二維碼在大學物理實驗教學中的應用

喬憲武，江　影

(中國計量學院 物理系,浙江 杭州 310018)

二維碼在大學物理實驗教學中的應用

喬憲武，江影

(中國計量學院 物理系,浙江 杭州 310018)

摘要：根據移動學習的特點，將通過二維碼技術引入大學物理實驗教學中，通過掃描由物理實驗教學視頻制作而成的二維碼，學生可以自主學習基礎理論、操作規程和實驗方法.

關鍵詞：移動學習；二維碼；物理實驗

1引言

移動學習(M-learning)是指利用無線移動通信網絡技術以及無線移動通信設備(如移動電話、個人數字助理PDA、Pocket PC 等)獲取教育信息、教育資源和教育服務的一種學習形式. 移動學習被認為是一種未來不可或缺的學習模式，它的概念一直在不斷變化和發展[1]. 移動學習的發展將使學生在遠程學習上更加自由.

大學物理實驗課程與其他課程相比具有一定的特殊性. 首先，課程的設計是以大學物理理論為基礎，針對相應的環節進行實驗教學，同時注重實驗的設計，在教學過程中，需要對實驗儀器進行操作，對實驗現象進行分析；其次，實驗教學有固定的實驗場所和固定的實驗儀器，不能隨時操作，隨時學習；最后，大學物理實驗的教學模式造成了理論與實驗的脫節[2-3].

2移動學習的特點

隨著互聯網技術的發展，移動學習能夠彌補理論與實驗脫節的問題. 通過二維碼技術，將實驗過程錄制的視頻資料轉化成二維碼，并且把二維碼通過多種途徑提供給學生，學生可以在任何時間和場所對實驗進行預習和復習，打通了學習過程中時間空間的限制[4]. 學生可以通過手機查找自己想要學習的實驗部分.

導向型學習中移動學習發揮重要的作用. 移動學習一般采取即學即用的靈活方式，例如，在生活或學習中遇到的問題，通過網絡搜索，找尋相應的答案，也就是通常說的現學現用. 主動學習注重的是積累和運用，但在信息爆炸的時代，大量的知識需要分類掌握，因此，選擇性的學習滿足了人們的知識需求. 學習的導向性就決定了獲取信息的手段應該快速、靈活、準確. 在大學物理實驗教學過程中，涉及到很多針對性的操作，學生們掌握知識的能力和操作水平差異很大，造成學習難點分散[5-7]. 導向性學習快速靈活的教學方式適應物理實驗教學特點.

移動學習將會成為碎片化的學習方式的重要載體. 碎片化學習是指通過零散的時間學習，或者是學習零散的知識，這兩種方式統稱為碎片化的學習. 大學物理實驗需要學生課前預習，在預習過程中，碎片化的知識很多，網絡搜索結果分類查找困難，這就需要找到相應的方法使學生快速搜索，準確掌握，提高學習效率.

移動學習改變學生從屬學習地位. 移動學習為課堂教學帶來了新鮮血液. 與傳統的教學模式相比，移動學習在實時性、交互性方面優勢明顯. 學習的主體地位由“教”轉向了“學”，改變了學生學習的從屬地位. 學生對某個知識沒有掌握時，可以借助手機等工具，迅速查找二維碼，通過視頻教材獲取需要掌握的知識，也可以借助新媒介發起討論[8].

3二維碼視頻資料在移動學習中的應用

二維碼視頻教程是最直接的學習工具，通過把繁瑣的物理實驗過程錄制成視頻資料，根據教材實驗流程，把相應部分的視頻資料編成二維碼. 學生根據教材，掃描二維碼，觀看相應部分的視頻內容.

二維碼視頻的學習貫穿到整個實驗過程. 物理實驗的預習過程是必不可少的教學環節，在預習過程中學生由于沒有接觸到相應的實驗器材，只能憑空想象其中的操作環節，造成預習效果差. 通過采用二維碼視頻，直接觀看教師相應的講解過程，學習過程輕松，理解起來透徹. 在學生上物理實驗課過程中，教師適當引導操作流程和重難點問題及注意事項，把實驗課交給學生，二維碼視頻作為參考資料便于學生糾錯和反復學習. 在課程結束后，對于課程的復習，學生可以根據自己的實際情況制作二維碼資料保存整理.

4移動教學模式在大學物理實驗運用

文獻[9]做過一項問卷調查，調查結果顯示，66.7%的學生在課前選用上網形式完成信息的獲取，這一比例大大高出了查找相關資料、與他人交流等手段. 網上現有的教學資源有限，使得學生學習效率降低[9]. 基于二維碼教學技術能夠在物理實驗這門課程當中發揮一定作用，因此方便學生學習.

二維碼學習切實符合學生的學習習慣，近幾年來使用智能手機的學生越來越多[10]，上課玩手機的現象極為突出，這也從一個側面反映出移動學習切實符合學生的學習習慣. 移動學習已經成為一種學習趨勢，學生也養成了手機上網的習慣，如何引導學生利用網絡學習課程知識，在信息高度發達的今天，成為教學工作的突破點.

學生利用課余時間，掃描物理實驗課程二維碼視頻教材，能夠輕松完成預習內容. 與抄寫預習報告相比，學生更愿意采用移動學習模式. 由于二維碼制作簡單，物理實驗可以分解成多個小的視頻教程，然后再進行二維碼制作，這樣方便學生查找相應的知識點，改變了冗長的教學視頻看不完的情況.

4G時代網絡下載資源更快捷，智能移動設備硬件環境越來越好，客觀地滿足了移動學習要求[11]. 網站上的教學資源豐富，可以免費上傳和下載，能夠適合現有學習環境. 教師可以通過手機錄制實驗課程視頻教材，實驗教材時間長短和內容要求沒有具體限制，因此操作靈活方便. 視頻教程轉化成二維碼方便可行，印刷在實驗指導書上或者放置在電子教材上方便學生查閱.

