新媒体对高校物理实验教育教学模式的影响研究

龚海萍

(青海民族大学，青海 西宁 810007)

1 引言

信息化时代新媒体信息技术在教学中发挥的作用越来越大，越来越多的高校开始尝试结合新媒体信息技术开始教学，并尝试性将这一技术应用于物理实验教学等实践教学领域[1,2]。对比传统教学模式，新媒体环境下的物理实验教学有诸多优势，可以解决传统物理实验教育教学中存在的诸多问题，如微课网课等教学手段也存在一定局限性，因此需要对传统物理实验教学中存在的问题、新媒体环境下物理实验教学的影响等进行分析，从而更好地制定物理实验教育教学策略[3,4]。

2 高校物理实验教育教学现状

2.1 实验室设备老旧

各个高校物理实验室都存在实验设备老旧的问题，设备老旧使得部分实验需要学生合作完成，有些实验甚至无法完成，还有些实验可能存在一定的实验安全风险。实验室设备老旧是一个老生常谈的问题，但由于教学经费等限制各个高校都没有将解决实验室设备老旧问题作为首要任务。当然，随着信息技术以及新媒体技术等的普及，虚拟实验在物理实验中也快速普及，但覆盖的高校依然较少，MATLAB 等软件在学生群体中的使用还需要在更多高校推广。

2.2 实验过程无人监督

物理实验虽然有教师指导，但由于学生实验进度不同，教师不能对每一个学生进行监督，这使得物理实验中有很多学生习惯性浑水摸鱼，而这些浑水摸鱼的学生的实验报告要么是自己编写数据，要么抄袭他人的实验报告，最终导致物理实验难以发挥应有的效果。

2.3 实验前后无人指导

通常学生的实验资料仅仅是一本实验指导书，指导书甚至可能是学校自行编写。学生在实验前后只能根据实验指导书了解实验内容，对于实验原理以及实验过程等往往在上课前都是一知半解。物理实验结束后同样如此，学生往往拿着实验结果去撰写实验报告，这个过程基本无人指导，虽然通过网络上已有的实验报告大部分学生都可以撰写完成实验报告，但对物理实验以及物理原理的认识依然不深。

3 新媒体对高校物理实验教学的影响

3.1 积极影响

3.1.1 高校物理实验网课的出现

新媒体最大的特点就是依托移动互联网打破信息传播的空间限制，这使得高校物理实验仅局限于校内实验室有限教学资源和空间的窘迫，使得每一个学生都可以通过网课获得物理实验网课教师的针对性实验指导。另外，高校物理实验网课的出现也减轻了高校物理实验教师教学指导的负担，使得在众多学生都需要实验指导时可以自由选择观看网课视频寻找答案，极大地提高了物理实验教学的效率。

3.1.2 丰富物理课堂教学内容

相比于传统物理实验课程，物理实验教学还可以以更丰富的形式出现。如结合VR 以虚拟现实的方式让学生模拟进行物理实验打破物理实验的空间限制。又由于物理实验本身可能存在一定危险性，传统物理实验教学内容中会尽可能避免与这些存在危险风险的物理实验产生交集，导致学生对物理实验风险性认识不足，不利于实验安全教育的真正推广。而通过虚拟物理实验设置一定的实验失败风险条件，可以让学生清醒地认识实验失败可能产生的后果。另外，传统物理实验很少与MATLAB 等软件产生交集，而新媒体物理实验可以通过数学建模对实验进行描述，学生也可以通过MATLAB 进行简单的物理实验模拟，进一步丰富学生结合模拟软件自行进行虚拟实验的能力。

3.1.3 提高学生自我学习能力

网课微课等教学方式终究需要学生自我学习才能发挥作用，学生需要具有一定的学习自觉，需要有终身学习的观念才能让微课教学取得不错的教学效果。事实上，结合新媒体的物理实验教学有助于学生尽可能根据自己的风格寻找学习资源，这有助于学生自由制定学习计划，自由完成学习任务。并且，提高学生的自我学习能力也有助于学生学习其他课程，有助于学生独立自主地完成物理实验。

