利用現代信息技術改善大學物理教學淺析

尹志會

一、大學物理教學中引入現代信息技術的必要性

大學物理是我國高等院校理工科專業的基礎必修課，教學目標是構架分析問題、解決問題的基本思路和方法，培養學生的科學素養，為后續專業課的學習打下扎實的理論基礎。傳統的大學物理教學主要依賴于教師的課堂講授，學生課下自習完成作業。這種傳授式的教學和接受式的學習弊端越來越明顯，既不能提高學生的學習興趣，也不能激發學生的學習熱情，對培養學生的科學素養更是毫無益處。

現代信息技術主要是指以計算機為核心，以數字技術為基礎，融合通信技術和傳播技術，能處理、編輯、存儲和呈現多種媒體信息的集成技術。21世紀信息技術日漸成熟，海量的信息通過互聯網傳播到世界的每個角落，在信息化高度發展的今天，信息技術已不應單純地作為一門課程出現，它更應該成為學生學習的一種工具。對于求知欲強、精力旺盛的大學生而言，信息技術可以為大學物理教學和引導學生進行研究性學習提供有力的支持。

21世紀是知識經濟時代，知識的更新速度之快使得終生學習成為必要，飛速發展的信息技術對人們的生活和學習的影響越來越大，使人們的生產、生活和學習方式都產生了巨大的變化。信息技術的主要作用在于：第一，能有效進行大量信息的儲存與處理，使研究性學習過程更加方便、快捷、省時、省力；第二，信息技術作為以處理信息為中心的思維方式和操作工具已深深嵌入了人們的思維過程和認知過程中，使人們對學習的含義、性質和學習方式的認識都產生了質的變化；第三，信息技術也使得學習的課堂變成了開放式的大課堂，網絡為我們構架了全球性的學習課堂和學習環境，可以足不出戶地訪問校外信息或與其他地域的人們進行交流。對大學物理而言，利用以計算機和網絡為媒介的現代信息技術既能模擬物理過程和實驗過程，又能使復雜的問題變得簡單，使抽象的問題變得直觀，使漫長或瞬時的物理過程變得可控和有序。這樣既能增加物理內容的表現力，也能充分調動學生的學習積極性，激發學生的學習興趣，還能幫助學生清晰地理解物理思想、物理方法、物理過程。所以，利用現代信息技術改善大學物理教學，促進學生進行研究性學習，對提高學生的學習主動性和積極性起到了良好的作用。同時，利用現代信息技術有助于實現分層次教學，為學生提供充足的選擇學習內容的空間，盡可能地使每個學生根據自己的興趣和愛好，利用自己的課余時間學習自己感興趣的學科知識，也能給優秀的學生提供發展自己的機會。

二、現代信息技術在大學物理教學中發揮的作用

（一）增加課堂容量，豐富學習內容，提高學生對物理課程的學習興趣

傳統的教學過程中，教師經常要花較多的時間去板書，尤其是畫圖時用的時間則更多而且不準確，難以提高課堂效率。將信息技術結合到教學中就很容易解決這個難題。教師提前將與本節課教學內容相關的各種信息，如文本、公式、圖片、視頻、聲音、動畫等整理成教學課件，上課時鼠標一點就可清晰準確地顯示出來，這樣既能給學生多種感官刺激，提高學生的學習興趣，又能使教師從許多重復的備課、教學工作中解脫出來，省出的時間可用來討論教學重點、難點，補充相關的課外知識或本學科的前沿知識，開拓學生的視野。如在講振動和波時，教師可以用學生學過的matlab仿真軟件，利用其繪圖功能很方便地展示出振動圖形或波函數的形式，將很抽象難以描述的振動和波動直觀地展示出來，比用語言描述要清晰得多。

（二）將抽象的物理概念形象化，幫助學生理解掌握

大學物理中的許多概念、定理、定律都比較抽象，生活中的經驗容易理解，而將經驗轉化成抽象的物理術語卻很難。比如慣性的概念，同學們都能理解汽車突然剎車時人為什么會向前傾，汽車突然加速時人為什么會向后仰，但抽象出慣性的概念卻不容易接受。教學中可以先引入一段汽車啟動或剎車的視頻或動畫，然后抽象為模型，再對模型進行受力分析。通過這種由抽象到具體的處理，學生很輕松就能理解并記住“慣性是物體保持原來運動狀態不變的性質”，同時明白了“外力是改變物體運動狀態的原因”。

又如，駐波的概念，駐波是由振幅、頻率和傳播速度都相同的兩列相干波，在同一直線上沿相反方向傳播時疊加而成的一種特殊形式的干涉現象。這個物理過程非常抽象，同學們很難想象出來，我們通過Flash演示這個干涉效果，非常直觀，同學們一目了然；我們還用Matlab的繪圖功能，由駐波的方程轉化成直觀的函數曲線，和前面的動畫配合，同學們就很容易接受并理解這個過程。還有聲音的傳播、電場、磁場的分布等都可以通過Flash動畫或Matlab仿真的形式直觀反映在教學過程中，給學生以直觀的視覺效果，教學效果比任何語言解釋要來得更好。我們也鼓勵學生自己動手做一些物理過程的仿真，增加了學生的學習興趣，拓展了學生的空間想象力。

