二維碼技術在高校物理學科的應用研究

陳艷芳 陳美坤 韋彩英 鄭明藝

【摘要】隨著信息社會的發展，二維碼技術作為全新的自動識別技術，因其不可替代的功能和優勢越來越多地應用于生活的方方面面。隨著教育教學的改革創新，旨在將二維碼技術引進高校教育中，研究二維碼技術在學校教育教學領域對學生學習、生活以及自身發展的影響，對學校教育教學改革創新的影響，對學校持續發展的影響。根據我校實際教學情況，通過發放調查問卷以及隨堂跟蹤教學，調查我校學生在物理實驗上的教與學情況。為我校的物理教學提供創新方式，并研究如何通過二維碼技術為我校的物理教學提高教學質量。

【關鍵詞】二維碼 教育教學 創新方式

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）02-0026-02

引言

2017年“兩會”中教育部強調高校授課方式的改革，力薦圍繞線上線下開展，線上運用好網絡和信息化手段。現如今，智能手機已經能很好地結合圖像識別技術、圖像二值化加密解密技術對二維碼進行掃描識別，手機和二維碼已經融入到學生生活的方方面面，可以說它們已經成為人們生活的必需品了。二維碼具有信息容量大、編碼范圍廣、容錯能力強、譯碼可靠性高、成本低，制作簡單，持久耐用等優點，被廣泛應用于日常生活學習中。將二維碼技術引入學校教育教學中，順應教育的改革創新，對教師的教與學生的學都進行了改革，在教與學的過程當中，教師提供二維碼，學生通過掃一掃二維碼就能夠進行拓展知識，查找資料，網上學習等。學生在學習過程中遇到的難題，可以通過掃一掃二維碼進行解答。二維碼技術在高校教育教學領域中的應用，開創出一種新型的教與學模式，教師在授課過程中越來越輕松，學生在學習知識的中會更加自主。為探究二維碼授課的成效，本文從自身學校的特點和實際情況出發，圍繞二維碼技術應用于高校物理實驗教學進行針對性的調查研究。

一、研究設計

本文提出的物理實驗改革設計方案將二維碼技術這種新的教學模式與傳統教學相結合，創造了一種新的教學模式：“二維碼技術+師生互動+面授”。探究的主要過程是：

第一，課前，采用二維碼與傳統實驗指導卡結合制作出一份有二維碼的實驗指導卡，再制作一份無二維碼的實驗指導卡。

第二，課堂上進行分組教學，有二維碼實驗指導卡的小組，學生通過觀看實驗步驟視頻演示進行學習，老師不再進行實驗原理的講解以及操作部分的演示，而只進行答疑解惑，實現一對一的指導，協作學生完成實驗，培養學生的獨立探索能力。無二維碼實驗指導卡的小組，將使用傳統的面授型教學。

第三，課后，學生完成數據的分析和提交實驗報告。

第四，測驗，沒有書本和實驗指導卡的前提下，通過測試來體現學生的學習質量。

第五，問卷調查，統計數據，分析結果。

二、調查對象和方法

1.調查方法采用跟蹤調查與問卷調查相結合。

追蹤調查法是對某一調查對象長期連續不斷地跟蹤調查。用這一方法可以獲取學生學習的動態信息，把握、分析其內在運動規律性，克服一般調查方法的靜態性，可以驗證以往調查的準確性，了解決策實施情況，提供反饋信息，修改和完善決策。問卷調查是一種發掘事實現況的研究方式，最大的目的是搜集，累積某一目標族群的各項科學教育屬性的基本資料，可分為描述性研究及分析性研究兩大類。

2.調查對象為大二年級物理學專業學生，共99人，男女比例基本均衡。共發放問卷99份，回收有效問卷共82份。

3.調查內容包括問卷、課堂表現和測驗。問卷立足于學生的實際情況，設計了30道問題，了解學生在實驗過程中遇到的問題和實際感受。

部分問卷內容和數據統計情況如下圖所示：

經過問卷數據分析，將二維碼的優勢與物理實驗教學進行結合，有利于提高學生的動手能力和合作能力。但也還存在一些學生因為擔心個人信息泄露而拒絕使用，加上教室的無線網絡暫時還沒全覆蓋，一定程度上影響了教學效果。然而在本次問卷中也收集到其他很多有利信息，協助我們在后面實施過程當中避免很多不必要的麻煩。

