新媒體對高校物理實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)模式的影響研究

龔海萍

(青海民族大學(xué)，青海 西寧 810007)

1 引言

信息化時代新媒體信息技術(shù)在教學(xué)中發(fā)揮的作用越來越大，越來越多的高校開始嘗試結(jié)合新媒體信息技術(shù)開始教學(xué)，并嘗試性將這一技術(shù)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)等實(shí)踐教學(xué)領(lǐng)域[1,2]。對比傳統(tǒng)教學(xué)模式，新媒體環(huán)境下的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有諸多優(yōu)勢，可以解決傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)中存在的諸多問題，如微課網(wǎng)課等教學(xué)手段也存在一定局限性，因此需要對傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題、新媒體環(huán)境下物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的影響等進(jìn)行分析，從而更好地制定物理實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)策略[3,4]。

2 高校物理實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備老舊

各個高校物理實(shí)驗(yàn)室都存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備老舊的問題，設(shè)備老舊使得部分實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生合作完成，有些實(shí)驗(yàn)甚至無法完成，還有些實(shí)驗(yàn)可能存在一定的實(shí)驗(yàn)安全風(fēng)險。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備老舊是一個老生常談的問題，但由于教學(xué)經(jīng)費(fèi)等限制各個高校都沒有將解決實(shí)驗(yàn)室設(shè)備老舊問題作為首要任務(wù)。當(dāng)然，隨著信息技術(shù)以及新媒體技術(shù)等的普及，虛擬實(shí)驗(yàn)在物理實(shí)驗(yàn)中也快速普及，但覆蓋的高校依然較少，MATLAB 等軟件在學(xué)生群體中的使用還需要在更多高校推廣。

2.2 實(shí)驗(yàn)過程無人監(jiān)督

物理實(shí)驗(yàn)雖然有教師指導(dǎo)，但由于學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)度不同，教師不能對每一個學(xué)生進(jìn)行監(jiān)督，這使得物理實(shí)驗(yàn)中有很多學(xué)生習(xí)慣性渾水摸魚，而這些渾水摸魚的學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報告要么是自己編寫數(shù)據(jù)，要么抄襲他人的實(shí)驗(yàn)報告，最終導(dǎo)致物理實(shí)驗(yàn)難以發(fā)揮應(yīng)有的效果。

2.3 實(shí)驗(yàn)前后無人指導(dǎo)

通常學(xué)生的實(shí)驗(yàn)資料僅僅是一本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，指導(dǎo)書甚至可能是學(xué)校自行編寫。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前后只能根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對于實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)過程等往往在上課前都是一知半解。物理實(shí)驗(yàn)結(jié)束后同樣如此，學(xué)生往往拿著實(shí)驗(yàn)結(jié)果去撰寫實(shí)驗(yàn)報告，這個過程基本無人指導(dǎo)，雖然通過網(wǎng)絡(luò)上已有的實(shí)驗(yàn)報告大部分學(xué)生都可以撰寫完成實(shí)驗(yàn)報告，但對物理實(shí)驗(yàn)以及物理原理的認(rèn)識依然不深。

3 新媒體對高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的影響

3.1 積極影響

3.1.1 高校物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)課的出現(xiàn)

新媒體最大的特點(diǎn)就是依托移動互聯(lián)網(wǎng)打破信息傳播的空間限制，這使得高校物理實(shí)驗(yàn)僅局限于校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室有限教學(xué)資源和空間的窘迫，使得每一個學(xué)生都可以通過網(wǎng)課獲得物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)課教師的針對性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。另外，高校物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)課的出現(xiàn)也減輕了高校物理實(shí)驗(yàn)教師教學(xué)指導(dǎo)的負(fù)擔(dān)，使得在眾多學(xué)生都需要實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)時可以自由選擇觀看網(wǎng)課視頻尋找答案，極大地提高了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。

