大学物理教学与信息技术深度融合的教学模式研究

荆涛 梁冬梅

[摘要]大学物理作为重要的基础课程之一，在培养学生创新能力、独立自主、抽象思维等方面起着积极作用，高校物理教学很大程度上体现着高校总体实力。进入新时期，信息技术的迅速发展为教学改革注入了新的活力，将信息技术融入大学物理教学之中，在课程设计、教学模式、教材重构等方面进行深度融合，创新教学模式，突破传统物理课堂教学中的弊端，实现大学物理课堂教学高质量发展，促进大学物理教学育人质量。

[关键词]大学物理；教学与信息技术深度融合；教学模式

[中图分类号]G633.7；G434      [文献标识码]A

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

引言

随着信息技术与教育之间联系的日益紧密，教学信息化已是大势所趋。教学信息化结合了大数据、云计算、人工智能等信息技术，实现了以“教师为中心”向“学生为中心”的教学模式的转变。大学物理课程作为全国高校理工科学生的一门重要的基础课程，对各专业的工程认证、学生的毕业达成度以及创新型人才培养具有不可替代的作用[1]。因此，在新形势下，高校要立足自身实际，针对自身在物理课程教学存在的问题，顺应时代发展潮流，结合信息化技术进行教学模式创新，优化物理教学的质量和实效。

一、信息技术在大学物理教学中的作用

（一）提高物理课堂教学实效

不同于其他学科，大学物理课程包含海量的公式、理论、定理、概念等，这些知识点具有抽象性强的特點，在教学和学习中需要教师细致讲解和学生大量的记忆；而部分学生采取死记硬背的方式，虽达到记忆的效果但在理解方面还存在不足，不利于提高学习效果。在将信息技术引入教学后，可以充分利用多媒体技术，将抽象概念进行形象化的展示，在身临其境的过程中加深学生的印象和理解能力。比如在讲解电流的相关知识中，教师可以充分利用信息技术将各类知识点形象化地展示出来，学生可以更加直观地理解，如此可以将大学物理课堂中更多抽象的、静态的物理知识点变得活起来、动起来，提升学生学习兴趣。

（二）丰富物理课堂教学内容

信息技术与大学物理教学的结合，可以为教学提供海量的教学资源，这是因为信息技术打破了学科之间、学校之间的隔阂，实现了各类资源的共享，达到了线上教学和线下教学优势互补，在资源整合和优势互补方面达到教学效益的最大化，扩展了学生的学习范围，激发了学生的学习兴趣，将物理学科和其他学科有机结合起来。

（三）创新物理教学模式

大学物理教学有较强的理论性，在“讲述+实验”为代表的传统教学模式下，学生只能通过抽象思维进行理解，无法实现对知识点的深刻理解。在大学课堂教学中，信息技术为课堂带来新的活力，教师将抽象的知识概念形象化展示，并结合传统课堂教学和线上教学的优势，创新了现有的教学模式。比如在具体的大学物理课堂教学中，教师采用板书的形式将物理知识各个点进行讲解，再运用信息技术进行动态展示，更全面地为学生提供物理知识理解空间，便利教学开展和学生学习。

（四）提高学生的课堂参与度

信息技术融合了声音、图片、视频等多种因素，实现了人工智能、情景再现、仿真模拟等多种功能，这些新型技术为物理课堂注入了较多的趣味性和活力。因此，大学物理教师可以集合信息这些特点激发学生的学习热情，将学生注意力凝聚在课堂之中，将课堂教学时间最大化地利用起来，不断提高课堂教学质量。

二、大学物理课程教学存在的问题

大学物理课程在塑造学生抽象思维能力、独立自主解决问题、综合素质方面具有积极的作用，需要大量的理论和实践相结合进行学习。但目前在教学过程中仍受传统教学模式的影响较大，信息技术与之融合的程度不深、运用不强，影响物理课堂教学的展开，具体来讲主要存在以下几方面的问题：

