“互联网+”背景下的大学物理教学研究 本文关键词：互联网，教学研究，大学物理，背景下
“互联网+”背景下的大学物理教学研究 本文简介：摘要：介绍了大学物理教学在理工科院校基础教学中的必要性和作用,探讨“互联网+”背景下的科学教育理念,提出了相应的大学物理实验教学模式,即引入MOOC资源嵌入式教学和虚拟仿真实验嵌入式教学,把传统授课与互联网学习关联在一起,进而促进学生学习大学物理的积极性,提高实验教学的质量和
“互联网+”背景下的大学物理教学研究 本文内容：
摘要：介绍了大学物理教学在理工科院校基础教学中的必要性和作用, 探讨“互联网+”背景下的科学教育理念, 提出了相应的大学物理实验教学模式, 即引入MOOC资源嵌入式教学和虚拟仿真实验嵌入式教学, 把传统授课与互联网学习关联在一起, 进而促进学生学习大学物理的积极性, 提高实验教学的质量和效果。
关键词：“互联网+”; 大学物理教学;
大学物理作为理工科院校基础教学中的公共基础必修课, 目的在于培养理工科学生的科学素质和综合能力。基于物理学在物理科学、生命科学、信息科学、材料科学、地球科学、思维科学、哲学等学科方面的引领和推动作用, 在学习大学物理的过程中, 理工科学生的逻辑思维能力、抽象思维能力都能得到系统训练, 对其将来在自然科学各个领域的发展, 起着潜移默化的作用。“互联网+”技术应用于大学物理教学中, 在提升课堂管理、教学效果等方面具有巨大的促进作用, 要积极探索以素质教育为核心的教学模式, 充分、合理利用互联网资源, 改革大学物理教学, 以更好地实现教学目的, 达到预期教学效果, 培养学生的物理学思想, 并提高其综合素质和科研创新能力。
1“互联网+”技术在大学物理教学中的意义
大学物理的学科特点是以观察和实验为基础, 以学生掌握一定的数学知识为前提, 还要在理解的基础上记忆一些物理定律, 但很多难点内容不易理解, 要求学生做到自我约束, 具有坚定的毅力。从外部环境来说, 高校基于互联网开发了一套立体化教材, 教材中绑定功能强大的移动APP, 该立体化教材具有二维码和AR扫描功能, 具有增强现实学习环境的作用, 能借助“互联网+”技术帮助教师和学生实现课堂组织和课后跟踪辅导学习, 实现教育信息化。对学生来说, 移动APP是帮助其学习的一大利器, 学生再也不用为听不懂、学不会课堂内容而发愁。例如, 学生在手机中安装“九斗”后, 即进入校园号管理, 校园号管理包括我的校园号 (班级空间、教材资源、公共云课、教学圈、签到、随堂应答、作业) 和教学服务中除了我的校园号的全部功能, 还添加了教师的通知功能和学生的辅助资料“数理工具”。教师点开签到功能, 即进入发起签到界面, 界面中显示地图能确定学生签到的实时位置坐标, 教师还可以选定签到时间, 避免学生代替别人签到。随堂应答功能可以让学生实时回答问题, 教师可事先把题目录入系统中, 或者手机拍照输入题目, 学生只要打开手机进入相应界面, 就可以实时与教师互动回答问题。
2“互联网+”技术在大学物理教学中的应用
针对大学物理难学的问题, 根据理工科类大学物理课程教学基本要求, 对大学物理教材中每一篇章按照知识点规定层次要求, 分为掌握、理解、了解三个程度。在掌握和理解的知识点中, 把学生难以理解和容易误解的概念、定理等确定为教学难点, 这些难点是学生应知应会的问题, 根据已有的教学经验, 归纳以往学生理解难度较大和容易误解的问题。从大学物理教学大纲中, 选出教学基本要求中的部分难点内容, 将其归纳为7个专题: (1) 刚体的转动惯量和刚体的角动量。 (2) 导体的静电平衡和电介质存在时的静电场。 (3) 安培力和磁力矩。 (4) 气体分子的统计平均。 (5) 热机和制冷机的效率。 (6) 平面简谐波质点的运动方向。 (7) 光的干涉和衍射的区别和联系。在教学设计中, 如何基于互联网技术, 利用手机APP处理这些难点内容将是讨论的第一个问题。