荊濤 梁冬梅

[摘要]大學(xué)物理作為重要的基礎(chǔ)課程之一，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、獨(dú)立自主、抽象思維等方面起著積極作用，高校物理教學(xué)很大程度上體現(xiàn)著高校總體實(shí)力。進(jìn)入新時(shí)期，信息技術(shù)的迅速發(fā)展為教學(xué)改革注入了新的活力，將信息技術(shù)融入大學(xué)物理教學(xué)之中，在課程設(shè)計(jì)、教學(xué)模式、教材重構(gòu)等方面進(jìn)行深度融合，創(chuàng)新教學(xué)模式，突破傳統(tǒng)物理課堂教學(xué)中的弊端，實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理課堂教學(xué)高質(zhì)量發(fā)展，促進(jìn)大學(xué)物理教學(xué)育人質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]大學(xué)物理；教學(xué)與信息技術(shù)深度融合；教學(xué)模式

[中圖分類號(hào)]G633.7；G434? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[DOI]：10.20122/j.cnki.2097-0536.2024.04.055

引言

隨著信息技術(shù)與教育之間聯(lián)系的日益緊密，教學(xué)信息化已是大勢(shì)所趨。教學(xué)信息化結(jié)合了大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了以“教師為中心”向“學(xué)生為中心”的教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。大學(xué)物理課程作為全國(guó)高校理工科學(xué)生的一門重要的基礎(chǔ)課程，對(duì)各專業(yè)的工程認(rèn)證、學(xué)生的畢業(yè)達(dá)成度以及創(chuàng)新型人才培養(yǎng)具有不可替代的作用[1]。因此，在新形勢(shì)下，高校要立足自身實(shí)際，針對(duì)自身在物理課程教學(xué)存在的問題，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，結(jié)合信息化技術(shù)進(jìn)行教學(xué)模式創(chuàng)新，優(yōu)化物理教學(xué)的質(zhì)量和實(shí)效。

一、信息技術(shù)在大學(xué)物理教學(xué)中的作用

（一）提高物理課堂教學(xué)實(shí)效

不同于其他學(xué)科，大學(xué)物理課程包含海量的公式、理論、定理、概念等，這些知識(shí)點(diǎn)具有抽象性強(qiáng)的特點(diǎn)，在教學(xué)和學(xué)習(xí)中需要教師細(xì)致講解和學(xué)生大量的記憶；而部分學(xué)生采取死記硬背的方式，雖達(dá)到記憶的效果但在理解方面還存在不足，不利于提高學(xué)習(xí)效果。在將信息技術(shù)引入教學(xué)后，可以充分利用多媒體技術(shù)，將抽象概念進(jìn)行形象化的展示，在身臨其境的過程中加深學(xué)生的印象和理解能力。比如在講解電流的相關(guān)知識(shí)中，教師可以充分利用信息技術(shù)將各類知識(shí)點(diǎn)形象化地展示出來(lái)，學(xué)生可以更加直觀地理解，如此可以將大學(xué)物理課堂中更多抽象的、靜態(tài)的物理知識(shí)點(diǎn)變得活起來(lái)、動(dòng)起來(lái)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（二）豐富物理課堂教學(xué)內(nèi)容

信息技術(shù)與大學(xué)物理教學(xué)的結(jié)合，可以為教學(xué)提供海量的教學(xué)資源，這是因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)打破了學(xué)科之間、學(xué)校之間的隔閡，實(shí)現(xiàn)了各類資源的共享，達(dá)到了線上教學(xué)和線下教學(xué)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在資源整合和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)方面達(dá)到教學(xué)效益的最大化，擴(kuò)展了學(xué)生的學(xué)習(xí)范圍，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將物理學(xué)科和其他學(xué)科有機(jī)結(jié)合起來(lái)。

