都有系统误差．结合这个问题，我给学生介绍了补偿的思想，然后由学生自己设计了电流补偿和电压补偿两种线路．补偿法解决了由于实验电路不完善带来的系统误差，但这个矛盾解决了，电流表和电压表不够准确的问题上升为主要矛盾．怎么办？经过进一步研究改进，大家认为可以用准确度高得多的电阻箱来取代电压表和电流表，再辅以灵敏度很高的电流表，便可以明显提高实验结果的准确度，这就是常用的惠斯通电桥．接下来学生分别用简单伏安法、补偿伏安法和惠斯通电桥测量了同一个标准电阻，比较测量结果，可以证实先前的想法．在历史上，从伏安法到惠斯通电桥是有一个很长的过程的，而在我们这堂实验课中，学生经历了这么一个碰到问题、分析问题、解决问题的完整过程．这样的实验课对增强学生的能力是很有帮助的．
（1）和（2）实际上都是不断地给学生提出新的目标，诱导他们提高实验水平，我们有时称之为“目的诱导法”．
（3）给特优学生安排一些特殊实验．
我校有一批进口物理仪器，性能比较好，涉及的实验内容面也比较广．这批仪器的说明书是英文或日文的，我指定一名学生准备某一个实验，要求他先翻译好说明书，准备好器材，然后带领其他同学做实验．这个主讲的学生还要准备好一些讨论题，在实验后供同学们讨论．学生对这样的实验非常感兴趣．此类实验虽然有时和高考、竞赛没有直接的关系，但是这种带有研究性的实验对优秀学生很有好处．
三、能力要求高一点
物理习题教学是物理教学的重要组成部分．不论是教师还是学生，都在解习题上花费了大量的时间，因此，习题教学的改革是一个很重要的问题．
就本质来说，物理习题是人们编制的一些假想物理场景．毫无疑问，物理学家是不会去做物理习题的，而他们是在研究那些真实的、尚未发现的物理规律．同样，发明家也是不会去做物理习题的，他们是在力图应用已有的物理规律去解决一系列实际问题，那么我们为什么要让学生做那么多人为假想的物理习题？目的无非是要培养学生的理解、分析、推理等能力．所以物理习题教学应该围绕这个目标来进行．
我们常用以下两种方法来进行习题教学：
（1）按照解题方法组织习题教学
一般的习题都是按力、热、电、光的顺序来讲授的，但我们比较倾向于按照解题方法来讲解物理习题．例如理想化法、整体法和隔离法、等效替代法、小量分析法、叠加法、对称法、图象法等，这样比较有利于学生掌握一些重要的解题方法．到学习的某一阶段，集中将一批用解决方法相同的习题安排给学生练习，使他们由不会用到会用这种方法．在以后的学习中，每隔一定阶段让这种方法再出现一次，以加深这种解题方法在大脑中的印象，达到牢固掌握，应用自如的目的．
大学物理课程是理工科学生的专业基础课，其物理学原理部分是多学科交叉、转移和渗透的支撑点，为专业后续课程的学习提供理论基础和方法基础，在培养学生科学素养、衔接各门专业课程中起到了非常重要的作用。郑州师范学院是一所升本不久的地方高等师范本科院校，师范特色突出，培养的学生绝大部分毕业后成为中学、职业技术学校、教育辅导中心的教师，这使我们决定将“大学物理”的课程重点定位在对基本概念、基本理论、基本思想的理解和基本技能、基本方法的掌握上，注重培养学生的实践能力、科学思维能力和创新能力。根据课程定位，我们对课程内容进行整合，突出体现在四方面。第一，突出教学内容的基础性。把教学内容的重点放在基础性强，对现代科学技术的发展起重要作用的基本原理和基本方法上;做好中学物理与大学物理的合理衔接，如在力学中，我们对学生在中学已经很熟悉的内容如速度、加速度、牛顿运动定律、动量定理、能量守恒定律等，适当讲解，节约课时，而将重点放在如何用微积分和向量来处理力学问题上;合理配置教学内容的深度和广度，让学生“既见树木，又见森林”。第二，实现课程内容的现代化。大学物理课程改革的重点应是实现课程内容的现代化，［1］把物理学的前沿知识和其在高新技术中的应用有机融合到教材的各部分内容中。