新媒體對高校物理實驗教育教學模式的影響研究

龔海萍

(青海民族大學，青海 西寧 810007)

1 引言

信息化時代新媒體信息技術在教學中發揮的作用越來越大，越來越多的高校開始嘗試結合新媒體信息技術開始教學，并嘗試性將這一技術應用于物理實驗教學等實踐教學領域[1,2]。對比傳統教學模式，新媒體環境下的物理實驗教學有諸多優勢，可以解決傳統物理實驗教育教學中存在的諸多問題，如微課網課等教學手段也存在一定局限性，因此需要對傳統物理實驗教學中存在的問題、新媒體環境下物理實驗教學的影響等進行分析，從而更好地制定物理實驗教育教學策略[3,4]。

2 高校物理實驗教育教學現狀

2.1 實驗室設備老舊

各個高校物理實驗室都存在實驗設備老舊的問題，設備老舊使得部分實驗需要學生合作完成，有些實驗甚至無法完成，還有些實驗可能存在一定的實驗安全風險。實驗室設備老舊是一個老生常談的問題，但由于教學經費等限制各個高校都沒有將解決實驗室設備老舊問題作為首要任務。當然，隨著信息技術以及新媒體技術等的普及，虛擬實驗在物理實驗中也快速普及，但覆蓋的高校依然較少，MATLAB 等軟件在學生群體中的使用還需要在更多高校推廣。

2.2 實驗過程無人監督

物理實驗雖然有教師指導，但由于學生實驗進度不同，教師不能對每一個學生進行監督，這使得物理實驗中有很多學生習慣性渾水摸魚，而這些渾水摸魚的學生的實驗報告要么是自己編寫數據，要么抄襲他人的實驗報告，最終導致物理實驗難以發揮應有的效果。

2.3 實驗前后無人指導

通常學生的實驗資料僅僅是一本實驗指導書，指導書甚至可能是學校自行編寫。學生在實驗前后只能根據實驗指導書了解實驗內容，對于實驗原理以及實驗過程等往往在上課前都是一知半解。物理實驗結束后同樣如此，學生往往拿著實驗結果去撰寫實驗報告，這個過程基本無人指導，雖然通過網絡上已有的實驗報告大部分學生都可以撰寫完成實驗報告，但對物理實驗以及物理原理的認識依然不深。

3 新媒體對高校物理實驗教學的影響

3.1 積極影響

3.1.1 高校物理實驗網課的出現

新媒體最大的特點就是依托移動互聯網打破信息傳播的空間限制，這使得高校物理實驗僅局限于校內實驗室有限教學資源和空間的窘迫，使得每一個學生都可以通過網課獲得物理實驗網課教師的針對性實驗指導。另外，高校物理實驗網課的出現也減輕了高校物理實驗教師教學指導的負擔，使得在眾多學生都需要實驗指導時可以自由選擇觀看網課視頻尋找答案，極大地提高了物理實驗教學的效率。

3.1.2 豐富物理課堂教學內容

相比于傳統物理實驗課程，物理實驗教學還可以以更豐富的形式出現。如結合VR 以虛擬現實的方式讓學生模擬進行物理實驗打破物理實驗的空間限制。又由于物理實驗本身可能存在一定危險性，傳統物理實驗教學內容中會盡可能避免與這些存在危險風險的物理實驗產生交集，導致學生對物理實驗風險性認識不足，不利于實驗安全教育的真正推廣。而通過虛擬物理實驗設置一定的實驗失敗風險條件，可以讓學生清醒地認識實驗失敗可能產生的后果。另外，傳統物理實驗很少與MATLAB 等軟件產生交集，而新媒體物理實驗可以通過數學建模對實驗進行描述，學生也可以通過MATLAB 進行簡單的物理實驗模擬，進一步豐富學生結合模擬軟件自行進行虛擬實驗的能力。

3.1.3 提高學生自我學習能力

網課微課等教學方式終究需要學生自我學習才能發揮作用，學生需要具有一定的學習自覺，需要有終身學習的觀念才能讓微課教學取得不錯的教學效果。事實上，結合新媒體的物理實驗教學有助于學生盡可能根據自己的風格尋找學習資源，這有助于學生自由制定學習計劃，自由完成學習任務。并且，提高學生的自我學習能力也有助于學生學習其他課程，有助于學生獨立自主地完成物理實驗。