學生也可以自己制作視頻教程，針對實驗的某個環節，或實驗體會，采取文字、視頻等形式記錄下來，制作成二維碼資料，方便復習使用.

移動技術將真實環境與數字環境無縫銜接，將課堂學習環境、傳統與數字化資源及學習者之間建立了豐富的聯系. 本文提出了采用二維碼形式為新媒介的移動學習，通過利用成熟的移動網絡，將實驗操作、理論學習和課程討論緊密的聯系在一起，在教學環節上達到了時間和空間的統一.

5二維碼實驗課堂教學實踐

我們在物理實驗教學中采用二維碼視頻，所開設實驗項目的視頻都制作了二維碼，如圖1所示. 該方式已使用1年時間，涉及到34個實驗項目，面向全校所有的理工科開設物理實驗課的學生. 二維碼視頻涉及實驗理論、實驗儀器、實驗步驟、注意事項、數據處理等內容. 通過學校的BB平臺、QQ群、實驗室等，提供給學生，便于學生課前預習、課上學習、課后復習.

(a)單縫衍射的光強分布　　　　　(b)光的干涉

(c)熱機循環　　　　　　　　　(d)三線擺圖1　二維碼

以“萬用表”課程為例，對實驗過程進行二維碼編輯，涉及到的教學環節如圖2所示. 學生在物理實驗課程開始之前，掃描二維碼圖片，下載關于“萬用表”課程的預習要求，結合實驗教材撰寫實驗預習報告. 上課過程中，通過教師講解實驗注意事項，根據課程要求進行實驗，記錄實驗數據，對于大綱要求重點掌握的部分，以及容易出現問題的難點操作部分，通過二維碼掃描，進行視頻播放，做到重點掌握. 這樣避免了實驗學生多，實驗教師輔導困難的情況. 二維碼視頻編排是按照實驗步驟截成小段視頻，并注釋播放內容，節約了學生看大段視頻的時間，可以提高實驗效率.

圖2　二維碼教學流程

6結束語

目前，日本、韓國等高校運用移動教學手段已經形成規模，學生利用網絡學習已經成為一種發展潮流. 隨著移動教學的深入發展，我們也會發現存在一些問題. 例如，各學校之間網上教學資源共享不平衡；二維碼制作標準不統一；視頻資料網上審核時間長，沒有統一的管理平臺等問題. 利用現代化信息手段豐富教學課程，提高學習效率是教學工作努力的方向，而且，實驗教學從形式上更加符合移動教學的發展模式. 相信，移動學習方式會在現代教育中產生深遠的影響. 面對新形勢，我們將以物理實驗為載體，圍繞培養學生創新意識和創新能力這一主題，在物理實驗教學中創造有利的條件和環境，大膽探索，努力實踐培養符合時代特征的高素質人才[12].

參考文獻：

[1]陳丹暉,劉紅. 條形碼技術與應用[M]. 北京：清華大學出版社,2003.

[2]于繼明，張燕，蔡琳. 高校物聯網實驗室建設思路[J]. 科學大眾(科學教育),2011(3):170-171.

[3]林青松. 基于翻轉課堂的“現代教育技術”實驗課程設計[J]. 實驗室研究與探索,2014，33(1):195-198.

[4]王海平. 二維碼在現在教學中的應用討論[J]. 創新教育,2014(14):116.

[5]李瑋瑩. 云計算構架下的移動學習[J]. 實驗室研究與探索,2013，32(2):236-238，242.

[6]胡維平. 手機二維碼對大學生未來學習方式的影響與對策[J]. 教育與職業,2013(26):189-190.

[7]劉紅霞,趙尉,多召軍. 移動技術支持下課堂協作學習的設計與實踐研究[J]. 中國電化教學,2013(6):86-92.

[8]張新楠,王建民,劉樹郁. 基于Podcast+iPhone SDK 移動網絡學習平臺的設計與實現[J]. 實驗室研究與探索,2011，30(1):69-73.

[9]喬憲武. 設計性物理實驗的教學研究[J]. 教育教學論壇,2013(27):229-230.

[10]鮑松杉. 融合移動學習的大學英語教學新模式[J]. 實驗室研究與探索,2013，32(4):144-147，151.

[11]王毅. 二維條碼技術應用及標準化狀況介紹[J]. 中國標準化,2006(5):24-25，28.

[12]董匯澤,田春山,李會山. 構建新型物理實驗教學模式[J]. 實驗技術與管理,2006，23(2):11-13.

[責任編輯：尹冬梅]

Application of QR code in university physics experiment teaching

QIAO Xian-wu， JIANG Ying

(Department of Physics, China Jiliang Univiversity, Hangzhou 310018, China)

Abstract:According to the characteristics of mobile learning, the quick response (QR) code technology was useding in university physics experiment teaching. The students could study independently basical theory, operation rules and experiment methods, by scanning QR code from experimental teaching video.

Key words:mobile learning; QR code; physics experiment

中圖分類號：G642.423

文獻標識碼：A

文章編號：1005-4642(2015)05-0016-03

通訊作者：江影(1964-)，女，黑龍江哈爾濱人，中國計量學院物理系教授，碩士，從事教學理論及物理實驗教學與研究工作.

作者簡介：喬憲武(1982-)，男，河北廊坊人，中國計量學院物理系實驗師，碩士，從事物理實驗教學工作.

收稿日期：2015-02-21

資助項目：浙江省2013年高等教育課堂教學改革項目(No.kg2013164)；中國計量學院2013年度校立教改項目(No.HEX2013021)