大學物理教學與信息技術深度融合的教學模式研究

荊濤 梁冬梅

[摘要]大學物理作為重要的基礎課程之一，在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、獨立自主、抽象思維等方面起著積極作用，高校物理教學很大程度上體現(xiàn)著高校總體實力。進入新時期，信息技術的迅速發(fā)展為教學改革注入了新的活力，將信息技術融入大學物理教學之中，在課程設計、教學模式、教材重構等方面進行深度融合，創(chuàng)新教學模式，突破傳統(tǒng)物理課堂教學中的弊端，實現(xiàn)大學物理課堂教學高質(zhì)量發(fā)展，促進大學物理教學育人質(zhì)量。

[關鍵詞]大學物理；教學與信息技術深度融合；教學模式

[中圖分類號]G633.7；G434? ? ? [文獻標識碼]A

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

引言

隨著信息技術與教育之間聯(lián)系的日益緊密，教學信息化已是大勢所趨。教學信息化結(jié)合了大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等信息技術，實現(xiàn)了以“教師為中心”向“學生為中心”的教學模式的轉(zhuǎn)變。大學物理課程作為全國高校理工科學生的一門重要的基礎課程，對各專業(yè)的工程認證、學生的畢業(yè)達成度以及創(chuàng)新型人才培養(yǎng)具有不可替代的作用[1]。因此，在新形勢下，高校要立足自身實際，針對自身在物理課程教學存在的問題，順應時代發(fā)展潮流，結(jié)合信息化技術進行教學模式創(chuàng)新，優(yōu)化物理教學的質(zhì)量和實效。

一、信息技術在大學物理教學中的作用

（一）提高物理課堂教學實效

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

（二）豐富物理課堂教學內(nèi)容

信息技術與大學物理教學的結(jié)合，可以為教學提供海量的教學資源，這是因為信息技術打破了學科之間、學校之間的隔閡，實現(xiàn)了各類資源的共享，達到了線上教學和線下教學優(yōu)勢互補，在資源整合和優(yōu)勢互補方面達到教學效益的最大化，擴展了學生的學習范圍，激發(fā)了學生的學習興趣，將物理學科和其他學科有機結(jié)合起來。

（三）創(chuàng)新物理教學模式

大學物理教學有較強的理論性，在“講述+實驗”為代表的傳統(tǒng)教學模式下，學生只能通過抽象思維進行理解，無法實現(xiàn)對知識點的深刻理解。在大學課堂教學中，信息技術為課堂帶來新的活力，教師將抽象的知識概念形象化展示，并結(jié)合傳統(tǒng)課堂教學和線上教學的優(yōu)勢，創(chuàng)新了現(xiàn)有的教學模式。比如在具體的大學物理課堂教學中，教師采用板書的形式將物理知識各個點進行講解，再運用信息技術進行動態(tài)展示，更全面地為學生提供物理知識理解空間，便利教學開展和學生學習。

（四）提高學生的課堂參與度

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

二、大學物理課程教學存在的問題

大學物理課程在塑造學生抽象思維能力、獨立自主解決問題、綜合素質(zhì)方面具有積極的作用，需要大量的理論和實踐相結(jié)合進行學習。但目前在教學過程中仍受傳統(tǒng)教學模式的影響較大，信息技術與之融合的程度不深、運用不強，影響物理課堂教學的展開，具體來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，對最新的物理研究成果涉及得較少、差距日益拉大。在跨學科建設的背景下，物理課程與其他學科之間的聯(lián)系不緊密，這除了有物理課程特殊的學科地位因素外，還與物理學科建設滯后的因素有關，因此加劇了課程內(nèi)容的滯后性。另外，物理課程對學生抽象思維要求較高，在教學過程中需要關注學生的個體差異，但目前分層教學的落實程度不一，極易使學生失去學習的興趣，不利于物理課程教學質(zhì)量的提高。