3.2 消極影響

3.2.1 教學內容重點不突出

新媒體下物理實驗課程教學以網課微課為主，學習環境以學生自學為主。這使得學生的學習過程沒有專人監督，學習效果會隨著網課時間的增長而大打折扣。因此，包括物理實驗課程在內的網絡課程都以較短的時間出現。通常在10-20 分鐘左右。課程教學的內容少，覆蓋知識點單一，教學內容重點不突出，教學深度嚴重不足。加上不同教師制作的課程和課件質量不一，學生雖然能夠適應新媒體教學模式，但未必能夠通過課程將各個知識點融會貫通。物理實驗依然需要學生通過實際實驗加深其對物理知識的認識和理解，實驗依然是物理教學中不可避免的實踐環節。

3.2.2 教學內容缺少連貫性

從教學內容上看，新媒體下物理實驗課程教學的教學內容缺少連貫性。一方面，課時限制使得教學內容局限于10-20 分鐘內，教師需要在短時間內將實驗內容和原理等進行講解。另一方面，高校物理實驗本身就是為物理學習服務，實驗的本身是為了加深學生對物理知識的認識和理解，這就注定了應用不同物理知識的各個實驗之間很難有較大聯系。

3.2.3 降低了學生獨立思考的空間

由于物理實驗教學視頻的講解內容足夠細致，大部分學生只要根據視頻指導就可以輕松完成實驗。這種情況下學生甚至不需要理解物理實驗原理就可以完成實驗，使得學生即使完成實驗也達不到學習的效果。事實上，即使如此也有很多學生不愿意自主完成實驗，學生抄襲實驗報告蒙混過關的情況依然存在。

4 新媒體應用下高校物理實驗教育教學模式分析

4.1 課堂教學前的應用

新媒體環境下，學生可以通過課前觀看教學視頻對教學內容進行預習，這是傳統教學無法實現的。高校物理實驗課課前預習主要有兩方面內容，一方面是實驗相關物理原理的介紹，一方面是實驗設備操作及注意事項介紹，這兩項都是學生實驗前就應該知曉的內容。另外，課前預習還讓學生對實驗方向有了大致的了解，可以極大地提高學生對實驗實踐的效率。由于部分學生在觀看課前視頻后也會觀看具體的實驗教學內容，這使得部分學生在實驗中更加清楚實驗流程，更容易完成物理實驗，并將多余的時間用于實驗報告等的撰寫。課前教學中還可以增加基于MATLAB 的仿真實驗內容，讓學生更早接觸MATLAB 這一模擬實驗建模工具，讓學生適應虛擬實驗場景。

4.2 課堂教學中的應用

新媒體下物理實驗教學在課堂教學中的應用則相對更加豐富，主要表現為以下幾個方面：1）實驗細節教學。由于可以以微課地形式全程進行實驗過程教學，學生可以通過反復觀看實驗教學微課視頻掌握各個實驗步驟，中途學生可以對不理解的實驗步驟進行暫停，重復觀看后再進行實際操作。2）實驗動態監督。現代信息技術環境下，實驗室一般都裝有攝像頭，學校可以通過智能識別技術對實驗室情況進行監督，捕捉學生是否有認真進行物理實驗實踐，通過這種方式對學生進行監督可以減輕教師教學監督壓力，并對這些不認真進行實驗的學生進行單獨教育。3）讓學生錄制實驗教學視頻并進行講解。根據費曼學習方法，最好的學習方法就是讓學生用自己的話教給其他學生，通過“溫故而知新”鞏固學習效果。讓學生錄制實驗教學視頻不僅能夠讓學生更加認真對待實驗，也可以將其中的優秀作品作為下一屆學生的微課學習資料，減輕教師實驗教學視頻的準備和錄制負擔。4）準備一些教科書實驗內容以外的實驗項目。由于學生事先進行了實驗預習，課堂上又可以通過實驗教學視頻進行實驗，大部分學生在完成實驗后都有很長一段時間無所事事。此時，教師可以通過可選實驗的方式讓學生進行更多的物理實驗。可選實驗一般是課程實驗的進階版本，要求學生更深刻地掌握物理原理和實驗儀器的實驗。可選實驗同樣有視頻教學指導，但其中的很多實驗參數都會進行調整，學生需要根據教師要求調整的參數進行實驗。

