现代教育技术与大学物理教学交互对接的研究与实践

王睿垠，冯放，金长江，刘勇，李楠

（东北农业大学 文理学院，黑龙江哈尔滨 150030）

大学物理作为一门基础学科，是高等教育的重要组成部分。随着教育科技化、信息化的不断发展和进步，大学物理课堂的教学模式也在不断发生变化[1]。传统的大学物理教学模式已经无法满足现代教育要求，如何实现高质量的大学物理教育，是当前高校需要解决的问题之一[2]。在农业院校的大学物理课程教学中，仍存在着如传统的课堂教学模式单一、课堂缺乏趣味性和参与性、学生知识准备不足而难以掌握物理理论[3]、课程内容与所学专业相关性差等问题。因此，探究一种符合高等农业院校大学物理课程教学特点和需求的新型教学交互对接模式，具有重要的意义[4]。

现代教育技术的发展为大学物理课程教学的改革提供了新的思路[5-6]。通过利用现代教育技术，可以打破传统大学物理课程教学的局限性，实现教学的个性化、差异化和全面化[7-8]。因此，探究现代教育技术与大学物理课程教学的结合，做好大学物理课程课堂教学交互对接模式的研究和实践，对于提高教学质量、激发学生学习兴趣、开发学生创新思维、提高学生实践能力，推进高等教育教学模式创新与发展具有重要的意义[9-11]。

本文从教学改革需求和实践出发，对高等农业院校物理教学交互对接模式进行研究和实践。首先，分析高等农业院校物理教学的特点和难点，概述国内外物理教学交互对接模式的发展情况，并讨论传统教学模式的局限性。其次，基于现代信息技术，提出一种新型的教学交互对接模式，具体包括改进传统教学方式、增加线上课程教学方式、采用虚拟实验、结合人工智能等环节，提高学生学习效率，激发学生学习兴趣，促进学生深入思考和实践探究。最后，通过教学实践验证该模式的可行性和有效性，为高等农业院校物理教学改革提供借鉴和参考。

1 大学物理课程教学现状分析

传统的大学物理课程教学模式以教师为中心，主要采用讲授、使用教具及课件演示等方式进行教学，普遍存在课堂效率低下、学生学习兴趣不高等问题[12]。

1.1 教学内容更新慢

物理领域在不断发展和进步，但是由于课程体系的稳定性，大学物理课程的教学内容更新进展较为缓慢。此外，一些教师对新知识的掌握和使用不够熟练，导致大学物理课程教学内容未能反映物理领域最新的研究成果[13]。

1.2 教学方式较为传统

大学物理课程传统教学方式大多以教师课堂讲授为主，辅以板书或者PPT 演示。这种传统的教学方式，导致学生在课堂上缺乏互动和思考的机会，难以提高学生的自主学习能力和创新能力[14]。

1.3 教学资源更新滞后

当前大学物理课程教学辅助设备未能很好地跟随时代发展。此外，教学材料的质量也在一定程度上影响了大学物理课程教学的质量。教学材料更新慢、选材不合理等问题使得教学资源受限，影响了学生的学习效果。

2 教学交互对接模式的设计和构建

2.1 教学模式的设计

大学物理课程教学一般分为预习导课、课上讲授、课后复习与测验三个环节。将现代教育技术有效融入这三个环节，采取多种教学方式对接，能使学生在课堂上更加积极、主动地参与教学活动，提高学习效率与质量。

2.1.1 预习、导课环节

传统的预习方式较为单一，学生阅读教材即可，当学生事先准备不足时，预习难度会加大，影响到预习质量，现代教育技术的快速发展和广泛应用将有效解决这一问题。首先，针对每章、每节录制模块化的教学视频，东北农业大学物理公共教学部录制的大学物理MOOC，已在超星平台上线。视频讲解多由生活案例或前沿应用导入，进而激发学生的学习兴趣；原理讲解多采用动态图片及动画演示呈现，有效地解决了学生知识储备不足的问题。学生自主学习网络预习系统平台的MOOC 资源，生动丰富的影像资料使预习效果得到极大提升。在“互联网+”与“智能+”大背景下，在线课程平台、智能学习系统为学生创造了时时能学、处处可学、人人皆学的条件和环境，实现了个性化的学习。虚拟实验作为现代教育技术的一种应用，学生在模拟的实验环境中进行操作，可以解决实验设备不足、实验材料浪费等问题[15]。利用虚拟实验平台，可以将理论课堂（例如波动光学）的抽象原理通过动态演示和可视化效果展示给学生，提高学生学习的交互性和生动感，降低理解难度。