3.1.2 豐富物理課堂教學(xué)內(nèi)容

相比于傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)課程，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)還可以以更豐富的形式出現(xiàn)。如結(jié)合VR 以虛擬現(xiàn)實(shí)的方式讓學(xué)生模擬進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)打破物理實(shí)驗(yàn)的空間限制。又由于物理實(shí)驗(yàn)本身可能存在一定危險性，傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中會盡可能避免與這些存在危險風(fēng)險的物理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生交集，導(dǎo)致學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)風(fēng)險性認(rèn)識不足，不利于實(shí)驗(yàn)安全教育的真正推廣。而通過虛擬物理實(shí)驗(yàn)設(shè)置一定的實(shí)驗(yàn)失敗風(fēng)險條件，可以讓學(xué)生清醒地認(rèn)識實(shí)驗(yàn)失敗可能產(chǎn)生的后果。另外，傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)很少與MATLAB 等軟件產(chǎn)生交集，而新媒體物理實(shí)驗(yàn)可以通過數(shù)學(xué)建模對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行描述，學(xué)生也可以通過MATLAB 進(jìn)行簡單的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M，進(jìn)一步豐富學(xué)生結(jié)合模擬軟件自行進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的能力。

3.1.3 提高學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力

網(wǎng)課微課等教學(xué)方式終究需要學(xué)生自我學(xué)習(xí)才能發(fā)揮作用，學(xué)生需要具有一定的學(xué)習(xí)自覺，需要有終身學(xué)習(xí)的觀念才能讓微課教學(xué)取得不錯的教學(xué)效果。事實(shí)上，結(jié)合新媒體的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有助于學(xué)生盡可能根據(jù)自己的風(fēng)格尋找學(xué)習(xí)資源，這有助于學(xué)生自由制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，自由完成學(xué)習(xí)任務(wù)。并且，提高學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力也有助于學(xué)生學(xué)習(xí)其他課程，有助于學(xué)生獨(dú)立自主地完成物理實(shí)驗(yàn)。

3.2 消極影響

3.2.1 教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)不突出

新媒體下物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)以網(wǎng)課微課為主，學(xué)習(xí)環(huán)境以學(xué)生自學(xué)為主。這使得學(xué)生的學(xué)習(xí)過程沒有專人監(jiān)督，學(xué)習(xí)效果會隨著網(wǎng)課時間的增長而大打折扣。因此，包括物理實(shí)驗(yàn)課程在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)課程都以較短的時間出現(xiàn)。通常在10-20 分鐘左右。課程教學(xué)的內(nèi)容少，覆蓋知識點(diǎn)單一，教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)不突出，教學(xué)深度嚴(yán)重不足。加上不同教師制作的課程和課件質(zhì)量不一，學(xué)生雖然能夠適應(yīng)新媒體教學(xué)模式，但未必能夠通過課程將各個知識點(diǎn)融會貫通。物理實(shí)驗(yàn)依然需要學(xué)生通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)加深其對物理知識的認(rèn)識和理解，實(shí)驗(yàn)依然是物理教學(xué)中不可避免的實(shí)踐環(huán)節(jié)。

3.2.2 教學(xué)內(nèi)容缺少連貫性

從教學(xué)內(nèi)容上看，新媒體下物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容缺少連貫性。一方面，課時限制使得教學(xué)內(nèi)容局限于10-20 分鐘內(nèi)，教師需要在短時間內(nèi)將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理等進(jìn)行講解。另一方面，高校物理實(shí)驗(yàn)本身就是為物理學(xué)習(xí)服務(wù)，實(shí)驗(yàn)的本身是為了加深學(xué)生對物理知識的認(rèn)識和理解，這就注定了應(yīng)用不同物理知識的各個實(shí)驗(yàn)之間很難有較大聯(lián)系。

3.2.3 降低了學(xué)生獨(dú)立思考的空間

由于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻的講解內(nèi)容足夠細(xì)致，大部分學(xué)生只要根據(jù)視頻指導(dǎo)就可以輕松完成實(shí)驗(yàn)。這種情況下學(xué)生甚至不需要理解物理實(shí)驗(yàn)原理就可以完成實(shí)驗(yàn)，使得學(xué)生即使完成實(shí)驗(yàn)也達(dá)不到學(xué)習(xí)的效果。事實(shí)上，即使如此也有很多學(xué)生不愿意自主完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生抄襲實(shí)驗(yàn)報告蒙混過關(guān)的情況依然存在。

