前沿网络资源嵌入交互式大学物理课堂教学研究

王悦悦, 赵黄芳, 郭　明

(浙江农林大学 理学院，浙江 杭州 311300)

1　前沿网络资源嵌入大学物理课堂教学的必要性

十九大报告指出，创新是引领发展的第一动力，这就要求高等学校将创新的因素融入到培养目标中，培养大学生科学的思维方式及强烈的创新意识，并提高其发现问题、分析问题和解决问题的能力. 尽管教育教学改革正在大刀阔斧地开展中，新的教学理念正在渗入到高校教学中，然而行之有效的教学改革实施方法和步骤还有待深入探讨. 如何激发学生的创新意识、培养学生的创新能力是个重要的研究课题，值得深入研究和探讨[1].

1.1　教学模式有待更新

传统教学法是指教师在讲台上系统、细致地讲解知识，学生在下面被动地接受，使学生掌握大量知识的教学方法，这一直是大学传统的教学模式.这种教学方式过于强调“接受式学习”和“机械式训练”，很难让学生在整节课内始终保持精神高度集中的学习状态[2].尤其目前网络比较发达，学生经常会被智能手机里的各种信息所吸引，导致上课效率低下.如何吸引学生注意力，调动他们的思维一直跟着教师的节奏进行思考，这对公共基础课教师来说是一个考验.因此，教师应充分利用网络这一新教学媒体，改革教学模式，让网络资源为教学所服务，将传统的“以教为主”的教学模式转变为网络环境下“以学为主”的教学模式.

1.2　教学重心有待转移

科技创新能力、原创能力、创新驱动对于创新型国家的建设非常重要.创新意识、创新精神和创新能力是学生在知识经济时代和信息化社会立足的根本素养[3].传统的大学物理教学往往侧重于经典物理知识的传授，教学重心在于让学生掌握知识，容易导致学生问题意识和创新意识的缺失，极不利于学生创新能力的培养. 科学技术的发展愈来愈迅速，人类知识的总量在急剧地增长.因此在教学过程中不应再把重点放在传授经典物理知识，而是需要将科学的创新思维教给学生，重视培养学生的自主学习能力和创新思维能力，使之能善于运用这些能力去自主获取知识，并运用所学知识去独立解决实际问题.在基础课教学过程中，让学生更早地接触创新性思维，使他们尽早成为创新型人才.

1.3　教学内容有待改进

传统的大学物理教学内容以经典物理学为主，比高中物理知识更加系统和全面，同时在难度上进行了提升.然而如何帮助学生丰富理论知识、拓宽视野、提高科学素养，是当代大学生素质教育中不可或缺的重要一环[4-5].因此必须要对大学物理的教学内容加以改革.相比于高中教师，高校教师在硕士和博士阶段都经历过科学研究，得到过系统的科研训练，他们不仅精通传统的物理知识，而且对前沿知识了解得更多更全面，具有独立的科研思维.因此可以让高校教师充分发挥自身的优势，传授学生前沿物理知识，在教学内容中增加近现代物理学发展的诸多前沿知识和重大科技课题，发挥前沿物理知识内容多且新、知识面广、和其他学科交叉紧密、综合性强等优点，将科学研究思维传授给学生，激发学生对自然科学的兴趣，努力培养大学生的物理思想与创新思维能力，提高其对科学重大问题的研究兴趣，从而提升学生的综合素质.

