移动学习为辅助的物理实验教学模式探索与实践

ＰＨＹＳＩＣＡＬＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＯＦＣＯＬＬＥＧＥ

大学物理实验

Ｖｏｌ.３１Ｎｏ.５Ｏｃｔ.２０１８

文章编号:１００７￣２９３４(２０１８)０５￣０１４０￣０３

移动学习为辅助的物理实验

教学模式探索与实践

白　亮∗ꎬ高　宏ꎬ马成举ꎬ李娟妮ꎬ张小真ꎬ兆　雪

(西安石油大学ꎬ陕西西安　７１００６５)

摘要:以手机、平板、电脑等为媒介的移动学习为学生提供课前预习ꎬ课堂操作ꎬ课后数据处理指

导ꎮ实现线上学生和教师、教师之间、学生之间的交流互动ꎮ同时收集学生移动学习过程的大数据并进行分析ꎬ进一步改进移动学习资源内容ꎬ优化传统课堂教学内容ꎬ提高学生学习效率和课程的教学质量ꎮ关

键

词:移动学习ꎻ物理实验ꎻ教学模式

文献标志码:Ａ

ＤＯＩ:１０.１４１３９/ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｎ２２￣１２２８.２０１８.０５.０３４

中图分类号:Ｇ６４２.０

　　信息技术对教育发展具有革命性影响ꎬ高等教育信息化是促进高等教育改革创新和提高质量的有效途径是教育信息化发展的创新前沿[１]ꎮ基于移动端的教育资源和平台的研究与开发将是教育信息化建设的新课题[２]ꎮ通过探索和实践逐步建立和完善以传统教学为主、移动学习为辅助手段的物理实验教学模式ꎮ

１　物理实验移动学习教学模式探索

１.１　移动学习的形式

移动学习是一种在移动计算设备帮助下的能够在任何时间、任何地点发生的学习ꎬ移动学习所使用的移动计算设备必须能够有效地呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向交流[３]ꎮ通过移动学习项目的调研总结认为移动学习可实现:①学生的注意力和自信心得到极大的增强ꎻ②增强学生的ＩＣＴ技能ꎻ③增强家校联系ꎻ④带来学生更好的社会性交互[４]ꎮ具体到物理实验课程上形式包括图文、微视频、二维动画、三维动画、虚拟仿真、在线互动交流ꎮ针对物理实验课程原理部分的电路、光路等ꎬ操作部分的连线、实验设备的调整等都可以很直观的表现出来ꎮ学习者可以通过移动设备随时随地进行物理实验课程内容的选择学习(预习、操作、数据处理)ꎮ

１.２　物理实验移动学习内容

物理实验课程学习分为课外和课内两部分ꎮ课外主要是课前预习和课后数据处理ꎻ课内包括课堂预习、课堂操作ꎮ学习者要在有限时间内完成实验内容ꎬ这几个环节要联系紧密ꎬ不能脱节ꎮ移动学习端的内容按照这四部分进行设计ꎬ并放入相应的学习资源(图文、视频、动画、仿真)ꎮ针对课外学习教师在移动学习端要起到引导作用ꎬ每次课前发布本次学习内容和前一次实验中的问题进行强调ꎬ学习者在课外进入移动学习端进行学习ꎬ出现问题可以在线进行交流解决ꎬ为实验的下一步学习做好准备(如图１)ꎮ针对课内学习ꎬ学习者可以通过移动学习内容完成实验仪器熟悉和操作过程ꎬ遇到问题可以和教师在课堂进行交流解决ꎮ

图１　物理实验移动学习流程

１.３　学生移动学习过程的大数据统计分析

物理实验课程的数字化建设应该满足学生个性化的自适应学习ꎬ要能提供数据进行数据挖掘和学习分析[５]ꎮ这里的数据挖掘指移动学习情况的反馈ꎬ可以借鉴购物网站对消费者消费过程

收稿日期:２０１８￣０４￣２７

基金项目:国家自然科学基金项目(１１３０４２４６)ꎻ陕西省自然科学基金(２０１３ＪＫ１１０１)ꎻ西安石油大学校级教学改革研究立项项目

(０３０９/１３１０５００３０)ꎻ西安石油大学２０１７年校级在线开放课程建设项目ꎮ

∗通讯联系人

移动学习为辅助的物理实验教学模式探索与实践

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的数据分析形式ꎬ将学习者移动学习过程的浏览痕迹(如:浏览量、访问次数、访问时间、时长、页面停留长度、学习的活跃程度等)进行数据分析(如图２)ꎬ结合教师课堂教学和在线交互的反馈ꎬ