（一）课程内容更新程度不高

目前，大多数高校物理课程主要内容仍聚焦于经典物理知识，对最新的物理研究成果涉及得较少、差距日益拉大。在跨学科建设的背景下，物理课程与其他学科之间的联系不紧密，这除了有物理课程特殊的学科地位因素外，还与物理学科建设滞后的因素有关，因此加剧了课程内容的滞后性。另外，物理课程对学生抽象思维要求较高，在教学过程中需要关注学生的个体差异，但目前分层教学的落实程度不一，极易使学生失去学习的兴趣，不利于物理课程教学质量的提高。

（二）课程实验对学生创新能力培养不足

大学的物理实验课课时相对来说较少，但是物理实验课需要掌握的知识量却较多，并且涉及内容较为广泛，为学生在大学物理实验这门课程中的学习造成了一定的困难，增加了学生学习的难度[2]。且在实验课程之中均采取灌输式的示范教学，学生仅仅掌握了基本的实验知识，自由发挥的机会较少，无法培养创造性思维。因此，高校应继续变革现有实验模式，强调学生创新思维的锻炼，提升学生创新能力的培养。

（三）教学时间短教学内容有限

大部分高校的大学物理课时为48学时左右，课程内容包括质点、含刚体、流体、热学、静电场、振动和波动、波动光学7章内容。[3]要在仅有的课时将理论和实验并行教学，势必会影响教学内容的深度和广度，导致学生无法全面地理解物理知识；在规定的课时内完成较多的教学内容，一方面造成教学进度紧张，另一方面也加剧了学生的学习负担。随着教学环境的改变，传统的教学模式已不适用于现有的学习情景。

三、大学物理教学与信息技术深度融合模式研究

（一）利用信息技术创新课程教学方法

要想实现大学物理教学与信息技术的深度融合，就必须实现教学手段和方法的创新，突破传统的教学模式，实现信息技术和教学手段的相互融合，树立以学生为中心的教学模式，激发学生的学习积极性，注重塑造学生的综合能力，确保课程内容与时代接轨。具体来讲，主要采用“层级+模块”的方式进行课程教学和手段创新，主要从以下几方面做起：

1.理论课程

具体来讲，层次就是将学生根据个体水平差异性分为两个层级进行教学，每个层级下面包含不同的模块进行针对性教学。对于第一层级学生，教师提前在信息化平台上布置课前预习内容，学生自主下载相关的课件进行自主学习，记录疑问，在课堂教学的过程和教师开展交流互动，解决疑问；其学习模块设定为自主学习、交流探究、自主探究三个模块，注重培养学生自主探究能力。而對于第二层级基础较为薄弱的学生，教师在课堂上借助信息化平台为学生提供教学资源并进行辅导，然后引导学生进行相关谈论、加深学习印象，这一层级的模块设计为课堂学习、交流互动、课后巩固。

2.实验课程

对实验课程采取“层级+模块”方式和理论课程分层的方式类似，但在具体的模块设计方面存在差距。对于第一层级的学生，其模块分为基础性实验、综合性实验、创新实验和开发实验四个模块，教师提前在信息化教学平台上布置教学任务，学生在平台上初步模拟后直接进入实验室进行基础性实验和综合性实验；在创新实验和开发实验模块均由学生自主开展，教师借助教学平台实时记录数据，反馈存在的问题。对于第二层级的学生，其模块分为基础实验、综合实验和创新实验三个模块，教师提前在教学平台提供基础辅导，学生自主开展基础实验和综合实验；而在创新实验方面由学生收集问题，教师及时进行解答以帮助学生尽快掌握实验知识。在分层级和分模块结合的实验体系下，确保每一位都能较好地掌握专业知识。

（二）利用信息技术创新课堂教学

目前，我国信息化建设日益完善，大学物理课程可以借助信息化技术来拓展教学深度、提升教学效果和目的。在课程内容创新方面，教师可以采用制作微课，为学生提供便捷化的学习资源。信息化技术为物理教学提供了丰富的软件资源来配合进行物理实验，在保障实验准确性的基础上节约了课堂教学时间，通过信息化平台的互动交流模块，在学生之间、师生之间就预习中的问题进行一对一、点对点地交流与反馈。[4]除此之外，教师还可以利用信息化技术打造“虚拟实验室”来满足物理学科实验的需要。

