《大学物理》系统化扩展知识库的建立

2022-09-15

高等教育要求大学生具有一定的拓展精神和独立自主学习的能力, 而在知识的掌握上不仅仅是要学会书本、教材中的理论、方法, 更要深入地领会知识的发展水平、应用领域, 但从目前的情况看, 大学生往往只抓住书本不放, 深挖熟究, 以达到“会做题, 能考试”的目的。也就是说把知识单纯生硬地看做是“死”的东西, 这样不利用他们在走上工作岗位后对知识的融会贯通、灵活运用。特别是对于像《大学物理》这样的基础课, 仿佛离具体的工作太远, 感觉学的很多东西将来大部分都用不上。所以, 有必要在课堂传授之外, 扩展学生的认识水平和知识宽度, 提高对大学物理知识与未来实际生活、工作联系的紧密程度。从目前的研究情况看, 有一些相关拓展视野的报道, 比如, “加强物理学史教育”等, 但这些研究仅从某一方面进行了一定的“改进”, 对大学物理课堂打了几个“补丁”, 没有形成基于系统化的, 针对《大学物理》的全面的扩展知识体系。从所查找到的资料看, 尚未见有这方面的报道, 而相关的报道也不多见。

1 建立《大学物理》系统化扩展知识库的意义

《大学物理》系统化扩展知识库的含义:围绕《大学物理》教学内容中的每个知识点, 补充与之相关的知识, 形成一个比较完整, 相对独立的知识单元, 再将所有这样的知识单元连接起来成为一个包含大量物理知识的数据库。

《大学物理》作为一门基础课, 学习起来难免有枯燥之感, 通过建立系统化的知识扩展库, 能够调动学生们的学习热情, 使他们认识到物理知识的广泛的应用领域, 以及与工作、生活的紧密联系, 从而不断提高学习质量。

《大学物理》系统化扩展知识库是与《大学物理》教学要求彼此呼应的, 从教学内容的一个个知识点出发, 反过来又服务于每个知识点。同时又不同于以往某一方面的扩展, 而是一个系统的知识。另一方面, 由于所要建立的扩展知识库最终是以课件的形式出现, 从形式上讲是动态的, 随着时代的发展和社会的进步, 库中的内容可以随意删减。任课教师在根据教学实际维护知识库的同时, 也能够不断提高自身素质, 提高教学水平。

2 建立《大学物理》系统化扩展知识库的目标

根据东北电力大学《大学物理》的教学内容, 客观恰当地划分若干知识节点, 围绕这些节点查找相关扩展知识作为基础材料, 并对其进行整理, 形成课件文本, 最后根据文本制作扩展知识库课件;通过在实践中的应用, 总结、修改, 确定初步的知识库课件。

3 建立《大学物理》系统化扩展知识库的具体步骤

(1) 调查分析目前东北电力大学《大学物理》课的教学内容, 划分知识点。即质点运动学、质点动力学、功能、动量角动量、刚体、相对论、机械振动、机械波、分子运动论、热力学、静电场、导体、电介质、稳恒磁场、磁介质、电磁场、光的干涉、光的衍射等18个大项, 每个大项中再划分出更细的小项, 如刚体部分就被划分为刚体的平动、转动、刚体转动的角速度及角加速度、匀变速转动的公式、力矩、转动定律、转动惯量、平行轴定理、刚体的角动量、刚体定轴转动角动量定理、刚体定轴转动角动量守恒定律、力矩的功、转动动能、刚体定轴转动动能定理等14个小项, 所有知识点共计201个小项。 (2) 设计知识库结构。这里所说的结构可以理解为知识库的内容分类和表现形式。在内容上包含有相关人物介绍, 该知识点在科学技术、生活中的应用, 知识点可能在未来科学生活中的应用, 围绕该知识点的纵深知识, 目前的研究水平等;在表现形式上是多种多样的, 包括文字、图片、动画、有声音像、演示文档等。为了引起学生的兴趣, 更多地以“动”为主, 动静结合, 以“图”为主, 图文并茂的表现形式。 (3) 围绕知识点查找相应的内容。尽可能多地按照知识点查找出丰富、全面的相关知识, 既可以是科普的, 也可以是学科前沿的。比如, 针对“相对论”这个知识点, 在查找知识库扩展内容时, 不仅有代表人物爱因斯坦的生平简介、照片, 还包括了广义相对论和狭义相对论的发展历程, 以及大量的与相对论理论相关的知识, 特别地还收集到了如“时间延迟”等学生感兴趣的小故事、小实验等。 (4) 整理、优化扩展知识库内容, 制作课件。前期收集的知识点素材是纷繁复杂的, 需要按照设计进行合理科学的统筹优化, 分出主次详略, 整理出可用知识库的必要材料, 按照整个知识库的结构安排, 重新进行编排, 形成大学物理教学课件的文本, 然后精心制作符合实际教学要求的课件。在课件制作的过程中, 我们注意了“链接”关系的利用, 特别是对那些延伸度较大或内容较多的扩展知识库内容都以“链接”方式进行了处理。这样做的好处是既实现了对扩展知识库内容的充分利用, 引导学生进一步学习, 又不会占用太多的课堂时间。