2.1.2 课上讲授环节

引导学生在教学过程中积极探索、实践，学会自行解决问题，教师则扮演引导者和支持者的角色，以此激发学生的学习兴趣和主动性。通过课堂讨论、小组合作、教师讲解与学生互动等多种形式，使每位学生在学习过程中都参与互动。为检测预习效果，根据具体授课人数，将全班分成讨论小组，根据具体课程内容，将基本概念、原理及拓展、争议问题提前分给各小组进行讨论，讨论时每组随机选出1～2 人，展示小组讨论成果。通过学生的展示（发言或PPT）及对学生的提问，检测学生预习情况。对预习测试中错误率高、有争议的问题要给出清晰解答。这种问题引导的小组讨论模式，有利于学生进行探究式与个性化学习，相对轻松自由的学习氛围大大提高了学生的学习兴趣和动力，“乐学”的学习心理有利于对知识的深入理解和同化吸收。要注意的是，是否采用小组讨论要视具体课程内容而定，并非所有课堂都采用小组讨论的方式。

2.1.3 课后复习与测验环节

随着人工智能技术的发展，一些物理教学已经开始集成人工智能技术，对来自学生的各项学习数据进行分析和评估，以了解学生的学习特征和误差，并提供相应的帮助和反馈。将人工智能技术与大学物理课程教学相结合，可以有效提高学生的学习兴趣和参与度，同时也为教师提供了更多、更及时的教学反馈。利用现代教育技术、人工智能技术，可以实时解答学生的疑问，使学生获得良好的学习体验。

3 教学交互对接模式的实践

3.1 传统授课方式的改进实践

近两年，东北农业大学对物理课程开展了教学交互对接模式的教学实践。实践表明，使用多媒体教学、互动式教学，以及基于实验的教学方式，提高了理论课堂的教学效果，增强了学生对知识的理解和掌握。通过提出问题、分组讨论、互相交流等方式，增加了学生与教师之间的互动，提高了学生的课堂参与度。在讲解物理概念和现象时，增加机器人、宇宙飞船、近代理论的发展等内容，比传统讲授方式更能激发学生的学习兴趣。另外，开展物理建模、科学项目等实践性教学活动，让学生产生了提升自身实践能力与科学素养的内在动力。

3.2 线上课程的教学实践

教师明确给出学生线上大学物理课程的教学目标和教学内容，让学生熟知教学计划。在制定教学计划时，将线上课程的特点和优势充分考虑，并设计了合理的学习活动和评估方式，根据教学目标和内容选择适合的在线课程平台和虚拟实验室等进行教学。实践表明，制作的线上课程教学材料具有清晰的结构和逻辑，能够帮助学生更好地理解和掌握知识。同时，视觉效果、多媒体表现形式、交互性等方面有了很大提升。学生线上学习遇到问题时，线上学习平台及时提供了支持和反馈，教师随时根据学生的反馈和学习成果对教学效果进行评估和改进，不断提高线上课程的质量。

3.3 虚拟实验的教学实践

利用计算机软件模拟物理原理过程，学生可以三维勘测实验物体，通过缩放和旋转来调整视野，加深对物理原理的理解。安全和互动的环境，能够大大激发学生的学习兴趣，更好地解释了物理现象的本质，使学生更加深入地理解物理现象和相关概念，更容易理解难以观察的现象。

3.4 人工智能的教学实践

利用人工智能技术，搭建出一个具有个性化推荐、智能问答功能的教学平台，提供个性化的教学支持，为学生提供良好的学习体验、个性化辅导服务，对实验数据、作业问题等进行相应解答，并根据学生的问题，提供针对性辅导和解决方案。

由于人工智能和教学结合的实践探索刚刚开始，还有一些功能待后续开发。可以肯定的是，实现基于人工智能技术的大学物理课程教学交互对接模式的改进，使得教学更贴近学生需求，提高教学效率和效果，增强学生学习兴趣和体验，可以以此为基础，打造现代化、精准化和智能化的大学物理课程教学体系。

大学物理课程面向的专业较为广泛，本身的教学内容复杂，如何将复杂的教学内容转化为生动有趣、易于理解的表现方式，是大学物理课程教育改革的一项重要内容。通过合理应用现代教育技术，在东北农业大学物理课程教学中采用交互对接模式开展教学实践与探索，既增强了学生的学习兴趣和体验感，提高了学生课堂参与度，又提升了课程的教学质量，获得了良好的教学效果。

4 结语

本文主要探讨了大学物理课程教学交互对接模式的研究与实践，提出了现代教育技术与大学物理课程教学的结合应用，实现传统教学模式的改革创新。实践证明，该模式提高了大学物理课程的教学质量，培养了学生的创新思维和实践能力。因此，今后的大学物理课程教学应更加注重理论与实践相结合，合理采用现代教育技术手段，全方位、多角度地推进大学物理教学创新发展，提高课程教学质量