二維碼技術(shù)在高校物理學(xué)科的應(yīng)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(fā)展，二維碼技術(shù)作為全新的自動識別技術(shù)，因其不可替代的功能和優(yōu)勢越來越多地應(yīng)用于生活的方方面面。隨著教育教學(xué)的改革創(chuàng)新，旨在將二維碼技術(shù)引進(jìn)高校教育中，研究二維碼技術(shù)在學(xué)校教育教學(xué)領(lǐng)域?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)、生活以及自身發(fā)展的影響，對學(xué)校教育教學(xué)改革創(chuàng)新的影響，對學(xué)校持續(xù)發(fā)展的影響。根據(jù)我校實際教學(xué)情況，通過發(fā)放調(diào)查問卷以及隨堂跟蹤教學(xué)，調(diào)查我校學(xué)生在物理實驗上的教與學(xué)情況。為我校的物理教學(xué)提供創(chuàng)新方式，并研究如何通過二維碼技術(shù)為我校的物理教學(xué)提高教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】二維碼 教育教學(xué) 創(chuàng)新方式

【中圖分類號】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)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(diào)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(wǎng)絡(luò)和信息化手段。現(xiàn)如今，智能手機已經(jīng)能很好地結(jié)合圖像識別技術(shù)、圖像二值化加密解密技術(shù)對二維碼進(jìn)行掃描識別，手機和二維碼已經(jīng)融入到學(xué)生生活的方方面面，可以說它們已經(jīng)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(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于日常生活學(xué)習(xí)中。將二維碼技術(shù)引入學(xué)校教育教學(xué)中，順應(yīng)教育的改革創(chuàng)新，對教師的教與學(xué)生的學(xué)都進(jìn)行了改革，在教與學(xué)的過程當(dāng)中，教師提供二維碼，學(xué)生通過掃一掃二維碼就能夠進(jìn)行拓展知識，查找資料，網(wǎng)上學(xué)習(xí)等。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的難題，可以通過掃一掃二維碼進(jìn)行解答。二維碼技術(shù)在高校教育教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，開創(chuàng)出一種新型的教與學(xué)模式，教師在授課過程中越來越輕松，學(xué)生在學(xué)習(xí)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(xué)校的特點和實際情況出發(fā)，圍繞二維碼技術(shù)應(yīng)用于高校物理實驗教學(xué)進(jìn)行針對性的調(diào)查研究。

一、研究設(shè)計

本文提出的物理實驗改革設(shè)計方案將二維碼技術(shù)這種新的教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，創(chuàng)造了一種新的教學(xué)模式：“二維碼技術(shù)+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(tǒng)實驗指導(dǎo)卡結(jié)合制作出一份有二維碼的實驗指導(dǎo)卡，再制作一份無二維碼的實驗指導(dǎo)卡。

第二，課堂上進(jìn)行分組教學(xué)，有二維碼實驗指導(dǎo)卡的小組，學(xué)生通過觀看實驗步驟視頻演示進(jìn)行學(xué)習(xí)，老師不再進(jìn)行實驗原理的講解以及操作部分的演示，而只進(jìn)行答疑解惑，實現(xiàn)一對一的指導(dǎo)，協(xié)作學(xué)生完成實驗，培養(yǎng)學(xué)生的獨立探索能力。無二維碼實驗指導(dǎo)卡的小組，將使用傳統(tǒng)的面授型教學(xué)。

第三，課后，學(xué)生完成數(shù)據(jù)的分析和提交實驗報告。

第四，測驗，沒有書本和實驗指導(dǎo)卡的前提下，通過測試來體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

第五，問卷調(diào)查，統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析結(jié)果。

二、調(diào)查對象和方法

1.調(diào)查方法采用跟蹤調(diào)查與問卷調(diào)查相結(jié)合。

追蹤調(diào)查法是對某一調(diào)查對象長期連續(xù)不斷地跟蹤調(diào)查。用這一方法可以獲取學(xué)生學(xué)習(xí)的動態(tài)信息，把握、分析其內(nèi)在運動規(guī)律性，克服一般調(diào)查方法的靜態(tài)性，可以驗證以往調(diào)查的準(zhǔn)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(diào)查是一種發(fā)掘事實現(xiàn)況的研究方式，最大的目的是搜集，累積某一目標(biāo)族群的各項科學(xué)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(diào)查對象為大二年級物理學(xué)專業(yè)學(xué)生，共99人，男女比例基本均衡。共發(fā)放問卷99份，回收有效問卷共82份。

3.調(diào)查內(nèi)容包括問卷、課堂表現(xiàn)和測驗。問卷立足于學(xué)生的實際情況，設(shè)計了30道問題，了解學(xué)生在實驗過程中遇到的問題和實際感受。

部分問卷內(nèi)容和數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況如下圖所示：

經(jīng)過問卷數(shù)據(jù)分析，將二維碼的優(yōu)勢與物理實驗教學(xué)進(jìn)行結(jié)合，有利于提高學(xué)生的動手能力和合作能力。但也還存在一些學(xué)生因為擔(dān)心個人信息泄露而拒絕使用，加上教室的無線網(wǎng)絡(luò)暫時還沒全覆蓋，一定程度上影響了教學(xué)效果。然而在本次問卷中也收集到其他很多有利信息，協(xié)助我們在后面實施過程當(dāng)中避免很多不必要的麻煩。

