現(xiàn)代教育技術支持下的物理實驗教學

白昊然 胡 強

1.西北師范大學，甘肅 蘭州 730070； 2.蘭州市第五十五中學，甘肅 蘭州 730030

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現(xiàn)代教育技術支持下的物理實驗教學

白昊然1*胡 強2*

1.西北師范大學，甘肅 蘭州 730070； 2.蘭州市第五十五中學，甘肅 蘭州 730030

為了讓技術與物理課堂進行深度的融合，本人將運用現(xiàn)代教育技術融入到物理課堂教學中利用虛擬實驗室解決物理課堂上必要的實驗教學，解決在物理課堂中一些抽象概念的理解。學生在學習有難度的物理概念時學習動機不高，所以在教學過程中融入即時反饋技術來加強學習效果，初步實證二者結合可以大力提高物理教學成效。

虛擬實驗室；物理實驗教學；即時反饋

實驗教學是高等學校教學環(huán)節(jié)中最重要的組成部分，利用虛擬現(xiàn)實技術創(chuàng)建虛擬實驗室，加強學生技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是今后的主要發(fā)展趨勢。在傳統(tǒng)的物理教學中構建抽象的物理模型和掌握抽象的物理概念是最為困難的一件事。通常物理概念的得出都是經過科學家無數次精密的實驗和科學探究實踐得出來的，所以要想學生真正了解掌握這些抽象的物理概念和現(xiàn)象必須要讓學生身臨其境的體會整個探究過程，如果可以使學生在這種環(huán)境下進行學習、研究、探索、體驗的學習便可以深入淺出的讓學生了解整個科學探究過程提升自我總結定律的能力。教學過程中發(fā)現(xiàn)學生在學習有難度的物理概念時學習動機不高，所以在教學過程中嘗試融入科技化的智能評分技術和即時反饋技術來加強學習效果。

一、虛擬實驗室的概念

虛擬實驗室是一種基于Web技術、VR虛擬現(xiàn)實技術構建的開放式網絡化的虛擬實驗教學系統(tǒng)，是現(xiàn)有各種教學實驗室的數字化和虛擬化。虛擬實驗室由虛擬實驗臺、虛擬器材庫和開放式實驗室管理系統(tǒng)組成。虛擬實驗臺與真實實驗臺類似，可供學生自己動手配置、連接、調節(jié)和使用實驗儀器設備。教師利用虛擬器材庫中的實驗器件自由搭建實驗案例，這一點是虛擬實驗室有別于一般實驗教學課件的重要特征。

二、虛擬實驗室的特點及優(yōu)勢

(一)高速與高效率

利用虛擬實驗室學生在做實驗時節(jié)省大量的簡單勞動的時間，例如簡單的連接電路的實驗或者復雜的設備對接，都可以避免時間的浪費，而這種簡單操作并不會對學習起到很重要的作用，利用這一點學生可以更高效的進行實驗過程的操作。

(二)優(yōu)化和功能權

利用虛擬實驗室軟件學習，必然資料庫會與時俱進無限擴大，豐富資料，更容易增加新品種和升級換代。更新一些老舊淘汰的實驗，增加更精準更高效更貼近知識點的實驗，我們可以在軟件中找到最新的素材進行教學。

(三)低成本

針對高中或者大學的物理實驗，實驗的步驟更為復雜，器材設備更為精密，越是精密的儀器它的成本就會很高一臺機器甚至上百萬，使用起來要求高度謹慎防止元器件損壞，帶來了經濟上的壓力。但是虛擬實驗室中我們可以無限復制元器件，不用擔心因為人為因素導致器件破損。

(四)分布式

在協(xié)同虛擬環(huán)境技術下，可實現(xiàn)合作實驗、遠程實驗、協(xié)同研究等，為在移動學習中的學生提供了便利，不再局限于物理實驗室中，任何地點任何時間任何物理環(huán)境都可以進行物理實驗，更為偏遠地區(qū)學生因經濟環(huán)境限制帶來了便利。