如我们在讲动量定律和动量守恒定律时，介绍离子推进器原理、火箭飞行原理和人造地球卫星入轨速率;在讲宇宙速度时介绍黑洞，并估算黑洞的引力半径;在讲熵和熵增加原理时与资源利用和环境保护结合起来;讲磁介质时，介绍高温超导、超导磁悬浮列车、磁纪录等;在讲光学仪器分辨本领时，介绍太空实验室—哈勃太空望远镜;在讲狭义相对论时介绍光的多普勒效应和宇宙红移;在讲黑体辐射时介绍宇宙辐射背景;受课时限制，部分前沿知识如激光技术应用、纳米材料等以专题讲座的形式进行。第三，突出物理学的社会教育和思想文化功能。爱因斯坦曾经说过:“科学对于人类事务的影响有两种方式，第一种方式是大家都熟知的:科学直接地、并在更大程度上间接地生产出完全改变了人类生活的工具;第二种方式是教育的性质———它作用于心灵。”［2］物理学不仅是科学，同时也是高层次、高品位的文化。在教学过程中插入物理学史，渗透物理学认识论和方法论的思想，弘扬物理学家为探索真理不屈不挠、勇于献身的精神。如在学习开普勒三定律时，介绍开普勒如何面对第谷•布拉赫所观察的700多颗星的全部天文观察资料，经过18年的刻苦钻研，用数学方法发现了关于行星运动的三个优美、卓越而又简单的定律—开普勒三定律，从而向学生展示了物理学的“求真、至善”、“简单、和谐和美”，这对培养学生人文素质、科学素质和创新素质具有重要意义。第四，突出学生的专业特点。打破不分专业的教学模式，根据不同专业对物理知识的需求不同来决定教学内容和分配学时，形成三个教学模块。模块一，108学时，内容包括力学、电磁学、热学、振动和波、光学、量子物理，适合数学专业、计算机专业、科学教育专业(专科);模块二，108学时，内容侧重热学和量子物理，减少力学、电磁学和光学内容，适合化学专业;模块三，72学时，内容侧重与专业直接相关的知识，适合生物专业和电子信息工程技术专业(专科)。
2构建高素质教学团队
根据课程建设的总体规划，针对不同层次的教师，采用学历提升和进修相结合的办法，全面提高教师的教育教学综合能力。目前，郑州师范学院大学物理课程组有教师9人，教授3人，副教授3人，讲师3人;其士4人，硕士4人，学士1人;年龄结构合理，40岁以上3人，35～40岁4人，35岁以下2人。课程组的教授、副教授，重视对青年教师的培养，从教学内容的深度、广度以及灵活驾驭课堂、驾驭教材等方面给予指导，同时青年教师也虚心请教，形成了互帮互学的高素质教学团队，为大学物理精品课程的建设提供了强有力的支撑。
3运用先进的教学方法与教学手段
先进的教学方法和教学手段是精品课程建设的载体;我们在教学过程中对教学方法及手段进行以下改革。
3．1采用问题式教学法
问题式教学法是美国神经病学教授HowardBarrows于1969年首创的以解决问题为中心的教学方法，首先被应用于北美研究型大学的医科教学中并取得很大成功。［3］在课堂教学中，以问题为主线，根据教学内容合理设计一系列的问题和具有启发性的提问，抓住学生思维，引导学生积极思考，通过对每个问题的分析、重点难点讲解、学生讨论和师生互动，不仅解决了问题，而且问题所涉及的知识点被学生学习和掌握。例如，在讲波动光学的相干光时，设计两个问题:光的相干条件与机械波相同，为什么机械波比较容易观察到干涉现象，而普通光源不能观察到干涉现象?普通光源怎样才能获得相干光?通过对这两个问题的解决，学生们掌握了本节所涉及的知识点:光的相干条件、普通光源的发光机制和相干光的获取。在课后作业中，既布置计算题又布置思考题，有意识地引导学生进行探索性和想象性的思维活动。对于复杂问题和拓展内容，将学生分成学习小组，每组4～5人，通过课后思考、交互式讨论，以小组为单位解答问题，在习题课中，每个小组选出代表进行发言。例如，在讲光的干涉时，给出的问题是:杨氏当年是利用两个小孔作为点光源，为什么后来被双缝所代替?在讲量子物理时，给出的问题是:维恩位移定律在实际生活中有哪些应用?分析光电效应与康普顿效应的共同点和不同点。通过对这些问题的思考、探讨和交流，活跃了学生的思维，增强了学生的团队意识，同时也锻炼了学生的语言表达能力和沟通能力，为师范生的教学能力提高打下基础。问题式教学方法能极大地提高学生的学习热情和求知欲望，是激发学生学习的内在动力源泉，它对培养学生发现、分析、解决问题的意识和能力具有重要意义。