三、二維碼技術(shù)在物理學(xué)科教學(xué)中的研究現(xiàn)狀

1.傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)方式

普通物理實驗是高校物理學(xué)科學(xué)生的必修基礎(chǔ)課程之一，普通物理實驗不但讓學(xué)生所學(xué)知識能夠理論聯(lián)系實際，而且對于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、分析問題和解決問題能力以及創(chuàng)新能力都有重要的作用。傳統(tǒng)高校的物理實驗課的教學(xué)形式主要是：學(xué)生提前預(yù)習(xí)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(xué)生分組進(jìn)行操作實驗步驟，記錄所測得的數(shù)據(jù)，課后完成實驗報告，再上交給教師進(jìn)行評分。這樣的教學(xué)模式主要存在的問題有：實驗教學(xué)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(fā)展的步伐，現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)應(yīng)用不足，不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主性能力和創(chuàng)新性能力。因此，教育教學(xué)迫切需要改革創(chuàng)新，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強動手能力和創(chuàng)新能力，提高教學(xué)質(zhì)量，是目前高校物理實驗教學(xué)亟待解決的問題。

2.二維碼技術(shù)與物理實驗教學(xué)的融合與創(chuàng)新

近年來隨著通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，二維碼技術(shù)引起越來越多的研究學(xué)者和機構(gòu)的關(guān)注。隨著教育教學(xué)創(chuàng)新改革的步伐，二維碼已經(jīng)漸漸應(yīng)用于各行各業(yè)中。如果將二維碼引進(jìn)高校物理實驗的教學(xué)教育活動中，學(xué)生可以通過掃二維碼，獲得二維碼中存儲的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)快速鏈接到相應(yīng)的所需資料，有利于學(xué)生進(jìn)行分散式網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)，增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、情景學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)效果以及提供了便捷，實現(xiàn)教育教學(xué)多元化、緊跟時代的步伐，促進(jìn)教育改革。

（1）二維碼技術(shù)與物理實驗的融合

隨著信息社會的發(fā)展，二維碼技術(shù)作為全新的自動識別技術(shù)，因其不可替代的功能和優(yōu)勢越來越多地應(yīng)用于生活的方方面面。普通物理實驗教學(xué)在高校的重要性與二維碼技術(shù)的獨特風(fēng)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(shè)備、實驗操作步驟、具體注意事項、數(shù)據(jù)處理和事先拍攝好的視頻操作講解放進(jìn)二維碼的活碼中，整理制作出實驗指導(dǎo)卡，學(xué)生可根據(jù)實驗指導(dǎo)卡進(jìn)行自主性探究學(xué)習(xí)，做到以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師輔導(dǎo)為輔的教學(xué)模式。二維碼技術(shù)與物理實驗的融合在一起進(jìn)行教學(xué)，有利于學(xué)生進(jìn)行分散式網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)，增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、情景學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)效果，實現(xiàn)教育教學(xué)多元化、緊跟時代的步伐，促進(jìn)教育改革。隨著教育教學(xué)的改革創(chuàng)新，將二維碼技術(shù)引進(jìn)高校教育中，旨在研究二維碼技術(shù)在學(xué)校教育教學(xué)領(lǐng)域?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)、生活以及自身發(fā)展的影響，對學(xué)校教育教學(xué)改革創(chuàng)新的影響，對學(xué)校持續(xù)發(fā)展的影響。

（2）二維碼技術(shù)在物理實驗中的創(chuàng)新

將二維碼應(yīng)用于學(xué)校教育教學(xué)中，與以往相比發(fā)生了很大的變化。在課堂教學(xué)中，學(xué)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(xué)習(xí)的知識點的擴展及解釋，或者一段相關(guān)知識點的視頻，達(dá)到線上線下同步學(xué)習(xí)的效果；學(xué)生用手機掃一掃學(xué)習(xí)中使用到的設(shè)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(xué)中讓學(xué)生通過情景學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)以及協(xié)作學(xué)習(xí)，使之對學(xué)習(xí)更感興趣，獲取更多的知識。在課后學(xué)習(xí)中，學(xué)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(yè)以及提供的參考資料，學(xué)習(xí)視頻，讓學(xué)生進(jìn)行分散式網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)，達(dá)到學(xué)習(xí)效果最優(yōu)化。

四、總結(jié)與展望

針對目前大學(xué)物理實驗教學(xué)存在的問題，本文圍繞二維碼技術(shù)應(yīng)用于高校物理實驗教學(xué)進(jìn)行針對性的調(diào)查研究。該改革方案主要的工作有三部分：第一，將實驗教學(xué)的指導(dǎo)思想轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔；第二，將二維碼這種新的教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)相融合，實現(xiàn)了一種新的教學(xué)模式：“二維碼技術(shù)+師生互動+面授”；第三，實現(xiàn)了簡單實用的微課視頻，并搭建了實驗教學(xué)互動平臺以及測試系統(tǒng)。

該改革方案經(jīng)過在本校實驗教學(xué)中應(yīng)用，得到了學(xué)校老師和學(xué)生的歡迎，提高了大學(xué)物理實驗課的效率。使得大學(xué)物理實驗的教學(xué)模式更加合理，注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的自主性和創(chuàng)新性。這次改革收到了如下三大效果：第一，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性提高了，在課堂上自主學(xué)習(xí)能力提高了；第二，二維碼教學(xué)模式下，逐步改變“教與學(xué)”的關(guān)系，從“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”轉(zhuǎn)變；第三，互動環(huán)節(jié)加深了教師與學(xué)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(xué)習(xí)氛圍和環(huán)境。不但激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還培養(yǎng)了學(xué)生獨立自主的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識，取得了良好的教學(xué)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(wǎng)絡(luò)覆蓋有限，不足以支撐所有學(xué)生同時使用；第二，實驗室只在上課時間開放，學(xué)習(xí)時間受限；第三，實驗儀器較陳舊，跟不上現(xiàn)代化的儀器設(shè)備。在未來假如能夠解決這一硬件設(shè)施，并開放使用實驗室，將會帶來全新的實驗課程學(xué)習(xí)。