3.2 消极影响

3.2.1 教学内容重点不突出

新媒体下物理实验课程教学以网课微课为主，学习环境以学生自学为主。这使得学生的学习过程没有专人监督，学习效果会随着网课时间的增长而大打折扣。因此，包括物理实验课程在内的网络课程都以较短的时间出现。通常在10-20 分钟左右。课程教学的内容少，覆盖知识点单一，教学内容重点不突出，教学深度严重不足。加上不同教师制作的课程和课件质量不一，学生虽然能够适应新媒体教学模式，但未必能够通过课程将各个知识点融会贯通。物理实验依然需要学生通过实际实验加深其对物理知识的认识和理解，实验依然是物理教学中不可避免的实践环节。

3.2.2 教学内容缺少连贯性

从教学内容上看，新媒体下物理实验课程教学的教学内容缺少连贯性。一方面，课时限制使得教学内容局限于10-20 分钟内，教师需要在短时间内将实验内容和原理等进行讲解。另一方面，高校物理实验本身就是为物理学习服务，实验的本身是为了加深学生对物理知识的认识和理解，这就注定了应用不同物理知识的各个实验之间很难有较大联系。

3.2.3 降低了学生独立思考的空间

由于物理实验教学视频的讲解内容足够细致，大部分学生只要根据视频指导就可以轻松完成实验。这种情况下学生甚至不需要理解物理实验原理就可以完成实验，使得学生即使完成实验也达不到学习的效果。事实上，即使如此也有很多学生不愿意自主完成实验，学生抄袭实验报告蒙混过关的情况依然存在。

4 新媒体应用下高校物理实验教育教学模式分析

4.1 课堂教学前的应用

新媒体环境下，学生可以通过课前观看教学视频对教学内容进行预习，这是传统教学无法实现的。高校物理实验课课前预习主要有两方面内容，一方面是实验相关物理原理的介绍，一方面是实验设备操作及注意事项介绍，这两项都是学生实验前就应该知晓的内容。另外，课前预习还让学生对实验方向有了大致的了解，可以极大地提高学生对实验实践的效率。由于部分学生在观看课前视频后也会观看具体的实验教学内容，这使得部分学生在实验中更加清楚实验流程，更容易完成物理实验，并将多余的时间用于实验报告等的撰写。课前教学中还可以增加基于MATLAB 的仿真实验内容，让学生更早接触MATLAB 这一模拟实验建模工具，让学生适应虚拟实验场景。

4.2 课堂教学中的应用

新媒体下物理实验教学在课堂教学中的应用则相对更加丰富，主要表现为以下几个方面：1）实验细节教学。由于可以以微课地形式全程进行实验过程教学，学生可以通过反复观看实验教学微课视频掌握各个实验步骤，中途学生可以对不理解的实验步骤进行暂停，重复观看后再进行实际操作。2）实验动态监督。现代信息技术环境下，实验室一般都装有摄像头，学校可以通过智能识别技术对实验室情况进行监督，捕捉学生是否有认真进行物理实验实践，通过这种方式对学生进行监督可以减轻教师教学监督压力，并对这些不认真进行实验的学生进行单独教育。3）让学生录制实验教学视频并进行讲解。根据费曼学习方法，最好的学习方法就是让学生用自己的话教给其他学生，通过“温故而知新”巩固学习效果。让学生录制实验教学视频不仅能够让学生更加认真对待实验，也可以将其中的优秀作品作为下一届学生的微课学习资料，减轻教师实验教学视频的准备和录制负担。4）准备一些教科书实验内容以外的实验项目。由于学生事先进行了实验预习，课堂上又可以通过实验教学视频进行实验，大部分学生在完成实验后都有很长一段时间无所事事。此时，教师可以通过可选实验的方式让学生进行更多的物理实验。可选实验一般是课程实验的进阶版本，要求学生更深刻地掌握物理原理和实验仪器的实验。可选实验同样有视频教学指导，但其中的很多实验参数都会进行调整，学生需要根据教师要求调整的参数进行实验。

