現(xiàn)代教育技術(shù)支持下的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

白昊然 胡 強(qiáng)

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

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現(xiàn)代教育技術(shù)支持下的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

白昊然1*胡 強(qiáng)2*

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

為了讓技術(shù)與物理課堂進(jìn)行深度的融合，本人將運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)融入到物理課堂教學(xué)中利用虛擬實(shí)驗(yàn)室解決物理課堂上必要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，解決在物理課堂中一些抽象概念的理解。學(xué)生在學(xué)習(xí)有難度的物理概念時(shí)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不高，所以在教學(xué)過(guò)程中融入即時(shí)反饋技術(shù)來(lái)加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，初步實(shí)證二者結(jié)合可以大力提高物理教學(xué)成效。

虛擬實(shí)驗(yàn)室；物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)；即時(shí)反饋

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)環(huán)節(jié)中最重要的組成部分，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，加強(qiáng)學(xué)生技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是今后的主要發(fā)展趨勢(shì)。在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中構(gòu)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(jīng)過(guò)科學(xué)家無(wú)數(shù)次精密的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究實(shí)踐得出來(lái)的，所以要想學(xué)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(xué)生身臨其境的體會(huì)整個(gè)探究過(guò)程，如果可以使學(xué)生在這種環(huán)境下進(jìn)行學(xué)習(xí)、研究、探索、體驗(yàn)的學(xué)習(xí)便可以深入淺出的讓學(xué)生了解整個(gè)科學(xué)探究過(guò)程提升自我總結(jié)定律的能力。教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)有難度的物理概念時(shí)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不高，所以在教學(xué)過(guò)程中嘗試融入科技化的智能評(píng)分技術(shù)和即時(shí)反饋技術(shù)來(lái)加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)室的概念

虛擬實(shí)驗(yàn)室是一種基于Web技術(shù)、VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)化的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，是現(xiàn)有各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字化和虛擬化。虛擬實(shí)驗(yàn)室由虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)、虛擬器材庫(kù)和開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)組成。虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)臺(tái)類(lèi)似，可供學(xué)生自己動(dòng)手配置、連接、調(diào)節(jié)和使用實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備。教師利用虛擬器材庫(kù)中的實(shí)驗(yàn)器件自由搭建實(shí)驗(yàn)案例，這一點(diǎn)是虛擬實(shí)驗(yàn)室有別于一般實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件的重要特征。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

(一)高速與高效率

利用虛擬實(shí)驗(yàn)室學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)節(jié)省大量的簡(jiǎn)單勞動(dòng)的時(shí)間，例如簡(jiǎn)單的連接電路的實(shí)驗(yàn)或者復(fù)雜的設(shè)備對(duì)接，都可以避免時(shí)間的浪費(fèi)，而這種簡(jiǎn)單操作并不會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)起到很重要的作用，利用這一點(diǎn)學(xué)生可以更高效的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程的操作。

(二)優(yōu)化和功能權(quán)

利用虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件學(xué)習(xí)，必然資料庫(kù)會(huì)與時(shí)俱進(jìn)無(wú)限擴(kuò)大，豐富資料，更容易增加新品種和升級(jí)換代。更新一些老舊淘汰的實(shí)驗(yàn)，增加更精準(zhǔn)更高效更貼近知識(shí)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)，我們可以在軟件中找到最新的素材進(jìn)行教學(xué)。

(三)低成本

針對(duì)高中或者大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的步驟更為復(fù)雜，器材設(shè)備更為精密，越是精密的儀器它的成本就會(huì)很高一臺(tái)機(jī)器甚至上百萬(wàn)，使用起來(lái)要求高度謹(jǐn)慎防止元器件損壞，帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)上的壓力。但是虛擬實(shí)驗(yàn)室中我們可以無(wú)限復(fù)制元器件，不用擔(dān)心因?yàn)槿藶橐蛩貙?dǎo)致器件破損。

(四)分布式

在協(xié)同虛擬環(huán)境技術(shù)下，可實(shí)現(xiàn)合作實(shí)驗(yàn)、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)、協(xié)同研究等，為在移動(dòng)學(xué)習(xí)中的學(xué)生提供了便利，不再局限于物理實(shí)驗(yàn)室中，任何地點(diǎn)任何時(shí)間任何物理環(huán)境都可以進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，更為偏遠(yuǎn)地區(qū)學(xué)生因經(jīng)濟(jì)環(huán)境限制帶來(lái)了便利。