不断完善传统课堂教学、移动学习、学习过程数据采集与分析的物理实验学习系统提高移动学习和传统教学的精准性ꎬ同时对于学习者的考评也有一定的参考价值ꎮ

图２　移动学习数据统计表

２　物理实验移动学习解决的主要

问题

　　传统物理实验教学主要是基于物理实验教材和课堂教学ꎬ以这种方式学习ꎬ效率相对较低ꎬ不能满足所有学生的需求[６]ꎬ主要存在以下几方面的问题ꎮ

２.１　课前预习和课后数据处理

学习者大多是有课前预习的愿望ꎬ但是往往没有太多时间ꎮ这就对移动学习的脚本有很高的要求ꎬ做到内容精炼、准确ꎬ顺应当下学习者短时间就要出成绩、见效果的特点ꎬ提高其学习积极性ꎬ让学习者能随时、随地通过互联网对教学资源浏览完成学习过程ꎬ提高学习效率ꎮ２.２　学生和教师的交流互动

实验课有别于其他理论课程ꎬ既有理论讲解又有实践操作ꎬ通过自主的移动学习遇到的问题相对多一些ꎬ如果问题不能得到及时解决ꎬ会影响学习的积极性和兴趣ꎻ也有部分学生课堂不好意思去问ꎬ或是自己没有做好实验准备ꎬ怕自己的问题过于简单等等ꎮ移动学习的虚拟平台可以通过互联网进行互动交流ꎬ解决问题ꎬ在一个虚拟环境里会让学习者更加畅所欲言ꎬ提高学习效率和积极性

２.３　学生自主学习反馈

随着互联网的不断发展ꎬ有很多的在线学习资源ꎬ但对于自主学习主体的情况ꎬ即学习者能学到什么程度很少得到反馈ꎮ通过对学习者学习过

程数据采集与分析(在线时间、浏览次数、页面停留时间等)ꎬ可以深入了解整个在线的学习过程ꎬ使学习者移动学习的情况得到反馈ꎬ从而设计更合理的传统教学活动ꎬ优化移动学习过程中的教学资源ꎮ

３　物理实验移动学习应用实践

目前我校已经将部分实验项目的移动学习内容制作了手机在线阅读(如图３)ꎬ课前教师可以通过社交软件ＱＱ、微信将学习内容分享给学生ꎬ课内每一个实验项目的二维码放置在实验台ꎬ可充分利用移动设备的普及性和便捷性[７]ꎬ随时扫描使用ꎮ经过一学期８个实验项目ꎬ５个班级(１５０人)的使用ꎬ总浏览量５４００多次ꎬ总访问人数３６００多人ꎬ每个项目的浏览量６００￣９００次ꎬ获得学生的信息反馈３００多条ꎮ通过使用移动学习资源学生在课外有了和老师的交流ꎬ课前有了预习的指导ꎬ课内操作能力也有了明显提升ꎬ课后的数据处理也有了参考ꎮ同时ꎬ预习课教师讲授内容减少ꎬ留下时间学生进行仪器熟悉操作ꎬ操作课教师可以留有更多时间解决学生遇到的问题或是仪器故障ꎬ课后数据处理的问题也可以在线及时得到解决ꎬ并且教师之间、学生之间也可以进行在线的教学活动ꎮ通过一学期的尝试ꎬ整个学习和教学过程效果良好ꎬ提升了学习效率和后续跟踪大数据的获取ꎬ也针对一个实验项目尝试性的让学生使用移动学习该资源完全独立预习、操作、做数据ꎬ最终也有部分学生在没有教师指导下完成

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移动学习为辅助的物理实验教学模式探索与实践

了实验项目ꎮ后续会进一步完善移动学习内容ꎬ形式上采用丰富的图、视频、动画等ꎬ增加学习的趣味性ꎬ提高积极性ꎮ

　　移动学习物理实验项目的完整过程ꎬ同样可以获得该项目学生的总浏览量ꎬ日浏览量、学习时间ꎬ学习时长ꎬ学习中某个页面的停留时间等数据ꎬ通过这些数据ꎬ可以了解学生的学习习惯、学习特点、在线学习过程哪些地方有难度、有问题ꎬ这样在课堂教学上可以很准确的划分强调内容ꎬ重难点内容ꎬ忽略内容ꎬ提高课堂效率ꎬ也可以制作出更适合学生的在线学习应用软件ꎮ