3．2采用归纳总结教学法
大学物理包括力、热、光、电和量子物理，内容多，概念多，公式多，使学生记忆困难，尤其是相似的概念和公式很容易混淆，如果不定时总结归类，会影响后续课程的学习。采用归纳总结教学法，能收到事半功倍的效果，同时也对学生的学习起到了督促作用。例如，第一章教学结束时，教师对本章所涉及的基本理论、研究方法以及公式以讲述的形式进行比较、归纳和总结，然后设计出框图或表格，框图或表格的内容填写布置成作业让学生课下完成，以后各章教学结束时，每章的总结由学生完成。要求学生根据所学的内容设计成框图或表格或树形结构对所学内容进行比较、归纳、总结，并将每章的总结计入平时成绩。
3．3采用研究性教学法
研究性教学是教师以培养学生的研究意识、研究能力和创新能力为目标，从学科领域、课程内容或现实生活中选择和确定专题进行研究，通过教学过程的研究性(教学与研究的有机结合)，引导学生进行研究性学习(学习与研究的有机结合)的教学。［4］对学生课程论文的指导，采用研究性教学法。论文题目可由教师提供，学生选择，也可以学生自命题目。题目范围广泛，可以从理论、实验、生活、社会等方面选题。教师讲解文献查找办法，提供写作指导，学生定题后通过查资料、做实验、思考、讨论、分析总结进行研究性学习，最终写出论文。论文题目可以是:生活中的惯性力、科里奥利力及自然界中的科里奥利效应，论述燃煤电厂效率提高的发展趋势，光衍射理论的应用，德布罗意与物质波的发现与认识，霍金与黑洞等。
3．4采用分层次教学法
分层次教学法的特点是正视学生的差异，适应学生的差异，利用学生的差异，因材施教，最大限度地促进学生的全面发展。我们根据学生实际，将教学内容分为基本内容和拓展内容两个层次，前者要求全体学生掌握，后者为学有余力的学生拓展思路，开阔眼界而开设。辅导答疑分层次，对于基础较差的学生，耐心讲解，使其理解，并让他们认识到自己学习的潜力。对于基础较好的学生，引导其思考得到答案。作业分层次，将习题设计成巩固基础知识的基本题、简单和综合运用的中等题、分析问题和解决问题的提高题等三种类型，对于基础好的学生要求会做全部习题，中等生做前两类习题，基础差的学生要完成基本题，教师鼓励中等和基础差的学生选做提高型习题。
3．5灵活运用多样化的教学手段
恰当灵活地运用多种教学手段，能有效提高教学效果。对于简单、直观、容易理解的内容、大量公式的推导以及例题演算坚持用传统的教学方法，要求学生做笔记，做到手脑并用，加深对内容的理解和记忆。对于真实物理过程的展示，利用演示实验，通过对物理现象的观察，引导学生探索物理本质。对于教学内容中比较抽象、理论难以理解、实验条件不足以再现的情况，采用多媒体教学，我们在课程建设中自编了“大学物理”电子课件和习题课件，利用多媒体课件向学生展示课程内容以及相关物理知识背景资料，这不仅增加了课堂教学的信息量，提高了教学效率，而且有利于生动直观地反映抽象的内容，还有利于提高学生的兴趣和注意力，给抽象、艰深的物理教学注入了新的活力。例如利用多媒体课件，演示波的传播和叠加、驻波的产生过程、电磁场分布、麦克斯韦分布函数、电子衍射实验等，使这些抽象问题更加直观，便于理解。我们始终认为多媒体教学是一种辅助教学手段，它不能取代传统教学，必须将多媒体教学和传统教学有机结合，根据教学内容，采用与之对应的教学方法和教学手段，才能取得最佳教学效果。我们还为学生提供丰富的网上学习资源，基于网络平台对学生进行辅助教学，实现师生网上的互动讨论和动态辅导以及资源浏览、查询专业网站等。
4建立科学合理的考核体系
课程考核是检验课程建设成效的重要环节，为了更全面地反映学生学习的态度和掌握知识的水平，我们在各个教学环节对学生进行全面评价。具体做法是:平时成绩30%(作业、每章总结、考勤、小测验、课堂讨论、小组讨论等)，课程论文10%，期末考试60%。考试类型多样化，有填空题、选择题、判断题、证明题、问答题、计算题。试题难易度适中，区分度大，其中基本题占90%，有难度的题占10%，这既能考察学生对基础知识的掌握情况，又能使优秀学生脱颖而出。
5小结