（三）創(chuàng)新物理教學(xué)模式

大學(xué)物理教學(xué)有較強(qiáng)的理論性，在“講述+實(shí)驗(yàn)”為代表的傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生只能通過抽象思維進(jìn)行理解，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的深刻理解。在大學(xué)課堂教學(xué)中，信息技術(shù)為課堂帶來(lái)新的活力，教師將抽象的知識(shí)概念形象化展示，并結(jié)合傳統(tǒng)課堂教學(xué)和線上教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新了現(xiàn)有的教學(xué)模式。比如在具體的大學(xué)物理課堂教學(xué)中，教師采用板書的形式將物理知識(shí)各個(gè)點(diǎn)進(jìn)行講解，再運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示，更全面地為學(xué)生提供物理知識(shí)理解空間，便利教學(xué)開展和學(xué)生學(xué)習(xí)。

（四）提高學(xué)生的課堂參與度

信息技術(shù)融合了聲音、圖片、視頻等多種因素，實(shí)現(xiàn)了人工智能、情景再現(xiàn)、仿真模擬等多種功能，這些新型技術(shù)為物理課堂注入了較多的趣味性和活力。因此，大學(xué)物理教師可以集合信息這些特點(diǎn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，將學(xué)生注意力凝聚在課堂之中，將課堂教學(xué)時(shí)間最大化地利用起來(lái)，不斷提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

二、大學(xué)物理課程教學(xué)存在的問題

大學(xué)物理課程在塑造學(xué)生抽象思維能力、獨(dú)立自主解決問題、綜合素質(zhì)方面具有積極的作用，需要大量的理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行學(xué)習(xí)。但目前在教學(xué)過程中仍受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響較大，信息技術(shù)與之融合的程度不深、運(yùn)用不強(qiáng)，影響物理課堂教學(xué)的展開，具體來(lái)講主要存在以下幾方面的問題：

（一）課程內(nèi)容更新程度不高

目前，大多數(shù)高校物理課程主要內(nèi)容仍聚焦于經(jīng)典物理知識(shí)，對(duì)最新的物理研究成果涉及得較少、差距日益拉大。在跨學(xué)科建設(shè)的背景下，物理課程與其他學(xué)科之間的聯(lián)系不緊密，這除了有物理課程特殊的學(xué)科地位因素外，還與物理學(xué)科建設(shè)滯后的因素有關(guān)，因此加劇了課程內(nèi)容的滯后性。另外，物理課程對(duì)學(xué)生抽象思維要求較高，在教學(xué)過程中需要關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，但目前分層教學(xué)的落實(shí)程度不一，極易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣，不利于物理課程教學(xué)質(zhì)量的提高。

（二）課程實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足

大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)課課時(shí)相對(duì)來(lái)說(shuō)較少，但是物理實(shí)驗(yàn)課需要掌握的知識(shí)量卻較多，并且涉及內(nèi)容較為廣泛，為學(xué)生在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)這門課程中的學(xué)習(xí)造成了一定的困難，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度[2]。且在實(shí)驗(yàn)課程之中均采取灌輸式的示范教學(xué)，學(xué)生僅僅掌握了基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，自由發(fā)揮的機(jī)會(huì)較少，無(wú)法培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。因此，高校應(yīng)繼續(xù)變革現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，?qiáng)調(diào)學(xué)生創(chuàng)新思維的鍛煉，提升學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（三）教學(xué)時(shí)間短教學(xué)內(nèi)容有限

大部分高校的大學(xué)物理課時(shí)為48學(xué)時(shí)左右，課程內(nèi)容包括質(zhì)點(diǎn)、含剛體、流體、熱學(xué)、靜電場(chǎng)、振動(dòng)和波動(dòng)、波動(dòng)光學(xué)7章內(nèi)容。[3]要在僅有的課時(shí)將理論和實(shí)驗(yàn)并行教學(xué)，勢(shì)必會(huì)影響教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法全面地理解物理知識(shí)；在規(guī)定的課時(shí)內(nèi)完成較多的教學(xué)內(nèi)容，一方面造成教學(xué)進(jìn)度緊張，另一方面也加劇了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。隨著教學(xué)環(huán)境的改變，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不適用于現(xiàn)有的學(xué)習(xí)情景。