1.4　对大学物理课的兴趣有待提升

很多学生不喜欢大学物理这门课，主要原因有以下两点：⑴觉得大学物理太难学. 目前高中物理教学大纲降低了物理知识的难度，并删减了一些内容，导致学生物理基础薄弱.尤其是浙江省新高考以后，很多学生不选考物理，却进入了理工类专业，而这些专业与大学物理高度相关又结合紧密，这类学生的物理基础薄弱，无法支撑其进行大学物理课程的学习.虽然很多高校采用预修课的形式给学生补充高中物理知识，可是预修课课时有限，无法迅速弥补他们的知识结构缺陷.这些物理基础薄弱的学生在学习大学物理时难免会听不懂、跟不上，从而失去兴趣. ⑵误以为大学物理课程与后续专业课程无关，所以学了没有用. 目前高校一般都是先开设大学物理等公共基础课，为后续专业课的学习奠定前期基础.后续专业课教学往往要等公共基础课完成后才开展，这是符合知识结构搭建和教学规律的.但是学生由于没有接触专业课知识，往往误以为大学物理课程学习与后续专业课程学习无关，学了也没用，学习态度上不认真，不重视大学物理这门课.因此，大学物理教学的首要任务是从思想上改变学生认为物理难学的想法.在教学中运用丰富的网络资源，让学生提前预习，弥补高中物理知识缺陷，为大学物理课程的学习奠定基础.在学生接受水平不高的情况下，讲解大学物理时，从简单的知识入手，既追根溯源，又详略得当，逐步提升难度.加强大学物理与其他专业课程的联系.深入挖掘后续专业课程知识与大学物理知识的联系点，结合网络资源介绍大学物理与后续专业课的联系，找出各专业课程在这些基础知识上递进与发展的关系，讲解物理知识时，不同专业应有不同的侧重点.使学生能够感受到大学物理课程与其他专业课的联系，使其真正意识到大学物理知识是专业课程学习的基石，从而消除大学物理无用论的误解.

1.5　教学需要层次性和针对性的改革

目前高校学生个体差异大，水平、能力参差不齐，各有其优势和特点，学生对待大学物理的兴趣也是差异明显[6-7].如何因材施教也对大学物理教学提出了新要求.为此，教师通过网络平台，根据学生差异设置难度不同的网络作业，从不同层次考查学生对知识点的掌握程度，学生可以自主选择学习内容和难度进行知识补充.必做作业为所有同学均需完成并掌握的.在此基础上设置兴趣提升题，学生根据自身的基础和水平，自主选做，灵活熟练地运用所学知识完成.还可以针对不同能力的学生，发挥其各自不同优势，进行分类化科研教学启蒙.例如，对于擅长计算机编程的同学，可以使其接触计算物理方面的科研内容；对于喜欢动手实验的同学，可以使其接触应用物理等技术性要求较高的科研内容.当拔高到科研高度，他们对于大学物理知识学习就会觉得更容易、更有兴趣.

2　交互式大学物理课堂教学改革的内容

2.1　采用多样化实践型教学模式

改变知识简单传递、复制和转移这样的单一课堂教学模式，运用各种各样丰富多彩的教学方式，鼓励学生主动参与课堂教学.使学生在理解、建构、体验和感悟中学习知识.笔者在学校的网络教学平台上构建了大学物理精品课程资源库，学生可以在课下进入网站按照教师所提供的网络教学资源进行自主学习，遇到困难可以通过在线平台向教师请教.课堂上，教师一方面借助实验仪器演示实验或者虚拟仿真实验辅助理论教学，通过实验使学生对抽象的理论知识从感性认知上升到理论认知，从而更容易理解理论知识，物理理论的可信性也大大增强.另一方面建立学生互动交流的渠道，例如QQ班级群，引导学生在群内互相交流并解决问题，成绩优秀的同学可以成为教师的小帮手为同学答疑解惑，并向教师反馈同学们共性的问题.教师根据同学们在群里普遍反映的问题为他们答疑解惑，实时解决问题.