三、即時(shí)回饋機(jī)制與專(zhuān)注力的提升

專(zhuān)注力對(duì)學(xué)習(xí)成效有正向的幫助，而教師若能提供有效的學(xué)習(xí)策略、方法與環(huán)境，將可提升學(xué)生的專(zhuān)注力。那該如何提供有效的教學(xué)策略呢?早在1983年，Keller(1983)就建議教師可從三方面著手來(lái)引起學(xué)生學(xué)習(xí)的注意力：1.知覺(jué)的喚醒，通過(guò)刺激學(xué)生的感官來(lái)引起注意，如用不同的聲量、色彩、圖畫(huà)等；2.喚起問(wèn)題探究，利用提問(wèn)的方式，引起學(xué)習(xí)者的思考與好奇；3.利用多元教學(xué)來(lái)維持學(xué)習(xí)者的注意與新鮮感。綜上所述，為能提高學(xué)生的專(zhuān)注力，教師所使用的教學(xué)策略應(yīng)先刺激學(xué)生視覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)的感官，進(jìn)而利用提問(wèn)的方式喚起探究的動(dòng)機(jī)，最后再以多元教學(xué)的方式來(lái)維持新鮮感。亦即教師透過(guò)多重感官刺激、提問(wèn)等回饋機(jī)制來(lái)集中學(xué)生的專(zhuān)注力。而CRS所提供即問(wèn)即答的功能，正可增加每一位同學(xué)答題的機(jī)會(huì)；以及搶答、淘汰賽等多種評(píng)量模式，亦可維持學(xué)生新鮮感(Johnson & Lillis，2010)。CRS提供多種評(píng)量模式，諸如即問(wèn)即答、搶答、搶權(quán)、淘汰賽、挑人作答等，若能將這些互動(dòng)式教學(xué)功能融入課程設(shè)計(jì)中，除增進(jìn)課堂氣氛外，教師更可藉由反饋系統(tǒng)的結(jié)果，掌握學(xué)習(xí)情況，調(diào)整授課內(nèi)容，來(lái)提高學(xué)習(xí)效果，提升教學(xué)品質(zhì)。茲將各評(píng)量模式分述如下(網(wǎng)絡(luò)資訊，2008)：1.即問(wèn)即答：直接由老師口述問(wèn)題或?qū)?wèn)題書(shū)寫(xiě)在黑板上，然后再由學(xué)生使用遙控器作答。2.搶答：選擇或是非題可以用搶答競(jìng)爭(zhēng)的方式來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。3.搶權(quán)：用于簡(jiǎn)答題，以最先按鍵搶得作答權(quán)的學(xué)生優(yōu)先回答問(wèn)題。4.淘汰賽：多用于選擇或是非題，答題錯(cuò)誤的學(xué)生將無(wú)法繼續(xù)作答，最后留下者則為冠軍。5.挑人作答：以亂數(shù)隨機(jī)挑選學(xué)生來(lái)回答問(wèn)題。CRS是透過(guò)遙控器提供即時(shí)資訊給老師和學(xué)生的一種教學(xué)應(yīng)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(gè)接收器，并搭配教室中的電腦與單槍投影機(jī)。軟體則可提供教師編制試題、透過(guò)PowerPoint在投影布幕上顯示問(wèn)題、以及視覺(jué)化圖表呈現(xiàn)學(xué)生作答結(jié)果(網(wǎng)奕資訊，2008)。

目前已有一些研究證實(shí)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(xué)模式，使用CRS教學(xué)時(shí)，六年級(jí)學(xué)童有較快的答題速度，較高的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)專(zhuān)注力；擔(dān)任實(shí)驗(yàn)組教學(xué)的教師也表示使用CRS教學(xué)模式，能提升學(xué)童的專(zhuān)注力；研究結(jié)果顯示，學(xué)生能專(zhuān)注參與，其學(xué)習(xí)成就及對(duì)數(shù)學(xué)自信心也明顯提升。

四、結(jié)論

在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上加入了虛擬實(shí)驗(yàn)部分，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的欲望和探索的欲望，可以讓整個(gè)課堂事半功倍。虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建了一個(gè)讓學(xué)生自發(fā)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)器材組裝，實(shí)時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并做出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的學(xué)習(xí)模式。同時(shí)教師可以在線上實(shí)時(shí)觀看每個(gè)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的狀況，可以節(jié)省人力達(dá)到預(yù)期目的。課堂融入即時(shí)反饋系統(tǒng)CRS可以增進(jìn)活潑熱絡(luò)的課堂氣氛，教師更可借由反饋系統(tǒng)的結(jié)果，掌握學(xué)習(xí)情況，調(diào)整授課內(nèi)容，來(lái)提高學(xué)習(xí)效果，進(jìn)而提升教學(xué)品質(zhì)。

[1]網(wǎng)絡(luò)資訊.IRS即時(shí)反饋式創(chuàng)新教學(xué)，2008.

[2]林凱胤.教室回饋系統(tǒng)對(duì)護(hù)專(zhuān)學(xué)生資訊安全素養(yǎng)、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的影響.科學(xué)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(xué)，碩士，研究方向：現(xiàn)代教育技術(shù)(物理學(xué)科教學(xué))；通訊作者：胡強(qiáng)(1980-)，男，漢族，甘肅臨夏人，本科，就職于蘭州市第五十五中學(xué)，研究方向：教育技術(shù)與初中物理。

G633.7；G

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1006-0049-(2017)11-0111-01