物理学科需要大量的实验支撑，目前部分高校还存在实验设备不全、实验条件不具备的问题，达不到物理实验的需要。借助信息化打造虚拟的实验室，将那些实验难度高、条件要求苛刻或存在安全隐患的实验在信息化平台上实现“虚拟实验”，将其作为实践的补充。虚拟实验室不受时间和空间的限制，学生可以随时随地、多次进行实验强化，达到检验“知识”的目的，在节约教学资源的同时满足学生的学习需求。

（三）利用信息技术打造共享资源体系

信息技术最大的特点就是资源共享，物理学涉及较多的实验，这些数据共享对学习交流具有较大的帮助。首先，高校要积极加强与其他院校的交流互动，引进其他学校物理教学资源供学生共享参考。其次，教师还可以将实验结果以数据的形式在教学平台上共享。如此，一方面便利不同层级的学生进行差异化学生，另一方面共享资源也提高了教学效率。教师可以将大量的时间运用到重难点知识的攻克方面，也利于加强学生自主能力培养，激发学生的物理学习主体意识，使学生可以主动参与到物理课程知识的学习和实践中，逐步提高教学效果。[5]为避免版权问题，高校要加强信息化平台的安全维护，为学生提供良好的资源平台。

（四）利用信息技术补充拓展知识体系

大学物理课程与其他学科相比有较强的独特性，其贴近生活实际而又具有较强的抽象性，理论性较强但又需要大量的实验验证。教师在教学过程中必须充分解释相关的概念和理论，而学生在学习过程中必须充分发挥主观能动性和对抽象思维进行理解，这就导致了大学物理课时较为紧张、部分理论知识展开教学时间不充裕等问题。因此，教师要充分利用信息化技术将部分浅显易懂的知识在平台上布置任务让学生自学，对重难点问题则重点讲解，而对于课程外未涉及的知识点要及时搜集资料在信息化平台提供给学生自学、在线答疑解惑，既帮助学生完整掌握课程知识，更进一步与行业动态接轨学习最新物理知识。

四、结语

随着我国社会经济的迅速发展，教育模式也需要顺应时代发展而进行创新，在教育信息化日益成熟的情况下，大学物理教学需融合信息化技术进行创新优化。对此，高校要立足自身实际查找在物理教学中存在的问题，并针对存在的问题在课程内容、教学方式、教学资源打造等方面加强建设，突破传统物理课堂弊端，使物理课堂教学更加生动、具体，调动学生学习热情，培养学生自主探究能力，提升课堂教学的实效和质量，提高学生的专业素质和综合能力，实现物理学科建设高质量发展。

参考文献：

[1]王辉，吴平，朱浩，等.基于“金课”建设的“大学物理”线上线下混合教学实践[J].大学物理，2021，40（3）：51-55+61.

[2]宁珍珍.信息技术与大学物理实验深度融合的教学模式研究[J].信息记录材料，2019，20（12）：207-209.

[3]冯放，金长江，王睿垠，等.网络信息技术与大学物理课程教学深度融合的研究与实践[C]//中国管理科学研究院教育科学研究所.2021教育科学网络研讨年会论文集（下）.东北农业大学，2021：915-918.

[4]张凤琴，刘强，林晓珑.信息技术与大学物理实验深度融合的教学模式研究与探索[J].实验技术与管理，2019，36（6）：204-207.

[5]肖星宇，毛弘宇.高校物理教学中多媒体技术的创新应用[J].中国高新科技，2021（21）：123-124.

基金项目：贵州省教育厅教学内容和课程体系改革项目，项目名称：基于CD10工程教育模式的《模拟电器与数字电路》课程教学改革研究（项目编号：2021318）

作者简介：

荆涛（1981.5-），男，汉族，湖北荆门人，博士，副教授，研究方向：物理学教学；

梁冬梅（1982.11-），女，汉族，山东郓城人，博士，副教授，研究方向：物理学教学。