（三）建立開放式物理實驗平臺、模擬物理過程、仿真物理實驗

隨著高校招生規模的擴大，高等教育人才培養目標已經從精英教育轉型為大眾化教育，社會經濟發展之快也需要能夠盡快適應社會經濟發展需求、具有扎實的理論和實踐基礎、富有創新能力和創新意識的復合型人才。這一轉型對高校實驗教學提出了新的挑戰，實驗教學工作成為衡量高校辦學實力和人才培養質量的重要標志。為彌補實驗教學資源的不足，為學生創造一個開放式的實驗教學環境，可將信息技術手段與實驗課程進行整合，從而提高學生學習的自主性和便捷性，這也是網絡化教育的需求，是未來教學發展的方向。目前許多高校都在進行這方面的嘗試，包括網絡選課的實現、實驗講解錄像的教學鏈接、教學資源庫的建立、仿真軟件的開發和使用等等。物理作為一門以觀察和實驗為基礎的學科，通過與信息技術相結合，能夠有效發展物理學的實驗教學體系，加強物理實驗的示范性，拓展實驗教學空間。

中國地質大學（北京）物理實驗中心將信息技術與實驗物理課程整合，初步形成基于信息技術的課程教學鏈，努力提高開放式實驗教學的質量。衡水學院物理與電子信息系已有兩個開放實驗室，為學生提供了實驗和模擬仿真的平臺，通過這個平臺已有許多學生參加各種科技大賽并獲得獎項。

（四）推動學生進行研究性學習，培養科學素養

21世紀是信息時代，知識的更新速度之快使得終身學習成為必要，所以能充分調動學生的學習興趣和學習積極性的“研究性學習”成為一種很有效的學習方法。將現代信息技術應用于大學物理教學，既有利于激發學生的學習熱情，又有利于培養學生大膽創新、百折不撓的創新意識和創新精神，更有利于培養學生的科學素養，形成積極的學習方法，為終身學習發展打下良好的基礎。大學物理中的教學內容可以探究性學習形式引出，引導學生學習仿真軟件，或讓學生以小組的形式自己提出問題，自己完成對問題的仿真過程，這樣的學習過程既增強了學生對物理知識的理解深度，又熟悉了學生對仿真軟件的使用方法，學生通過自己查找、閱讀、收集等環節，在自己提出問題又自主解決問題的過程中，既學到了知識又提高了自己的綜合素質。

三、大學物理教學中引入現代信息技術應注意的問題

（一）提高物理教師的科學素養，發揮物理教師的創新思維

科學素養是指對科學知識、科學的研究過程和方法、科學技術對社會和個人所產生的影響達到基本的了解程度。創新思維是指以新穎獨創的方法解決問題的思維過程，通過這種思維能突破常規思維的界限，以獨特的視角去思考問題，提出與眾不同的解決方案，從而產生新穎的、獨到的、有社會意義的思維成果。只有提高了物理教師的科學素養，才能提高教師對信息技術的把控能力，充分發揮教師的創新思維，讓信息技術成為輔助教學的良好方法和手段，豐富教學方法和形式，提高學生的學習興趣，使枯燥的學習充滿活力，使學生快樂積極地學習。

（二）提高物理教師的信息素養和信息技術操作技能

21世紀是信息時代，信息素養是每個公民生存和發展必備素養之一。信息素養是指一個人足夠的元認知策略，能夠指導其對信息的獲取、評價和利用。只有提高了教師的信息素養，才能提高教師開發教學資源的能力，提高教師信息技術操作能力，熟練駕馭相關教學輔助軟件，為創造靈活多樣的教學氛圍服務。對于新時期的物理教師，尤其要培養自身的信息素養，積極學習信息技術，靈活運用各種信息技術，不僅要掌握平時的常用的教學軟件，學會制作各種電子教案和電子課件，使其服務于課堂教學以及實驗教學，同時，還要積極運用網絡技術，建立基于網絡的物理教學。

（三）完善對物理教師的管理和培訓機制

首先，將現代信息技術與物理和實驗教學相結合不是一個簡單組合拼湊，應該是一個優化、整合的過程，要做到統籌規劃，建立完善的教學、實驗管理體制。其次，要加強師資隊伍建設，制訂合理可行的學習和培訓計劃，提高教師的業務素質。最后，要加強教師教學監督工作，組成監督小組，隨時隨地參與到教學的各環節，經常聽取學生和老師的意見，及時調整教學過程中出現的問題，以不斷提高教學質量，高效合理地利用教學資源。

總之，在信息技術高度發展的今天，充分應用現代信息技術改善大學物理教學對物理教師和其他教育工作者來說既是機遇，又是挑戰。現代信息技術為我們改善教學提供了豐富的操作空間，這就需要我們教育工作者主動學習現代信息技術，提高自身的信息素養和信息操作技能，只有這樣才能優化教學資源，提高教學質量，把學生培養成具有科學素養、學習能力和創新能力的高素質人才。