三、大學(xué)物理教學(xué)與信息技術(shù)深度融合模式研究

（一）利用信息技術(shù)創(chuàng)新課程教學(xué)方法

要想實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理教學(xué)與信息技術(shù)的深度融合，就必須實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段和方法的創(chuàng)新，突破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)和教學(xué)手段的相互融合，樹立以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，注重塑造學(xué)生的綜合能力，確保課程內(nèi)容與時(shí)代接軌。具體來(lái)講，主要采用“層級(jí)+模塊”的方式進(jìn)行課程教學(xué)和手段創(chuàng)新，主要從以下幾方面做起：

1.理論課程

具體來(lái)講，層次就是將學(xué)生根據(jù)個(gè)體水平差異性分為兩個(gè)層級(jí)進(jìn)行教學(xué)，每個(gè)層級(jí)下面包含不同的模塊進(jìn)行針對(duì)性教學(xué)。對(duì)于第一層級(jí)學(xué)生，教師提前在信息化平臺(tái)上布置課前預(yù)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生自主下載相關(guān)的課件進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，記錄疑問，在課堂教學(xué)的過程和教師開展交流互動(dòng)，解決疑問；其學(xué)習(xí)模塊設(shè)定為自主學(xué)習(xí)、交流探究、自主探究三個(gè)模塊，注重培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力。而對(duì)于第二層級(jí)基礎(chǔ)較為薄弱的學(xué)生，教師在課堂上借助信息化平臺(tái)為學(xué)生提供教學(xué)資源并進(jìn)行輔導(dǎo)，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)談?wù)?、加深學(xué)習(xí)印象，這一層級(jí)的模塊設(shè)計(jì)為課堂學(xué)習(xí)、交流互動(dòng)、課后鞏固。

2.實(shí)驗(yàn)課程

對(duì)實(shí)驗(yàn)課程采取“層級(jí)+模塊”方式和理論課程分層的方式類似，但在具體的模塊設(shè)計(jì)方面存在差距。對(duì)于第一層級(jí)的學(xué)生，其模塊分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和開發(fā)實(shí)驗(yàn)四個(gè)模塊，教師提前在信息化教學(xué)平臺(tái)上布置教學(xué)任務(wù)，學(xué)生在平臺(tái)上初步模擬后直接進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)；在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和開發(fā)實(shí)驗(yàn)?zāi)K均由學(xué)生自主開展，教師借助教學(xué)平臺(tái)實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)，反饋存在的問題。對(duì)于第二層級(jí)的學(xué)生，其模塊分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)三個(gè)模塊，教師提前在教學(xué)平臺(tái)提供基礎(chǔ)輔導(dǎo)，學(xué)生自主開展基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)；而在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方面由學(xué)生收集問題，教師及時(shí)進(jìn)行解答以幫助學(xué)生盡快掌握實(shí)驗(yàn)知識(shí)。在分層級(jí)和分模塊結(jié)合的實(shí)驗(yàn)體系下，確保每一位都能較好地掌握專業(yè)知識(shí)。

（二）利用信息技術(shù)創(chuàng)新課堂教學(xué)

目前，我國(guó)信息化建設(shè)日益完善，大學(xué)物理課程可以借助信息化技術(shù)來(lái)拓展教學(xué)深度、提升教學(xué)效果和目的。在課程內(nèi)容創(chuàng)新方面，教師可以采用制作微課，為學(xué)生提供便捷化的學(xué)習(xí)資源。信息化技術(shù)為物理教學(xué)提供了豐富的軟件資源來(lái)配合進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，在保障實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上節(jié)約了課堂教學(xué)時(shí)間，通過信息化平臺(tái)的互動(dòng)交流模塊，在學(xué)生之間、師生之間就預(yù)習(xí)中的問題進(jìn)行一對(duì)一、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地交流與反饋。[4]除此之外，教師還可以利用信息化技術(shù)打造“虛擬實(shí)驗(yàn)室”來(lái)滿足物理學(xué)科實(shí)驗(yàn)的需要。