4 新媒體應(yīng)用下高校物理實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)模式分析

4.1 課堂教學(xué)前的應(yīng)用

新媒體環(huán)境下，學(xué)生可以通過課前觀看教學(xué)視頻對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，這是傳統(tǒng)教學(xué)無法實(shí)現(xiàn)的。高校物理實(shí)驗(yàn)課課前預(yù)習(xí)主要有兩方面內(nèi)容，一方面是實(shí)驗(yàn)相關(guān)物理原理的介紹，一方面是實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作及注意事項(xiàng)介紹，這兩項(xiàng)都是學(xué)生實(shí)驗(yàn)前就應(yīng)該知曉的內(nèi)容。另外，課前預(yù)習(xí)還讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方向有了大致的了解，可以極大地提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的效率。由于部分學(xué)生在觀看課前視頻后也會觀看具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，這使得部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中更加清楚實(shí)驗(yàn)流程，更容易完成物理實(shí)驗(yàn)，并將多余的時間用于實(shí)驗(yàn)報告等的撰寫。課前教學(xué)中還可以增加基于MATLAB 的仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生更早接觸MATLAB 這一模擬實(shí)驗(yàn)建模工具，讓學(xué)生適應(yīng)虛擬實(shí)驗(yàn)場景。

4.2 課堂教學(xué)中的應(yīng)用

新媒體下物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用則相對更加豐富，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：1）實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)教學(xué)。由于可以以微課地形式全程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程教學(xué)，學(xué)生可以通過反復(fù)觀看實(shí)驗(yàn)教學(xué)微課視頻掌握各個實(shí)驗(yàn)步驟，中途學(xué)生可以對不理解的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行暫停，重復(fù)觀看后再進(jìn)行實(shí)際操作。2）實(shí)驗(yàn)動態(tài)監(jiān)督?，F(xiàn)代信息技術(shù)環(huán)境下，實(shí)驗(yàn)室一般都裝有攝像頭，學(xué)?？梢酝ㄟ^智能識別技術(shù)對實(shí)驗(yàn)室情況進(jìn)行監(jiān)督，捕捉學(xué)生是否有認(rèn)真進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，通過這種方式對學(xué)生進(jìn)行監(jiān)督可以減輕教師教學(xué)監(jiān)督壓力，并對這些不認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的學(xué)生進(jìn)行單獨(dú)教育。3）讓學(xué)生錄制實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻并進(jìn)行講解。根據(jù)費(fèi)曼學(xué)習(xí)方法，最好的學(xué)習(xí)方法就是讓學(xué)生用自己的話教給其他學(xué)生，通過“溫故而知新”鞏固學(xué)習(xí)效果。讓學(xué)生錄制實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻不僅能夠讓學(xué)生更加認(rèn)真對待實(shí)驗(yàn)，也可以將其中的優(yōu)秀作品作為下一屆學(xué)生的微課學(xué)習(xí)資料，減輕教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻的準(zhǔn)備和錄制負(fù)擔(dān)。4）準(zhǔn)備一些教科書實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以外的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。由于學(xué)生事先進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，課堂上又可以通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，大部分學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后都有很長一段時間無所事事。此時，教師可以通過可選實(shí)驗(yàn)的方式讓學(xué)生進(jìn)行更多的物理實(shí)驗(yàn)?？蛇x實(shí)驗(yàn)一般是課程實(shí)驗(yàn)的進(jìn)階版本，要求學(xué)生更深刻地掌握物理原理和實(shí)驗(yàn)儀器的實(shí)驗(yàn)?？蛇x實(shí)驗(yàn)同樣有視頻教學(xué)指導(dǎo)，但其中的很多實(shí)驗(yàn)參數(shù)都會進(jìn)行調(diào)整，學(xué)生需要根據(jù)教師要求調(diào)整的參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

