现代教育技术支持下的物理实验教学

白昊然 胡 强

1.西北师范大学，甘肃 兰州 730070； 2.兰州市第五十五中学，甘肃 兰州 730030



现代教育技术支持下的物理实验教学

白昊然1*胡 强2*

1.西北师范大学，甘肃 兰州 730070； 2.兰州市第五十五中学，甘肃 兰州 730030

为了让技术与物理课堂进行深度的融合，本人将运用现代教育技术融入到物理课堂教学中利用虚拟实验室解决物理课堂上必要的实验教学，解决在物理课堂中一些抽象概念的理解。学生在学习有难度的物理概念时学习动机不高，所以在教学过程中融入即时反馈技术来加强学习效果，初步实证二者结合可以大力提高物理教学成效。

虚拟实验室；物理实验教学；即时反馈

实验教学是高等学校教学环节中最重要的组成部分，利用虚拟现实技术创建虚拟实验室，加强学生技能和创新能力的培养是今后的主要发展趋势。在传统的物理教学中构建抽象的物理模型和掌握抽象的物理概念是最为困难的一件事。通常物理概念的得出都是经过科学家无数次精密的实验和科学探究实践得出来的，所以要想学生真正了解掌握这些抽象的物理概念和现象必须要让学生身临其境的体会整个探究过程，如果可以使学生在这种环境下进行学习、研究、探索、体验的学习便可以深入浅出的让学生了解整个科学探究过程提升自我总结定律的能力。教学过程中发现学生在学习有难度的物理概念时学习动机不高，所以在教学过程中尝试融入科技化的智能评分技术和即时反馈技术来加强学习效果。

一、虚拟实验室的概念

虚拟实验室是一种基于Web技术、VR虚拟现实技术构建的开放式网络化的虚拟实验教学系统，是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化。虚拟实验室由虚拟实验台、虚拟器材库和开放式实验室管理系统组成。虚拟实验台与真实实验台类似，可供学生自己动手配置、连接、调节和使用实验仪器设备。教师利用虚拟器材库中的实验器件自由搭建实验案例，这一点是虚拟实验室有别于一般实验教学课件的重要特征。

二、虚拟实验室的特点及优势

(一)高速与高效率

利用虚拟实验室学生在做实验时节省大量的简单劳动的时间，例如简单的连接电路的实验或者复杂的设备对接，都可以避免时间的浪费，而这种简单操作并不会对学习起到很重要的作用，利用这一点学生可以更高效的进行实验过程的操作。

(二)优化和功能权

利用虚拟实验室软件学习，必然资料库会与时俱进无限扩大，丰富资料，更容易增加新品种和升级换代。更新一些老旧淘汰的实验，增加更精准更高效更贴近知识点的实验，我们可以在软件中找到最新的素材进行教学。

(三)低成本

针对高中或者大学的物理实验，实验的步骤更为复杂，器材设备更为精密，越是精密的仪器它的成本就会很高一台机器甚至上百万，使用起来要求高度谨慎防止元器件损坏，带来了经济上的压力。但是虚拟实验室中我们可以无限复制元器件，不用担心因为人为因素导致器件破损。

(四)分布式

在协同虚拟环境技术下，可实现合作实验、远程实验、协同研究等，为在移动学习中的学生提供了便利，不再局限于物理实验室中，任何地点任何时间任何物理环境都可以进行物理实验，更为偏远地区学生因经济环境限制带来了便利。

三、即时回馈机制与专注力的提升

专注力对学习成效有正向的帮助，而教师若能提供有效的学习策略、方法与环境，将可提升学生的专注力。那该如何提供有效的教学策略呢?早在1983年，Keller(1983)就建议教师可从三方面着手来引起学生学习的注意力：1.知觉的唤醒，通过刺激学生的感官来引起注意，如用不同的声量、色彩、图画等；2.唤起问题探究，利用提问的方式，引起学习者的思考与好奇；3.利用多元教学来维持学习者的注意与新鲜感。综上所述，为能提高学生的专注力，教师所使用的教学策略应先刺激学生视觉或听觉的感官，进而利用提问的方式唤起探究的动机，最后再以多元教学的方式来维持新鲜感。亦即教师透过多重感官刺激、提问等回馈机制来集中学生的专注力。而CRS所提供即问即答的功能，正可增加每一位同学答题的机会；以及抢答、淘汰赛等多种评量模式，亦可维持学生新鲜感(Johnson & Lillis，2010)。CRS提供多种评量模式，诸如即问即答、抢答、抢权、淘汰赛、挑人作答等，若能将这些互动式教学功能融入课程设计中，除增进课堂气氛外，教师更可藉由反馈系统的结果，掌握学习情况，调整授课内容，来提高学习效果，提升教学品质。兹将各评量模式分述如下(网络资讯，2008)：1.即问即答：直接由老师口述问题或将问题书写在黑板上，然后再由学生使用遥控器作答。2.抢答：选择或是非题可以用抢答竞争的方式来提高学生学习的兴趣。3.抢权：用于简答题，以最先按键抢得作答权的学生优先回答问题。4.淘汰赛：多用于选择或是非题，答题错误的学生将无法继续作答，最后留下者则为冠军。5.挑人作答：以乱数随机挑选学生来回答问题。CRS是透过遥控器提供即时资讯给老师和学生的一种教学应用系统。它包含硬体和软体两部份，其中硬体主要是一组遥控器和一个接收器，并搭配教室中的电脑与单枪投影机。软体则可提供教师编制试题、透过PowerPoint在投影布幕上显示问题、以及视觉化图表呈现学生作答结果(网奕资讯，2008)。

目前已有一些研究证实这样的可行性，蔡小玲、林原宏与梁锡卿指出，相较于传统教学模式，使用CRS教学时，六年级学童有较快的答题速度，较高的学习兴趣与学习专注力；担任实验组教学的教师也表示使用CRS教学模式，能提升学童的专注力；研究结果显示，学生能专注参与，其学习成就及对数学自信心也明显提升。

四、结论

在传统教学的基础上加入了虚拟实验部分，可以调动学生的学习兴趣，激发学生做实验的欲望和探索的欲望，可以让整个课堂事半功倍。虚拟实验平台搭建了一个让学生自发进行实验器材组装，实时观察实验现象并做出实验结论的学习模式。同时教师可以在线上实时观看每个学生做实验的状况，可以节省人力达到预期目的。课堂融入即时反馈系统CRS可以增进活泼热络的课堂气氛，教师更可借由反馈系统的结果，掌握学习情况，调整授课内容，来提高学习效果，进而提升教学品质。

[1]网络资讯.IRS即时反馈式创新教学，2008.

[2]林凯胤.教室回馈系统对护专学生资讯安全素养、学习动机的影响.科学教育研究与发展，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，汉族，西北师范大学，硕士，研究方向：现代教育技术(物理学科教学)；通讯作者：胡强(1980-)，男，汉族，甘肃临夏人，本科，就职于兰州市第五十五中学，研究方向：教育技术与初中物理。

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