以移动学习为辅助的教学模式相对有实践环节的课程同样可以借鉴ꎬ获得学生移动学习过程中的数据并记录ꎬ通过专业教师团队的分析评价ꎬ也可以指导课堂教学的内容及方式ꎬ最终提高课程教学质量ꎮ参考文献:

图３　物理实验移动学习内容界面

[１]　教育部教育信息化十年发展规划(２０１１￣２０２０年)[２]　ＭａｃｌｓａａｃＤ.ｉＯＳｐｈｙｓｉｃｓｌｅａｒｎｉｎｇａｐｐｓ(ｆｏｒＡｐｐｌｅ[３]　毕海涛.智能手机让物理学习更精彩.物理教学探讨[４]　李玉顺.移动学习的现状与趋势[Ｊ].中国信息技术[５]　刘军山.以能力培养为导向改革大学物理实验教学[６]　马宁生.大数据背景下的大学物理实验教学改革[７]　李娟妮.基于二维码技术的物理实验开放平台[Ｊ].

物理实验ꎬ２０１６ꎬ３６(１０):２７￣２９.[Ｊ].物理实验ꎬ２０１６ꎬ３６(１２):２６￣３０.[Ｊ].实验技术与管理ꎬ２０１４ꎬ３１(４):１８９￣１９１.教育ꎬ２００８(３):９￣１１.[Ｊ].２０１１(４３０):６４￣６６.２０１２ꎬ５０:６１.

[Ｚ].中共中央国务院印发ꎬ２０１２.

ｐｒｏｄｕｃｔｓｉＰｈｏｎｅꎬｉＰｏｄＴｏｕｃｈꎬｉＰａｄ)[Ｊ].Ｐｈｙｓ.Ｔｅａｃｈꎬ

４　理论及实践意义

传统教学和移动学习的教学效果往往是在整个教学过程中根据学生的反应或是学生成绩或是教师自身主观的感受来进行评价ꎮ对学生在使用教学资源(互联网移动学习)学习的整个过程则少有做出评价ꎮ借鉴互联网购物网站ꎬ对消费者的整个购买过程进行分析评价ꎬ网站会统计出消费者的浏览量ꎬ地域分布、消费档次、消费时间等数据进行分析统计ꎬ对商家选择商品ꎬ商品定价等各方面都有理论依据ꎮ

ＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄＰｒａｃｔｉｃｅｏｎＭｏｂｉｌｅＬｅａｒｎｉｎｇａｓＡｕｘｉｌｉａｒｙ

ＭｅａｎｓｏｆＰｈｙｓｉｃｓＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＴｅａｃｈｉｎｇＭｏｄｅ

ＢＡＩＬｉａｎｇ∗ꎬＧＡＯＨｏｎｇꎬＭＡＣｈｅｎｇ￣ｊｕꎬＬＩＪｕａｎ￣ｎｉꎬＺＨＡＧＮＸｉａｏ￣ｚｈｅｎꎬＺＨＡＯＸｕｅ

(Ｘｉ’ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａａｎｘｉＸｉ’ａｎ７１００６５)

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｍｏｂｉｌｅｌｅａｒｎｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅꎬｔａｂｌｅｔꎬｃｏｍｐｕｔｅｒａｎｄｏｔｈｅｒｍｅｄｉａｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｓｔｕｄｅｎｔｓｇｕｉｄａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｐｒｅ￣ｃｌａｓｓｐｒｅｖｉｅｗꎬｃｌａｓｓａｃｔｉｏｎꎬａｆｔｅｒ￣ｓｃｈｏｏｌｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ.Ｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｔｕｄｅｎｔｓａｎｄｔｅａｃｈｅｒｓꎬｔｅａｃｈｅｒｓａｎｄｓｔｕｄｅｎｔｓ.Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｔｈｅｄａｔａｏｆｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｍｏｂｉｌｅｌｅａｒｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｃａｎｂｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄꎬＦｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅꎬｉｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｍｏｂｉｌｅｌｅａｒｎｉｎｇｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｏｐｔｉ￣ｍｉｚｅｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃｌａｓｓｒｏｏｍｔｅａｃｈｉｎｇ.Ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｌｅａｒｎｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｔｅａｃｈｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｃａｎｂｅｉｍ￣ｐｒｏｖｅｄ.

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｍｏｂｉｌｅｌｅａｒｎｉｎｇꎻｐｈｙｓｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔꎻｔｅａｃｈｉｎｇｍｏｄｅ