4.3 課后考核評價方面的應用

考核評價是檢驗學生學習成果的重要途徑，新媒體下物理實驗教學的課后考核評價主要有以下幾個方面：1）MATLAB 虛擬實驗考核。對于大部分物理實驗，都可以通過MATLAB 進行模擬，教師應要求學生掌握通過MATLAB 進行虛擬實驗的方式，為后續自主進行物理實驗建模奠定基礎。學生需要通過自己的電腦進行MATLAB 虛擬實驗并將實驗結果整理后交給助教審核。2）習題考核。雖然學生通過實驗更深刻地理解了相關物理原理，但對于其具體應用可能依然局限于有限的幾個背景。因此，在實驗后趁熱打鐵，給學生布置物理習題作業同樣是一種加強和鞏固學生學習成果的方法。3）實驗報告審核。雖然通過攝像頭可以動態監督學生的實驗實踐情況，但依然會有部分學生習慣性抄襲其他學生的實驗報告。教師應讓助教檢察學生實驗報告的獨立完成情況，避免學生實驗報告抄襲造假。4）故意在部分實驗課程中增加錯誤，讓學生在實驗中發現錯誤。很多學生在學習過程中總是會默認書本或教學視頻就一定是正確的，而物理實驗不應有這樣的想法。教師可以通過設置錯誤的物理實驗步驟等方式設置陷阱，讓學生通過自身對物理知識的理解去發現并糾正錯誤，這也是對學生質疑能力的一種考核。

4.4 課程資源的管理應用

新媒體環境下物理實驗教學資源會隨著時間的推進而越來越豐富，因此也需要對這些課程資源教學管理。課程資源的管理應用主要有以下幾個方面：1）學生視頻觀看數據的大數據分析。雖然給為學生提供了教學視頻資源，但學生能否很好地應用這些資源依然存在一定困難。高校可以結合學生視頻下載數據進行大數據分析，一方面分析哪些學生經常不下載視頻，并對這些學生予以提醒；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內容進行調整。2）多元化教學資源選擇。由于高校輔導物理實驗的教師不止一個，學校可以讓這些教師都錄制物理實驗教學視頻，讓學生自由選擇實驗指導視頻，通過這種方式達到學校資源多元化利用的目的。3）充分利用網絡作業等作業方式，并結合相應的攝像頭對學生的作業完成過程進行監督。網絡作業主要以選擇題為主，但也可以有填空題、判斷對錯題以及計算題。教師可以通過學生的作業回答情況調整理論課程教學策略。讓學生對實驗理論有更深的理解。4）考察學生通過MATLAB 進行實驗的能力。MATLAB 是學生未來進行建模和分析的重要工具，考察該能力有助于學生更加重視計算機虛擬實驗技術，幫助學生建立對數學建模、物理建模等的認識。具體考察方式以獨立隨機完成三個模擬實驗為基礎，同時考察學生對實驗中各個參數和實驗結果的認識，以確定學生是否真實理解相應的物理實驗原理。

5 結語

整體上看，新媒體以及信息技術可以給物理實驗教學帶來諸多改變，但技術無法改變學生的學習態度，學生對物理實驗的態度最終決定了學生能夠在實驗中獲得什么。同時，教師也不能過于依賴網課微課等新媒體教學手段，與學生進行必要的溝通可以讓教師了解學生實驗和學習中存在的問題，有助于學生充分了解教學中存在的不足，幫助學生建立對物理實驗的重視。由于客觀因素等原因，高校物理實驗設備老舊很難在短時間內得到改進，物理實驗課程教師應懂得靈活變通，通過MATLAB 等模擬實驗平臺完成實驗教學任務，促使學生更好地學習和使用MATLAB 分析和解決問題。