新常态下基于IRS模式的大学物理教育探析

薛霞

【摘要】新常態下的大学物理教育，应能够处理好物理教育自身规律与培养人才发展之间的关系，这就需要找到能适应新常态的大学物理教育模式。本文从高等教育新常态思维出发，引入互动反馈系统（Interactive Response System，IRS）作为大学物理的教育模式，分析了如何制定IRS环境下的物理教学策略，并以实例解释如何实施IRS模式教学，最后提出了IRS教学模式的改进措施。

【关键词】新常态 大学物理 教育模式 IRS

中图分类号：O4

【中图分类号】O4 【文献标识码】A

一、引言

党的十八大以来，我国的经济、政治、文化、社会、生态等各领域呈现出全方位的新常态。站在新的历史起点上，面对新常态下的高等教育，我们更应该树立一种新常态意识，体现一种新常态思维：（1）以引导取代灌输、以影响取代施压；（2）目的在于提升大学生素质，育人比育才更重要；（3）当以人为本，尊重个性，给大学生自由发展的空间；（4）把学习的主动权还给大学生，借助电子设备、互联网、多媒体等形式愉快学习、探究学习。

物理学是自然科学中最具活力、最富创新的学科，大学物理在高等教育中具有基础性地位[1]。因此，研究新常态下的大学物理教育模式，对于我国高校教育改革寻找新的突破、创新教育具有重要的意义。

二、IRS系统的基本概念

互动反馈系统是一种以多媒体、计算机网络等现代信息技术为基础的网络平台，“具有测查、统计和记录的功能”[2]。在课堂教学的信息技术环境下，引入具有“1对1”特性的数字技术，“将课堂教学过程的多媒体演示、信息反馈、师生及生生交互等环节进行高效整合”的系统平台[3]。互动反馈系统作为一种新型的课堂教学媒体，能够使普通教师在传统的教室环境里通过传送、采集、处理和显示学生的反馈信息建立起交互型学习环境。教室中的每个学生都拥有一个属于自己的移动计算设备，即个人手持发射器。学生利用手中的发射器，进行电子应答，参与教学。教师通过终端设备显示的学生反馈统计数据，随时监控学生学习进程，及时调整教学内容和策略，如图1所示。

图1 IRS系统示意图

三、IRS环境下的物理教学策略

互动反馈技术打破了传统课堂教学生态[4]——“老师讲、学生听”，学生通过行为参与，有效提升了学习兴趣和注意力，增强了其思维能力、理解力和记忆力等。为了使IRS系统在大学物理教学中的取得良好的成效，必须针对传统课堂信息反馈存在的问题[5]，制定IRS在物理课堂教学中的应用策略：

1、在讲授前，利用IRS测查学生学习新知识所需要的一些基础知识，或测查学生对将要学习的知识内容的掌握程度，在此基础上，对教学内容做出取舍，分出轻重。

2、在讲授过程中，教师设计的每个环节基本都要进行测查，以了解学生对这一环节知识内容的理解和掌握情况，根据学生的反馈信息，教师及时查漏补缺。

3、在教学内容结束后，通过IRS开展测验，了解学生的学习状况，及时检测课堂教学效果，验证并修改本次教学设计。

4、在IRS技术支持下的教学信息反馈基础上，针对传统课堂中各种信息反馈形式，考虑IRS技术对存在的各种问题如何进行优化。

四、实证研究

以笔者所教授的《大学物理》电磁学单元“带电粒子在电磁场中的运动”一节为例，解释如何实施IRS模式教学。

1、汤姆逊法测定荷质比

首先，在课堂中引入洛伦兹力时，我们通过动画模拟其特征（图2），在电子束试验仪用磁铁演示磁场对运动电荷的影响。

图2 洛伦兹力特征示意图

同时，提示在既有磁场又有电场的空间如何表达洛伦兹力？给出洛伦兹力矢量式。汤姆逊测定荷质比的实验教学过程如下：动画演示直螺线管激发的磁场（图3），随后拿出亥姆霍兹线圈：其产生的磁场会对运动电子的运动轨迹产生何种影响？

图3 直螺线管激发的磁场示意图

演示偏转现象后：如何使电子束重新打在屏中心？显示IRS选择题，学生用手中的遥控器回答选项。学生提出在正交方向上施加匀强电场，教师启发学生推算出平衡的条件及电场施加方向，从而得出测量荷质比的方法。这样比直接介绍汤姆逊的方法更能吸引学生。

2、地磁场的测量

在接下来的师生互动活动中，利用电子束实验仪，提出研究性问题：地磁场对运动电荷有影响吗？教师要求学生参与活动，当电子束实验仪的射线束方向置于南北方向时，启发学生利用洛伦兹力特点得出零的结论。参与活动的学生帮助移动射线仪转动90度，结果发现亮点偏离，向上或向下产生了移动，这就是地磁场水平分量对电子束射线施加洛伦兹力的结果。此时显示IRS选择题：这个偏转的实质与加一个亥姆霍兹线圈一样吗？磁场的作用区域一样吗？接着启发学生计算出地磁场的水平分量。此外，教师可以启发学生思考地磁场测量的其他方法，例如如何根据小磁针的偏转测量地磁场的水平分量？作为学生的课后研究活动。

3、课后的研究活动

上述的演示或实验受到大学生的欢迎和喜爱，一部分学生课后找教师继续探讨问题或请求答疑。几个小组设计出了测量地磁场水平分量的方法：比如把指南针放在载流长直导线周围不远的某处，旋转整个装置，但不改变导线与指南针的相对位置，直到转到磁针不受地磁场干扰的角度，标记方向。然后旋转整个装置90度，如果切断电源，指南针依然指向北方，再接上电源，磁针偏转了一个角度，测量这个偏转角，就可以得到地磁场的水平分量。

4、新常态下的改进

上述IRS教学模式比较显著地提高了大学物理课程的学习成效，但课间环节中的遥控器只能通过选择题获取学习者的反馈信息，不能回答填空题等题型，限制了设计课程策略。因此可根据现有IRS系统的不足，结合新常态下课堂学习的特点，利用电脑、手机、ipad等电子设备来代替现有反馈器，以软件代替硬件的方法，如图4所示。

图4 IRS系统改进示意图

这样，IRS反馈器有了更加灵活、智能的优势，也将更适应在未来的学习模式。

五、结束语

随着新常态下高等教育的发展，越来越多的大学和老师会面临更严的要求、更高的挑战。如何适应新常态，并推动高等教育的转型，是考验我国从高等教育大国到高等教育强国能否获得成功的关键所在。利用IRS模式来实现大学物理乃至其它所有课程的教育，乃是一种非常重要的有益尝试。

参考文献

[1] 张鹏，董腾，钟寿仙，赵昆.物理学基础课程在理工类高校教学中的基础地位分析[J]. 内蒙古师范大学学报（教育科学版）.2012，（07）

[2] 和学新.教学策略的概念、结构及其运用[J].教育研究，2000，（12）endprint