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《湖南大学》 2016年
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大学物理虚拟实验微课程的开发与应用研究

陈晓旭  
【摘要】:近年来,随着信息技术和互联网的不断进步,移动学习和在线教育蓬勃发展,教学资源逐步展现出开放性、共享性和多元性等特征,教育教学领域出现了微课程、微型学习、微课程教学等概念。教育部2012年制定的《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,充分强调了信息技术对教育的革命性影响以及对当前教育改革和发展独特的支撑作用。现今普通高校的实验教学中,大学物理虚拟实验作为理工科教学体系的重要组成部分之一,教学形式单一、教学资源匮乏、教学模式与传统实验无差等一系列问题亟待解决。当前大学物理虚拟实验研究,大多都是关注虚拟实验本身的系统开发与技术实现,少有关于教学方面的应用研究。物理实验原理简短、方向性强,正好可以发挥微课程便携、短小、精确等优势,开展微课程虚拟实验教学可以有效提升学习者的实验综合素质,优化实验教学效果。本文通过开展问卷调研,对当前大学物理虚拟实验的教学现状进行总结,分析了大学物理虚拟实验微课程的必要性。结合当前实际,对大学物理虚拟实验项目进行内容分析和学习者需求分析,论证了大学物理虚拟实验微课程的可行性。结合微课程的资源属性和课程属性,在建构主义和个性化学习理论的指导下,分析可用的开发工具及网络平台,探索出虚拟实验微课程的开发设计流程,总结了个性化自主学习、以微课程为主的混合式教学和以微课程为辅的传统式教学三种教学模式。为了验证微课程的有效性,本文以霍尔效应虚拟实验为例,选取湖南大学理工科学生为调研对象,设计开发出系列微课程,以微信公众平台为微课程平台开展实证研究。通过三组不同教学模式下学习者实验报告和实验能力测验的数据分析,分析了微课程对于学习者实验综合能力的提升效果,并完成微课程教学的评价、总结和反思。
【关键词】:微课程 大学物理虚拟实验 个性化学习 实验教学 微信公众平台
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:G434;O4-4
【目录】:
  • 摘要5-9
  • Abstract9-13
  • 第1章 绪论13-19
  • 1.1 选题背景及意义13-14
  • 1.1.1 选题背景13
  • 1.1.2 选题意义13-14
  • 1.2 研究现状及启示14-17
  • 1.2.1 国外研究现状及启示14-15
  • 1.2.2 国内研究现状及启示15-17
  • 1.2.3 对已有研究成果的小结17
  • 1.3 研究的内容和方法17-19
  • 1.3.1 研究内容17-18
  • 1.3.2 研究方法18-19
  • 第2章 大学物理虚拟实验微课程的分析19-29
  • 2.1 相关理论基础与概念界定19-21
  • 2.1.1 建构主义理论19
  • 2.1.2 个性化学习理论19-20
  • 2.1.3 概念界定20-21
  • 2.2 大学物理虚拟实验教学现状调研21-25
  • 2.2.1 教学现状调研的设计21
  • 2.2.2 教学现状调研的实施21-22
  • 2.2.3 教学现状调研的统计分析22-25
  • 2.3 虚拟实验微课程的必要性分析25-27
  • 2.3.1 学习者需求分析25-26
  • 2.3.2 实验内容分析26-27
  • 2.4 虚拟实验微课程的可行性分析27-29
  • 2.4.1 微课程的特征27
  • 2.4.2 大学物理虚拟实验的特征27-29
  • 第3章 大学物理虚拟实验微课程的设计29-36
  • 3.1 虚拟实验微课程的设计目的29
  • 3.1.1 提高实验水平29
  • 3.1.2 优化实验教学29
  • 3.2 虚拟实验微课程的设计原则29-31
  • 3.2.1 个性化29-30
  • 3.2.2 关联性30
  • 3.2.3 交互性30
  • 3.2.4 开放性30-31
  • 3.2.5 发展性31
  • 3.3 虚拟实验微课程的系统设计31-36
  • 3.3.1 虚拟实验微课程内容的设计31-32
  • 3.3.2 虚拟实验微课程平台的设计32-33
  • 3.3.3 虚拟实验微课程的教学模式设计33-36
  • 第4章 大学物理虚拟实验微课程的开发36-46
  • 4.1 微课程开发工具及平台36-38
  • 4.1.1 开发工具36-37
  • 4.1.2 开发平台37-38
  • 4.2 微课程资源的开发流程38-41
  • 4.2.1 微课程资源的开发38-40
  • 4.2.2 微课程资源的输出40
  • 4.2.3 微课程资源的更新40-41
  • 4.3 微课程平台的开发41-46
  • 4.3.1 微课程平台的教学功能开发41-44
  • 4.3.2 微课程平台的交互功能开发44-46
  • 第5章 教学实证分析与总结46-59
  • 5.1 大学物理虚拟实验微课程的实践46-50
  • 5.1.1 教学实证的对象选取46
  • 5.1.2 霍尔效应实验微课程的开发设计46-49
  • 5.1.3 霍尔效应实验微课程的教学实践49-50
  • 5.2 教学实证分析50-55
  • 5.2.1 实验报告的成绩比较50-52
  • 5.2.2 实验能力的水平比较52-55
  • 5.3 虚拟实验教学模式的调研分析55-59
  • 5.3.1 微课程教学模式的调研结果分析55-58
  • 5.3.2 微课程教学模式的应用效果总结58-59
  • 结论59-62
  • 1.论文的研究成果59
  • 2.论文的创新点59-60
  • 3.论文研究的不足60
  • 4.进一步设想60-62
  • 参考文献62-65
  • 致谢65-66
  • 附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录66-67
  • 附录B 物理开放实验及实验教学模式问卷67-69
  • 附录C 大学物理虚拟实验教学模式探究问卷69-71
  • 附录D 霍尔效应实验小结测验71-72

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