将教学中的难点分为偏于理论和偏于实验两个类型, 其中 (2) 导体的静电平衡和电介质存在时的静电场、 (3) 安培力和磁力矩、 (4) 气体分子的统计平均、 (5) 热机和制冷机的效率等专题被认定为偏理论类型, 而 (1) 刚体的转动惯量和刚体的角动量、 (6) 平面简谐波质点的运动方向、 (7) 光的干涉和衍射的区别和联系等专题被认定为偏实验类型。对于上述两个教学难点, 基于移动APP采用“嵌入”式教学改革, 利用互联网资源分别以二维码或AR格式加入到教材的相应章节中, 这种立体化教材把传统授课与互联网学习关联在一起, 促进了学生学习大学物理的积极性, 预期能达到教、学统一的良好教学效果。
2.1 MOOC资源嵌入式教学
对于偏理论的教学内容, 在教材相应的章节中“嵌入”MOOC资源, 学生可通过扫描相应的二维码获得对应的MOOC资源。大学物理的知识点之间存在较严密的内在逻辑关系, 要求学生有一定的自主学习能力。以传统教学为主, “嵌入”MOOC资源进行辅助教学, 可以帮助学生理解教材中的难点。MOOC可以很好地弥补当前传统课堂教学中的不足, 更好地促进教学相长。将MOOC模式“嵌入”传统教学中, 一方面, 合理利用视频资源可以使教学难点得以课堂再现。另一方面, 课堂教学设计的优化及师生的互动, 有利于发挥学生的主观能动性。学生由“逃课”向“淘课”的转变过程中, 虽然MOOC不会取代传统课堂, 但能给传统课堂带来具有借鉴意义的补充。
2.2 虚拟仿真实验嵌入式教学
对于偏实验的教学内容, 在教材相应的章节中“嵌入”虚拟仿真实验, 虚拟仿真技术可让学生学习一些具有时间性、可变性、距离性、抽象性且用其他方法很难观察和验证的各种物理现象, 使抽象、枯燥、难懂的学习内容, 以生动形象的形式表现出来, 增强了学生的理解能力和掌握能力。在大学物理的立体化教材中, 采用AR技术模拟真实的物理实验, 学生能够通过虚拟现实系统, 感受在客观物理世界中, 所经历的“身临其境”的逼真性, 而且能够突破空间、时间及其他客观限制, 感受真实世界中无法亲身经历的体验。学生在手机的“九斗”界面下, 选定“AR识别”, 手机即进入扫描功能, 然后扫描教材中具有AR标识的部分, 即可看到相应教学内容的讲解视频。视频采用三维立体模拟仿真, 对于学生在课堂中未能及时理解的内容, 可以通过这种方式进行二次学习, 及时查缺补漏, 避免影响后续学习。例如, AR识别中的旋转有向线段和正旋波, 这部分内容属于教学难点和重点, 是机械波学习的基础内容, 课堂学习后, 学生难免会有部分知识点没有完全消化理解的情况, 所以, 学生可在课后补充学习, 打开视频后, 即可看到旋转矢量的旋转过程和对应形成的正旋波, 视频中旋转矢量的初相位、振幅、任意时刻的相位如何与正旋波对应都可以直观显现出来。学生观看完教学视频后, 可点开知识点详细学习正旋波的内容, 不理解的部分还可以重复观看。
3 结语
大学物理是一门实验科学, 观察和实验是研究大学物理的基本方法。在教学中, 观察和实验是学生获得感性认识的主要来源, 为学生的物理思维模式, 从感性认识到理性认识的飞跃提供了必要手段。同时, 观察和实验也是学生获得感性认识的主要途径, 但在实际教学中, 很难做到把实验全部搬入课堂。为此, 引入基于互联网的教学内容:手机APP的课堂签到、课堂随时应答、课后作业、MOOC教学、AR虚拟仿真实验嵌入式教学, 这样能够再现实验内容, 突破时空限制, 演示一些复杂、抽象、远离人们日常生活经验、不便直接观察的自然过程和现象, 全方位、多角度地展示大学物理的科学内涵。让大学物理课程的学习变得生动形象, 简单易懂, 使大学物理成为学生的兴趣课程。
参考文献
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