2.2　注重主动创新型思维的培养

充分发挥网络大数据的优势，拓展教师教学和学生学习的视野，培养学生的创新能力.改变“以教师为中心、以教材为中心”，让学生不再是接受知识的容器.形成课前自主学-课上主动想-课后合作练的创新型学习模式.课前教师提出学习目标，学生利用课余时间自主选择自己感兴趣的优质课程资源进行学习，根据自己的实际情况弥补知识缺陷、扎实物理知识基础，主动探索知识，可以大大加快大学物理的学习进程，降低物理学习的难度、提高物理学习的兴趣.由于网络技术能把枯燥的理论知识形象化、能显著提高实践教学效果，提供了实践教学创新的前提条件.因此，课堂上，教师通过多媒体创设问题情境，将抽象难懂的物理知识形象化、具体化，鼓励学生积极独立思考、提升学生的注意力，营造激发学生创新意识的教学氛围，锻炼学生的思维、激发学生的创新性.然后教师结合视频或动画中的现象进行分析，深刻挖掘里面的物理意义，进一步启发学生思考并提出多元化的解决方法，帮助学生形成发散思维、提高他们解决问题的能力.在教给学生知识的同时，着重教给学生科研的思维和学习方法.课后，教师可以将课后习题传输到网络平台，学生进行自主复习打卡，网上提交答案，系统自动计算得分，学生根据网络评分进行订正.教师定期在网络平台发布创新型讨论题，学生自由分组讨论，遇到问题向教师请教，教师评价和个性化指导，实现交互式教学，帮助学生提高创新性思维能力.

2.3　实现教学内容网络化、前沿化

2.3.1增加前沿网络教学内容

针对网络平台和学生特点，加入网络教学内容.针对学生特点，教学内容设计以课程为主线，借鉴校内外的优秀课程资源，提供符合课程教学特点的网络教材，增加与校内各专业相关的内容和前沿知识，增加虚拟仿真实验在物理课堂上的应用，并伴以各种动画演示，主要包含各种大学物理电子教案、PPT课件、动画、音像资料、教学大纲、参考电子教材等.通过这些电子资源对物理概念、定律、定理作更细致的描述，对深奥的知识点伴以动画演示来辅助理解，并根据教学情况及时补充和完善.

2.3.2促进多学科知识的交叉融合和联系

收集各学科中与大学物理有关的知识点，说明大学物理知识对各学科知识学习的支撑作用，学生可以通过网络平台的链接和推送功能拓展获取其他与大学物理相关的专业知识，有助于学生理解大学物理知识和专业知识的联系，从而促进多学科知识点的相互交叉融合.增设知名大学专家和教授的教学录像短片链接，学生对感兴趣的知识点可以进行课外拓展，也能接触到不同类型的教学方式，有助于学生加深对知识内容的理解.学有余力的同学还能自主学习到一些本校并没有要求掌握的知识点内容，有助于提升学生能力.

2.3.3建设前沿创新型网络课程体系

为辅助大学物理课程教学，在网络教学平台中加入科学前沿知识讲座和教学资料.用计算机编程制作maple和matlab，对大学物理教学中需要演示的实验进行编程，制作电子模拟实验课件，并在教学中使用，配合知识点讲解，使原理更形象、清晰.将科研中用到的研究方法也通过网络教学适当引入课堂，学生不仅能学习到教师的讲解，还能接触到科研前沿知识，从而把理论教学与前沿物理的最新发展紧密结合起来，既加深了学生对物理知识的理解，又进行了科学性创新知识的教育，课后再通过网上自主学习加深对科学的热爱，从而为国家科研事业输送人才奠定基础.使用常见的应用软件，如声音软件、绘图软件、动画类软件等制成多媒体课件，加入知名大学的经典教学片断供学生自学使用，建设师生互动平台.

2.3.4多样化教学方法

在传统教学方法中加入新的教学方法.制作了“大学物理”和“大学物理实验”多媒体课件, 并与板书相结合.对一些重要概念或规律，采用课堂多媒体课件演示—课后网络平台复习的形式帮助学生掌握新知识.对一些科学前沿的内容，可以先介绍物理学史料，引导学生遵循前人科学发现的思路来学习.让学生了解科学家重大发现的过程，包括如何发现值得研究的课题、怎样突破关键环节、如何思考、使用何种方法等，从而展现科研的基本过程，让学生对科学研究有感性认识.课后，启发学生通过网络教学平台自主扩展认知，再针对教师提出的创新型问题开展分组讨论，将课堂上学到的知识用于分析实际问题，锻炼学生勤于思考、活学活用的能力.教师根据学生的讨论情况和网络反馈信息，及时了解学生对知识的掌握程度.改进课堂教学，在课堂中实现个性化指导，实现良好的师生互动，使学生成为学习的主体，化被动为主动，为将来成为创新型人才奠定基础.