4.3 课后考核评价方面的应用

考核评价是检验学生学习成果的重要途径，新媒体下物理实验教学的课后考核评价主要有以下几个方面：1）MATLAB 虚拟实验考核。对于大部分物理实验，都可以通过MATLAB 进行模拟，教师应要求学生掌握通过MATLAB 进行虚拟实验的方式，为后续自主进行物理实验建模奠定基础。学生需要通过自己的电脑进行MATLAB 虚拟实验并将实验结果整理后交给助教审核。2）习题考核。虽然学生通过实验更深刻地理解了相关物理原理，但对于其具体应用可能依然局限于有限的几个背景。因此，在实验后趁热打铁，给学生布置物理习题作业同样是一种加强和巩固学生学习成果的方法。3）实验报告审核。虽然通过摄像头可以动态监督学生的实验实践情况，但依然会有部分学生习惯性抄袭其他学生的实验报告。教师应让助教检察学生实验报告的独立完成情况，避免学生实验报告抄袭造假。4）故意在部分实验课程中增加错误，让学生在实验中发现错误。很多学生在学习过程中总是会默认书本或教学视频就一定是正确的，而物理实验不应有这样的想法。教师可以通过设置错误的物理实验步骤等方式设置陷阱，让学生通过自身对物理知识的理解去发现并纠正错误，这也是对学生质疑能力的一种考核。

4.4 课程资源的管理应用

新媒体环境下物理实验教学资源会随着时间的推进而越来越丰富，因此也需要对这些课程资源教学管理。课程资源的管理应用主要有以下几个方面：1）学生视频观看数据的大数据分析。虽然给为学生提供了教学视频资源，但学生能否很好地应用这些资源依然存在一定困难。高校可以结合学生视频下载数据进行大数据分析，一方面分析哪些学生经常不下载视频，并对这些学生予以提醒；另一方面则需要分析哪些课程视频下载量较少，并对这些视频的视频教学内容进行调整。2）多元化教学资源选择。由于高校辅导物理实验的教师不止一个，学校可以让这些教师都录制物理实验教学视频，让学生自由选择实验指导视频，通过这种方式达到学校资源多元化利用的目的。3）充分利用网络作业等作业方式，并结合相应的摄像头对学生的作业完成过程进行监督。网络作业主要以选择题为主，但也可以有填空题、判断对错题以及计算题。教师可以通过学生的作业回答情况调整理论课程教学策略。让学生对实验理论有更深的理解。4）考察学生通过MATLAB 进行实验的能力。MATLAB 是学生未来进行建模和分析的重要工具，考察该能力有助于学生更加重视计算机虚拟实验技术，帮助学生建立对数学建模、物理建模等的认识。具体考察方式以独立随机完成三个模拟实验为基础，同时考察学生对实验中各个参数和实验结果的认识，以确定学生是否真实理解相应的物理实验原理。

5 结语

整体上看，新媒体以及信息技术可以给物理实验教学带来诸多改变，但技术无法改变学生的学习态度，学生对物理实验的态度最终决定了学生能够在实验中获得什么。同时，教师也不能过于依赖网课微课等新媒体教学手段，与学生进行必要的沟通可以让教师了解学生实验和学习中存在的问题，有助于学生充分了解教学中存在的不足，帮助学生建立对物理实验的重视。由于客观因素等原因，高校物理实验设备老旧很难在短时间内得到改进，物理实验课程教师应懂得灵活变通，通过MATLAB 等模拟实验平台完成实验教学任务，促使学生更好地学习和使用MATLAB 分析和解决问题。