物理學(xué)科需要大量的實(shí)驗(yàn)支撐，目前部分高校還存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備不全、實(shí)驗(yàn)條件不具備的問題，達(dá)不到物理實(shí)驗(yàn)的需要。借助信息化打造虛擬的實(shí)驗(yàn)室，將那些實(shí)驗(yàn)難度高、條件要求苛刻或存在安全隱患的實(shí)驗(yàn)在信息化平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)“虛擬實(shí)驗(yàn)”，將其作為實(shí)踐的補(bǔ)充。虛擬實(shí)驗(yàn)室不受時(shí)間和空間的限制，學(xué)生可以隨時(shí)隨地、多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化，達(dá)到檢驗(yàn)“知識(shí)”的目的，在節(jié)約教學(xué)資源的同時(shí)滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

（三）利用信息技術(shù)打造共享資源體系

信息技術(shù)最大的特點(diǎn)就是資源共享，物理學(xué)涉及較多的實(shí)驗(yàn)，這些數(shù)據(jù)共享對(duì)學(xué)習(xí)交流具有較大的幫助。首先，高校要積極加強(qiáng)與其他院校的交流互動(dòng)，引進(jìn)其他學(xué)校物理教學(xué)資源供學(xué)生共享參考。其次，教師還可以將實(shí)驗(yàn)結(jié)果以數(shù)據(jù)的形式在教學(xué)平臺(tái)上共享。如此，一方面便利不同層級(jí)的學(xué)生進(jìn)行差異化學(xué)生，另一方面共享資源也提高了教學(xué)效率。教師可以將大量的時(shí)間運(yùn)用到重難點(diǎn)知識(shí)的攻克方面，也利于加強(qiáng)學(xué)生自主能力培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)主體意識(shí)，使學(xué)生可以主動(dòng)參與到物理課程知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中，逐步提高教學(xué)效果。[5]為避免版權(quán)問題，高校要加強(qiáng)信息化平臺(tái)的安全維護(hù)，為學(xué)生提供良好的資源平臺(tái)。

（四）利用信息技術(shù)補(bǔ)充拓展知識(shí)體系

大學(xué)物理課程與其他學(xué)科相比有較強(qiáng)的獨(dú)特性，其貼近生活實(shí)際而又具有較強(qiáng)的抽象性，理論性較強(qiáng)但又需要大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。教師在教學(xué)過程中必須充分解釋相關(guān)的概念和理論，而學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中必須充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性和對(duì)抽象思維進(jìn)行理解，這就導(dǎo)致了大學(xué)物理課時(shí)較為緊張、部分理論知識(shí)展開教學(xué)時(shí)間不充裕等問題。因此，教師要充分利用信息化技術(shù)將部分淺顯易懂的知識(shí)在平臺(tái)上布置任務(wù)讓學(xué)生自學(xué)，對(duì)重難點(diǎn)問題則重點(diǎn)講解，而對(duì)于課程外未涉及的知識(shí)點(diǎn)要及時(shí)搜集資料在信息化平臺(tái)提供給學(xué)生自學(xué)、在線答疑解惑，既幫助學(xué)生完整掌握課程知識(shí)，更進(jìn)一步與行業(yè)動(dòng)態(tài)接軌學(xué)習(xí)最新物理知識(shí)。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，教育模式也需要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展而進(jìn)行創(chuàng)新，在教育信息化日益成熟的情況下，大學(xué)物理教學(xué)需融合信息化技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化。對(duì)此，高校要立足自身實(shí)際查找在物理教學(xué)中存在的問題，并針對(duì)存在的問題在課程內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)資源打造等方面加強(qiáng)建設(shè)，突破傳統(tǒng)物理課堂弊端，使物理課堂教學(xué)更加生動(dòng)、具體，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力，提升課堂教學(xué)的實(shí)效和質(zhì)量，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和綜合能力，實(shí)現(xiàn)物理學(xué)科建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展。

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基金項(xiàng)目：貴州省教育廳教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱：基于CD10工程教育模式的《模擬電器與數(shù)字電路》課程教學(xué)改革研究（項(xiàng)目編號(hào)：2021318）

作者簡(jiǎn)介：

荊濤（1981.5-），男，漢族，湖北荊門人，博士，副教授，研究方向：物理學(xué)教學(xué)；

梁冬梅（1982.11-），女，漢族，山東鄆城人，博士，副教授，研究方向：物理學(xué)教學(xué)。