（二）課程實驗對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足

大學的物理實驗課課時相對來說較少，但是物理實驗課需要掌握的知識量卻較多，并且涉及內(nèi)容較為廣泛，為學生在大學物理實驗這門課程中的學習造成了一定的困難，增加了學生學習的難度[2]。且在實驗課程之中均采取灌輸式的示范教學，學生僅僅掌握了基本的實驗知識，自由發(fā)揮的機會較少，無法培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。因此，高校應繼續(xù)變革現(xiàn)有實驗模式，強調(diào)學生創(chuàng)新思維的鍛煉，提升學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（三）教學時間短教學內(nèi)容有限

大部分高校的大學物理課時為48學時左右，課程內(nèi)容包括質(zhì)點、含剛體、流體、熱學、靜電場、振動和波動、波動光學7章內(nèi)容。[3]要在僅有的課時將理論和實驗并行教學，勢必會影響教學內(nèi)容的深度和廣度，導致學生無法全面地理解物理知識；在規(guī)定的課時內(nèi)完成較多的教學內(nèi)容，一方面造成教學進度緊張，另一方面也加劇了學生的學習負擔。隨著教學環(huán)境的改變，傳統(tǒng)的教學模式已不適用于現(xiàn)有的學習情景。

三、大學物理教學與信息技術深度融合模式研究

（一）利用信息技術創(chuàng)新課程教學方法

要想實現(xiàn)大學物理教學與信息技術的深度融合，就必須實現(xiàn)教學手段和方法的創(chuàng)新，突破傳統(tǒng)的教學模式，實現(xiàn)信息技術和教學手段的相互融合，樹立以學生為中心的教學模式，激發(fā)學生的學習積極性，注重塑造學生的綜合能力，確保課程內(nèi)容與時代接軌。具體來講，主要采用“層級+模塊”的方式進行課程教學和手段創(chuàng)新，主要從以下幾方面做起：

1.理論課程

具體來講，層次就是將學生根據(jù)個體水平差異性分為兩個層級進行教學，每個層級下面包含不同的模塊進行針對性教學。對于第一層級學生，教師提前在信息化平臺上布置課前預習內(nèi)容，學生自主下載相關的課件進行自主學習，記錄疑問，在課堂教學的過程和教師開展交流互動，解決疑問；其學習模塊設定為自主學習、交流探究、自主探究三個模塊，注重培養(yǎng)學生自主探究能力。而對于第二層級基礎較為薄弱的學生，教師在課堂上借助信息化平臺為學生提供教學資源并進行輔導，然后引導學生進行相關談論、加深學習印象，這一層級的模塊設計為課堂學習、交流互動、課后鞏固。

2.實驗課程

對實驗課程采取“層級+模塊”方式和理論課程分層的方式類似，但在具體的模塊設計方面存在差距。對于第一層級的學生，其模塊分為基礎性實驗、綜合性實驗、創(chuàng)新實驗和開發(fā)實驗四個模塊，教師提前在信息化教學平臺上布置教學任務，學生在平臺上初步模擬后直接進入實驗室進行基礎性實驗和綜合性實驗；在創(chuàng)新實驗和開發(fā)實驗模塊均由學生自主開展，教師借助教學平臺實時記錄數(shù)據(jù)，反饋存在的問題。對于第二層級的學生，其模塊分為基礎實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實驗三個模塊，教師提前在教學平臺提供基礎輔導，學生自主開展基礎實驗和綜合實驗；而在創(chuàng)新實驗方面由學生收集問題，教師及時進行解答以幫助學生盡快掌握實驗知識。在分層級和分模塊結(jié)合的實驗體系下，確保每一位都能較好地掌握專業(yè)知識。

（二）利用信息技術創(chuàng)新課堂教學

目前，我國信息化建設日益完善，大學物理課程可以借助信息化技術來拓展教學深度、提升教學效果和目的。在課程內(nèi)容創(chuàng)新方面，教師可以采用制作微課，為學生提供便捷化的學習資源。信息化技術為物理教學提供了豐富的軟件資源來配合進行物理實驗，在保障實驗準確性的基礎上節(jié)約了課堂教學時間，通過信息化平臺的互動交流模塊，在學生之間、師生之間就預習中的問題進行一對一、點對點地交流與反饋。[4]除此之外，教師還可以利用信息化技術打造“虛擬實驗室”來滿足物理學科實驗的需要。