4.3 課后考核評價方面的應(yīng)用

考核評價是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的重要途徑，新媒體下物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課后考核評價主要有以下幾個方面：1）MATLAB 虛擬實(shí)驗(yàn)考核。對于大部分物理實(shí)驗(yàn)，都可以通過MATLAB 進(jìn)行模擬，教師應(yīng)要求學(xué)生掌握通過MATLAB 進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方式，為后續(xù)自主進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)建模奠定基礎(chǔ)。學(xué)生需要通過自己的電腦進(jìn)行MATLAB 虛擬實(shí)驗(yàn)并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理后交給助教審核。2）習(xí)題考核。雖然學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)更深刻地理解了相關(guān)物理原理，但對于其具體應(yīng)用可能依然局限于有限的幾個背景。因此，在實(shí)驗(yàn)后趁熱打鐵，給學(xué)生布置物理習(xí)題作業(yè)同樣是一種加強(qiáng)和鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)成果的方法。3）實(shí)驗(yàn)報告審核。雖然通過攝像頭可以動態(tài)監(jiān)督學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐情況，但依然會有部分學(xué)生習(xí)慣性抄襲其他學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報告。教師應(yīng)讓助教檢察學(xué)生實(shí)驗(yàn)報告的獨(dú)立完成情況，避免學(xué)生實(shí)驗(yàn)報告抄襲造假。4）故意在部分實(shí)驗(yàn)課程中增加錯誤，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)錯誤。很多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中總是會默認(rèn)書本或教學(xué)視頻就一定是正確的，而物理實(shí)驗(yàn)不應(yīng)有這樣的想法。教師可以通過設(shè)置錯誤的物理實(shí)驗(yàn)步驟等方式設(shè)置陷阱，讓學(xué)生通過自身對物理知識的理解去發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤，這也是對學(xué)生質(zhì)疑能力的一種考核。

4.4 課程資源的管理應(yīng)用

新媒體環(huán)境下物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源會隨著時間的推進(jìn)而越來越豐富，因此也需要對這些課程資源教學(xué)管理。課程資源的管理應(yīng)用主要有以下幾個方面：1）學(xué)生視頻觀看數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析。雖然給為學(xué)生提供了教學(xué)視頻資源，但學(xué)生能否很好地應(yīng)用這些資源依然存在一定困難。高?？梢越Y(jié)合學(xué)生視頻下載數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，一方面分析哪些學(xué)生經(jīng)常不下載視頻，并對這些學(xué)生予以提醒；另一方面則需要分析哪些課程視頻下載量較少，并對這些視頻的視頻教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。2）多元化教學(xué)資源選擇。由于高校輔導(dǎo)物理實(shí)驗(yàn)的教師不止一個，學(xué)校可以讓這些教師都錄制物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻，讓學(xué)生自由選擇實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)視頻，通過這種方式達(dá)到學(xué)校資源多元化利用的目的。3）充分利用網(wǎng)絡(luò)作業(yè)等作業(yè)方式，并結(jié)合相應(yīng)的攝像頭對學(xué)生的作業(yè)完成過程進(jìn)行監(jiān)督。網(wǎng)絡(luò)作業(yè)主要以選擇題為主，但也可以有填空題、判斷對錯題以及計(jì)算題。教師可以通過學(xué)生的作業(yè)回答情況調(diào)整理論課程教學(xué)策略。讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)理論有更深的理解。4）考察學(xué)生通過MATLAB 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的能力。MATLAB 是學(xué)生未來進(jìn)行建模和分析的重要工具，考察該能力有助于學(xué)生更加重視計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)，幫助學(xué)生建立對數(shù)學(xué)建模、物理建模等的認(rèn)識。具體考察方式以獨(dú)立隨機(jī)完成三個模擬實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，同時考察學(xué)生對實(shí)驗(yàn)中各個參數(shù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的認(rèn)識，以確定學(xué)生是否真實(shí)理解相應(yīng)的物理實(shí)驗(yàn)原理。

5 結(jié)語

整體上看，新媒體以及信息技術(shù)可以給物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來諸多改變，但技術(shù)無法改變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的態(tài)度最終決定了學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)中獲得什么。同時，教師也不能過于依賴網(wǎng)課微課等新媒體教學(xué)手段，與學(xué)生進(jìn)行必要的溝通可以讓教師了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)中存在的問題，有助于學(xué)生充分了解教學(xué)中存在的不足，幫助學(xué)生建立對物理實(shí)驗(yàn)的重視。由于客觀因素等原因，高校物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備老舊很難在短時間內(nèi)得到改進(jìn)，物理實(shí)驗(yàn)課程教師應(yīng)懂得靈活變通，通過MATLAB 等模擬實(shí)驗(yàn)平臺完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，促使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和使用MATLAB 分析和解決問題。