2.4　注重教学过程的层次化、因材施教

通过网络教学实现课堂上无法开展的层次化教学，根据学生层次采用层次化的教学内容.对于基础薄弱的学生，主要目标是使他们能利用网络资源来掌握课堂教学内容、激发对物理的学习兴趣，做到快乐学习.对于基础扎实的学生，主要目标是使他们在掌握课堂教学内容的基础上能产生对科学前沿的兴趣，培养创新能力，接触科学研究的方法，为将来更好地进行科学研究奠定基础.建立网上讨论、答疑区，学生和教师在网上对问题进行讨论.加强大学物理课程与学生专业课程之间的联系，对不同专业的学生开设不同侧重点的知识模块，侧重加强与其专业课程相关的物理知识，为其专业知识学习打下扎实基础.

2.5　建设多样化的考核方式

在网络教学平台上设置《大学物理在线测试题库》.该试题库具有网络资源全面、测试不受时间和地域限制、出题快速、不易重复、评分准确高效等优点.通过在线测试题库进行相应的单元测试和章节测试，可以更全面地了解学生对基础知识、基本技能的掌握程度.设置的测试形式有题库自动出题和教师固定出题两种.单元测试采用题库自动出题，它由系统自动生成测试题，每位同学的题目都不相同，这种测试形式的好处是每位同学只能独立思考做题，能准确反映学生对所学知识的掌握程度，便于教师及时跟进.章节测试采用教师固定出题，由教师从系统中选取教师认为重要的测试题，这种测试形式的好处在于考题相同，能准确反映学生之间的差异，便于教师个性化辅导.最后的总评成绩除包含传统的平时作业和期末笔试考试成绩外，还加入其网络平台上的单元测试和章节测试成绩以及创新型讨论题的加分.最后的评价考核成绩还会加入平时网络学习时长表现和在线练习的准确度，使评测更全面.

3　结语

将前沿网络资源嵌入大学物理课堂教学，可以使学生更容易理解和掌握一些课堂上不易说清楚讲透彻的知识点，从而有效攻克课堂教学难点，提高课堂教学效率.同时，将前沿网络资源嵌入大学物理课堂教学，可以拓展教学时空，借助网络教学平台形成一种新型的交互式教学模式，使学生在课后可以层次化补充、加强和拓展知识内容，由单一课堂学习方式向多样化的学习方式转变.此外，将前沿网络资源嵌入大学物理课堂教学，还可将前沿的科学研究创新思维教给学生，培养学生的自主学习能力和创新能力.

参考文献：

[1] 樊雅平, 曾令宏, 黄生学. 大学物理课堂教学改革研究[J]. 科技信息, 2010(22): 16，18.

[2] 张凤琴, 王丹, 林晓珑. 构建大学物理低年级本科生研究与创新实践能力培育平台研究[J]. 大学物理, 2016, 35(9): 46-49.

[3]樊雅平, 黄生学. 大学物理教学中培养学生创新能力的研究与实践[J]. 中国成人教育, 2012(5): 143-144.

[4]朱林. 关于大学物理前沿内容教学的一点探讨[J]. 科技资讯, 2013(30): 192-192.

[5]郝会颖, 赵长春. 大学物理课堂教学模式的改革[J]. 中国电力教育, 2011(7): 93-94.

[6] 于淑云，刘建强．基于SPOC 的翻转课堂教学模式在大学物理教学中的应用[J]．物理与工程，2016, 26(Z1): 143-146．

[7]刘启龙. 大学物理课堂教学改革的研究[J]. 高师理科学刊, 2013(2): 19-19.