三、即時回饋機制與專注力的提升

專注力對學習成效有正向的幫助，而教師若能提供有效的學習策略、方法與環(huán)境，將可提升學生的專注力。那該如何提供有效的教學策略呢?早在1983年，Keller(1983)就建議教師可從三方面著手來引起學生學習的注意力：1.知覺的喚醒，通過刺激學生的感官來引起注意，如用不同的聲量、色彩、圖畫等；2.喚起問題探究，利用提問的方式，引起學習者的思考與好奇；3.利用多元教學來維持學習者的注意與新鮮感。綜上所述，為能提高學生的專注力，教師所使用的教學策略應先刺激學生視覺或聽覺的感官，進而利用提問的方式喚起探究的動機，最后再以多元教學的方式來維持新鮮感。亦即教師透過多重感官刺激、提問等回饋機制來集中學生的專注力。而CRS所提供即問即答的功能，正可增加每一位同學答題的機會；以及搶答、淘汰賽等多種評量模式，亦可維持學生新鮮感(Johnson & Lillis，2010)。CRS提供多種評量模式，諸如即問即答、搶答、搶權、淘汰賽、挑人作答等，若能將這些互動式教學功能融入課程設計中，除增進課堂氣氛外，教師更可藉由反饋系統(tǒng)的結果，掌握學習情況，調整授課內容，來提高學習效果，提升教學品質。茲將各評量模式分述如下(網絡資訊，2008)：1.即問即答：直接由老師口述問題或將問題書寫在黑板上，然后再由學生使用遙控器作答。2.搶答：選擇或是非題可以用搶答競爭的方式來提高學生學習的興趣。3.搶權：用于簡答題，以最先按鍵搶得作答權的學生優(yōu)先回答問題。4.淘汰賽：多用于選擇或是非題，答題錯誤的學生將無法繼續(xù)作答，最后留下者則為冠軍。5.挑人作答：以亂數隨機挑選學生來回答問題。CRS是透過遙控器提供即時資訊給老師和學生的一種教學應用系統(tǒng)。它包含硬體和軟體兩部份，其中硬體主要是一組遙控器和一個接收器，并搭配教室中的電腦與單槍投影機。軟體則可提供教師編制試題、透過PowerPoint在投影布幕上顯示問題、以及視覺化圖表呈現(xiàn)學生作答結果(網奕資訊，2008)。

目前已有一些研究證實這樣的可行性，蔡小玲、林原宏與梁錫卿指出，相較于傳統(tǒng)教學模式，使用CRS教學時，六年級學童有較快的答題速度，較高的學習興趣與學習專注力；擔任實驗組教學的教師也表示使用CRS教學模式，能提升學童的專注力；研究結果顯示，學生能專注參與，其學習成就及對數學自信心也明顯提升。

四、結論

在傳統(tǒng)教學的基礎上加入了虛擬實驗部分，可以調動學生的學習興趣，激發(fā)學生做實驗的欲望和探索的欲望，可以讓整個課堂事半功倍。虛擬實驗平臺搭建了一個讓學生自發(fā)進行實驗器材組裝，實時觀察實驗現(xiàn)象并做出實驗結論的學習模式。同時教師可以在線上實時觀看每個學生做實驗的狀況，可以節(jié)省人力達到預期目的。課堂融入即時反饋系統(tǒng)CRS可以增進活潑熱絡的課堂氣氛，教師更可借由反饋系統(tǒng)的結果，掌握學習情況，調整授課內容，來提高學習效果，進而提升教學品質。

[1]網絡資訊.IRS即時反饋式創(chuàng)新教學，2008.

[2]林凱胤.教室回饋系統(tǒng)對護專學生資訊安全素養(yǎng)、學習動機的影響.科學教育研究與發(fā)展，2013，67：23-50.

[3]Johnson，K.，& Lillis，C.(2010).Clickers in the laboratory：Student thoughts and views.Inter-disciplinary Journal of Information，Knowledge，and Management，5：139-151.

白昊然(1994-)，女，漢族，西北師范大學，碩士，研究方向：現(xiàn)代教育技術(物理學科教學)；通訊作者：胡強(1980-)，男，漢族，甘肅臨夏人，本科，就職于蘭州市第五十五中學，研究方向：教育技術與初中物理。

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