基于TPACK框架的大學物理實驗教學設計與應用

【摘要】通過結合整合技術相關教學方法，從課程的內容、教學方式以及技術手段等三個方面具體探究大學階段物理實驗教學的問題。教學內容之中具體包括了實驗、專題。教學方式上主要包括了探究式、PBL等類型。教學技術手段等方面則具體包括了仿真技術、是呀網絡平臺以及選課等形式。通過綜合大學物理實驗課程教學方面的思路，只有這樣才能夠真正提升大學階段物理實驗教學水平，提高應用性。

【關鍵詞】TPACK框架；大學物理；實驗教學

Design and application of college physics experiment teaching based on TPACK framework

Lei Jun

Lishui University， Lishui Zhejiang， 323000

Abstract： through the combination of technology related teaching methods， from the contents of the curriculum， teaching methods and technical means to explore the three aspects of the university physics experiment teaching. The teaching content includes the experiment and the special subject. Teaching methods mainly include the type of inquiry， PBL and so on. Teaching technical means and so on， including the simulation technology， is the network platform， as well as the form of elective. Through the comprehensive university physics experiment course teaching thought， only then can really improve the level of college physics experiment teaching， improve the application of.

Key words： TPACK framework； college physics； experimental teaching

作為基礎學科，物理學科具有重要地位。物理實驗屬于物理理論與實踐應用的結合。物理實驗屬于大學階段教學的重要內容，對大學階段物理學習至關重要。國外針對物理實驗課程的重視程度較高，實驗課程與相關研究成果呈現出多樣性特點。通過本研究，基于TPACK框架的大學物理實驗教學設計與應用分析，希望能夠對未來教學發展，提升物理教學質量起到促進作用。

1.TPACK以及物理實驗教學

TPACK框架產生與2006年，由當時的Mishra以及Koehler最先提出的。他們認為TPACK框架屬于學科內容支持CK以及教學法類型的知識以及技術等不同要素構成的。三者之間彼此影響，并共同構成了一個知識體系。兩人認為通過借助TPACK則能夠有效提升教育技術以及教學質量方面的發展，并應當是教師需要具備的基本能力。TPACK為教師發展綜合能力提供了框架，雖然并未提出如果具體實現，但是為學科教師在開展相關教學工作方面提出了有效的指導方法，本研究中則將其納入到大學物理實驗教學方面，并從教學內容、方法以及技術進行探究。

（1）分析學習者特征

CK主要是指學科內容知識部分，大學階段的物理實驗課程設置的主要目的是為了能夠培養學生形成較強的觀察能力，培養學生形成嚴謹的思維能力以及實際操作能力。在教學開展中需要充分重視實驗內容所應有的體系化以及專業性，更加應當結合教學的實際情況。

形成具有綜合性、設計性的物理實驗，屬于當前階段物理實驗教學與改革中比較普遍的方法。目的是為了能夠提升學生智力水平，不斷培養學生形成創造性思維與實踐能力。同樣可以被稱為是物理實驗教學活動的主流發展方向。一方面能夠提升學生在物理實驗方面的動手能力，另一方面也能夠有效提升學生在學科方面的科研能力。

（2）融合現代信息技術手段

通過借助TK現代信息技術手段設計物理實驗環境。TK主要是指技術知識，屬于是對現代多媒體信息技術以及網絡技術等的綜合應用，側重的是信息技術以及課程教學活動所具有的深層次融合。通過TK的使用能夠有效利用資源，并能夠對傳統課堂容量進行拓展，最終能夠有效促進大學階段物理實驗教學質量上的提升。

針對大學階段物理實踐課程融合TK，主要是借助計算機儀器設備、完成仿真虛擬，并形成具有可視化特征的實驗操作系統平臺，學生更能夠通過這樣的平臺完成各種操作，最終完成與真是實驗相一致的學習任務。

大學物理教學過程中，尤其是實驗教學之中需要提倡結合問題的教學方法，通過而記住PBL對實踐之中所探究的問題以及主要研究思路進行辨證分析。通過借助系統平臺則解決實際操作與引用中遇到的問題。所有工作都基于問題展開。例如“傳感器實驗”等。需要通過提出整體操作環節，對傳感器類型實施調研，并對系統測試進行設計，通過數據采集與分析形成設置方案。隨后通過借助PBL學習方法，針對所有環節進行提問，并進一步刺激學生形成自主探究，在思考之中找到解決問題的辦法，并在這個過程中形成實驗方案與主要研究思路。

2.基于TPACK的大學物理實驗教學應用

（1）專題教學內容的設計

本研究中針對分光計系列實驗進行設計，具體包括了分光計調試、超聲光柵的應用以及光柵特性等測量實驗。

（2）應用技術分析

首先是設計與開發了大學階段物理實驗網絡教學平臺。通過借助此平臺完成了對實驗室預約等一系列的工作，并通過借助系統平外完成對學生的在線管理等。

（3）設計實驗教學方法

本研究中通過結合基于問題的教學方法，具體流程如下：1創設大學物理實驗問題情景；2了解實驗問題；3確定實驗主要問題，最后形成有效解決方案并總結。

在實驗的過程中應當充分結合問題的核心作用，開發學生主動性，引導學生產生學習興趣，并進一步加深對問題的深入性了解，最終掌握實驗相關知識。

（4）具體實驗方法

對參與實驗的學生進行隨機抽取，選擇22名學生進行大學物理分光計系列實驗教學互動。本研究過程中所選取的自變量主要是基于整合技術基礎上形成的方法。因變量要素包括幾項，分別是學生成績、學生信息素養、協作水平。干擾方法設計為學生能力的自然提升。在開展基于整合技術為基礎的大學物理實驗教學活動之中，需要學生能夠對學習水平等進行檢測，包括成績、協作能力等。測試采取兩次進行。結合整合技術物理實踐教學互動之后，則將會對學生進行第三次測量，并作為準實數據納入統計。

通過分析和觀察學生前后變化情況，形成最終結論。學生在采取常規教學方式之下完成試驗“邁克爾孫干涉儀的調整與使用”以及“光的等厚干涉測量”的過程中，測量得到學習成績如下圖：學習成績1、學習成績2、信息素養1、信息素養2、協作能力1、協作能力2.

也即是均為未開展教學實驗之前所進行的數據測量情況。學生通過整合技術下的物理實驗教學與分光計調整應用的過程中，測量獲得的學習成績如上圖，學習成績3、學習成績4、學習成績5、信息素養3、信息素養4、信息素養5、協作能力3、協作能力4、協作能力5.上述數據測量獲得均為實驗之后測定。通過借助整合技術開展的大學物理實驗教學產生的各項數據，所形成的曲線斜率明顯超過實驗之前的各項數據斜率。因此，經過結果統計顯示，通過借助整合技術開展的教學方法后，在學生的成績、素養以及協作水平上出現了明顯提升。

結束語：

綜上所述，本研究結合TPACK的基本框架結構，針對高校物理實驗課程主要特征進行分析，同時，也將進一步貼合大學階段物理實驗教學等相關內容，形成系列化與專題化。最終促進學生的發展與提升。通過利用虛擬化仿真技術，開發網絡教學綜合平臺，更進一步促進信息化與大學物質之間的融合與發展。通過借助多種教學方式，不斷提升高校物理實驗教學方面的趣味性與實用性。當然我們應當知道，學科內容知識以及教學方法上的知識等之間不能夠相互割裂，更加不能夠孤立存在。需要置于整體之中才能夠會的真正的發展。

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作者簡介：雷軍，1969年2月，男，畬族，浙江麗水人，實驗師，科長，從事工作或研究方向：物理實驗教學