三、二維碼技術在物理學科教學中的研究現狀

1.傳統的物理實驗教學方式

普通物理實驗是高校物理學科學生的必修基礎課程之一，普通物理實驗不但讓學生所學知識能夠理論聯系實際，而且對于培養學生的動手能力、分析問題和解決問題能力以及創新能力都有重要的作用。傳統高校的物理實驗課的教學形式主要是：學生提前預習好主要知識點，正式上課的時主要由教師先操作演示一遍，接著由學生分組進行操作實驗步驟，記錄所測得的數據，課后完成實驗報告，再上交給教師進行評分。這樣的教學模式主要存在的問題有：實驗教學手段落后單一，教師需要對所教的班級所教的實驗課都親自演示一遍，跟不上時代發展的步伐，現代化教學技術應用不足，不利于培養學生的自主性能力和創新性能力。因此，教育教學迫切需要改革創新，以激發學生的學習興趣，增強動手能力和創新能力，提高教學質量，是目前高校物理實驗教學亟待解決的問題。

2.二維碼技術與物理實驗教學的融合與創新

近年來隨著通信技術和互聯網的飛速發展，二維碼技術引起越來越多的研究學者和機構的關注。隨著教育教學創新改革的步伐，二維碼已經漸漸應用于各行各業中。如果將二維碼引進高校物理實驗的教學教育活動中，學生可以通過掃二維碼，獲得二維碼中存儲的數據，實現快速鏈接到相應的所需資料，有利于學生進行分散式網絡自主學習，增強學生的自主學習、情景學習、協作學習效果以及提供了便捷，實現教育教學多元化、緊跟時代的步伐，促進教育改革。

（1）二維碼技術與物理實驗的融合

隨著信息社會的發展，二維碼技術作為全新的自動識別技術，因其不可替代的功能和優勢越來越多地應用于生活的方方面面。普通物理實驗教學在高校的重要性與二維碼技術的獨特風格融合在一起，將實驗過程中需要接觸到的實驗操作原理、實驗儀器設備、實驗操作步驟、具體注意事項、數據處理和事先拍攝好的視頻操作講解放進二維碼的活碼中，整理制作出實驗指導卡，學生可根據實驗指導卡進行自主性探究學習，做到以學生自主學習為主，教師輔導為輔的教學模式。二維碼技術與物理實驗的融合在一起進行教學，有利于學生進行分散式網絡自主學習，增強學生的自主學習、情景學習、協作學習效果，實現教育教學多元化、緊跟時代的步伐，促進教育改革。隨著教育教學的改革創新，將二維碼技術引進高校教育中，旨在研究二維碼技術在學校教育教學領域對學生學習、生活以及自身發展的影響，對學校教育教學改革創新的影響，對學校持續發展的影響。

（2）二維碼技術在物理實驗中的創新

將二維碼應用于學校教育教學中，與以往相比發生了很大的變化。在課堂教學中，學生用手機掃一掃教師課件中提供的二維碼就能夠獲取所需要學習的知識點的擴展及解釋，或者一段相關知識點的視頻，達到線上線下同步學習的效果；學生用手機掃一掃學習中使用到的設備儀器中提供的二維碼，可以得到儀器的使用步驟及儀器操作說明、實驗過程中遇到的一些普遍性問題的解決方案、研究的目的與意義等，在實驗教學中讓學生通過情景學習、自主學習以及協作學習，使之對學習更感興趣，獲取更多的知識。在課后學習中，學生用手機掃一掃教師提供的二維碼，可以接收老師安排的作業以及提供的參考資料，學習視頻，讓學生進行分散式網絡自主學習，達到學習效果最優化。

四、總結與展望

針對目前大學物理實驗教學存在的問題，本文圍繞二維碼技術應用于高校物理實驗教學進行針對性的調查研究。該改革方案主要的工作有三部分：第一，將實驗教學的指導思想轉變為以學生學習為主，教師指導為輔；第二，將二維碼這種新的教學模式與傳統教學相融合，實現了一種新的教學模式：“二維碼技術+師生互動+面授”；第三，實現了簡單實用的微課視頻，并搭建了實驗教學互動平臺以及測試系統。

該改革方案經過在本校實驗教學中應用，得到了學校老師和學生的歡迎，提高了大學物理實驗課的效率。使得大學物理實驗的教學模式更加合理，注重學生在學習過程中的自主性和創新性。這次改革收到了如下三大效果：第一，學生的學習積極性提高了，在課堂上自主學習能力提高了；第二，二維碼教學模式下，逐步改變“教與學”的關系，從“以教師為中心”向“以學生為中心”轉變；第三，互動環節加深了教師與學生以及生生之間的互動、交流。自主交流和互動，營造輕松愉快又具有吸引力的學習氛圍和環境。不但激發了學生的學習興趣，還培養了學生獨立自主的學習能力和創新意識，取得了良好的教學效果。

總體效果來說還是可行的，但還受一些因素的制約：第一，教室的網絡覆蓋有限，不足以支撐所有學生同時使用；第二，實驗室只在上課時間開放，學習時間受限；第三，實驗儀器較陳舊，跟不上現代化的儀器設備。在未來假如能夠解決這一硬件設施，并開放使用實驗室，將會帶來全新的實驗課程學習。