物理學科需要大量的實驗支撐，目前部分高校還存在實驗設備不全、實驗條件不具備的問題，達不到物理實驗的需要。借助信息化打造虛擬的實驗室，將那些實驗難度高、條件要求苛刻或存在安全隱患的實驗在信息化平臺上實現(xiàn)“虛擬實驗”，將其作為實踐的補充。虛擬實驗室不受時間和空間的限制，學生可以隨時隨地、多次進行實驗強化，達到檢驗“知識”的目的，在節(jié)約教學資源的同時滿足學生的學習需求。

（三）利用信息技術打造共享資源體系

信息技術最大的特點就是資源共享，物理學涉及較多的實驗，這些數(shù)據(jù)共享對學習交流具有較大的幫助。首先，高校要積極加強與其他院校的交流互動，引進其他學校物理教學資源供學生共享參考。其次，教師還可以將實驗結(jié)果以數(shù)據(jù)的形式在教學平臺上共享。如此，一方面便利不同層級的學生進行差異化學生，另一方面共享資源也提高了教學效率。教師可以將大量的時間運用到重難點知識的攻克方面，也利于加強學生自主能力培養(yǎng)，激發(fā)學生的物理學習主體意識，使學生可以主動參與到物理課程知識的學習和實踐中，逐步提高教學效果。[5]為避免版權問題，高校要加強信息化平臺的安全維護，為學生提供良好的資源平臺。

（四）利用信息技術補充拓展知識體系

大學物理課程與其他學科相比有較強的獨特性，其貼近生活實際而又具有較強的抽象性，理論性較強但又需要大量的實驗驗證。教師在教學過程中必須充分解釋相關的概念和理論，而學生在學習過程中必須充分發(fā)揮主觀能動性和對抽象思維進行理解，這就導致了大學物理課時較為緊張、部分理論知識展開教學時間不充裕等問題。因此，教師要充分利用信息化技術將部分淺顯易懂的知識在平臺上布置任務讓學生自學，對重難點問題則重點講解，而對于課程外未涉及的知識點要及時搜集資料在信息化平臺提供給學生自學、在線答疑解惑，既幫助學生完整掌握課程知識，更進一步與行業(yè)動態(tài)接軌學習最新物理知識。

四、結(jié)語

隨著我國社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，教育模式也需要順應時代發(fā)展而進行創(chuàng)新，在教育信息化日益成熟的情況下，大學物理教學需融合信息化技術進行創(chuàng)新優(yōu)化。對此，高校要立足自身實際查找在物理教學中存在的問題，并針對存在的問題在課程內(nèi)容、教學方式、教學資源打造等方面加強建設，突破傳統(tǒng)物理課堂弊端，使物理課堂教學更加生動、具體，調(diào)動學生學習熱情，培養(yǎng)學生自主探究能力，提升課堂教學的實效和質(zhì)量，提高學生的專業(yè)素質(zhì)和綜合能力，實現(xiàn)物理學科建設高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻：

[1]王輝，吳平，朱浩，等.基于“金課”建設的“大學物理”線上線下混合教學實踐[J].大學物理，2021，40（3）：51-55+61.

[2]寧珍珍.信息技術與大學物理實驗深度融合的教學模式研究[J].信息記錄材料，2019，20（12）：207-209.

[3]馮放，金長江，王睿垠，等.網(wǎng)絡信息技術與大學物理課程教學深度融合的研究與實踐[C]//中國管理科學研究院教育科學研究所.2021教育科學網(wǎng)絡研討年會論文集（下）.東北農(nóng)業(yè)大學，2021：915-918.

[4]張鳳琴，劉強，林曉瓏.信息技術與大學物理實驗深度融合的教學模式研究與探索[J].實驗技術與管理，2019，36（6）：204-207.

[5]肖星宇，毛弘宇.高校物理教學中多媒體技術的創(chuàng)新應用[J].中國高新科技，2021（21）：123-124.

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

作者簡介：

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

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