大学物理综合设计实验的手机辅助教学APP建设

盖 磊，刘海霞，姜永清，赵培刚

(中国海洋大学 信息科学与工程学院 物理系，山东 青岛 266100)

随着网络通信技术和移动信息技术的发展，利用手机辅助教学已经成为近年来的研究热点. 移动学习(Mobile Learning)作为传统教学方式的重要补充，可以解决和实现教育领域教学活动的4A(Anyone,Anytime,Anywhere,Any style)问题[1-2].

在智能手机推广使用和无线网络迅速发展的今天，基于手机的应用程序APP (Application)也在不断深入到学生的日常生活中. 如何将其引导到学习上并为教学服务是值得研究的课题[3-4].

目前，移动学习在国外的研究主要集中在欧洲和北美的经济发达国家，包括芬兰赫尔辛基大学UniWap移动学习项目、欧盟的M-Learning、英国Kingston等大学的短信息服务系统等.

作为一种新颖便捷的学习方式，利用手机进行学习可以打破对学习对象时间和地点的限制，给予学生更多的学习自由，提高学生学习的兴趣和热情，在新形势下提供一种新的教学模式，为本科教育教学研究提供了新方向[5-7].

1 需要解决的问题

在不同手机操作系统下开发针对综合设计实验辅助教学APP，制定并通过应用程序发布相关的辅助实验教学内容，为大学物理综合设计实验的教学提供一种新教学模式.

根据市场研究机构IDC(International Data Corporation)发布的数据显示：Android和iOS两大操作系统依旧是全球智能手机市场的霸主，研发基于这2种手机操作系统的应用程序，可满足95%以上智能手机用户的需要.

通过应用软件的编写，整体框架的设置，系统界面的设计，可以完成以下功能：

a.分层次的显示功能；

b.新内容发布功能；

c.通知信息发布功能；

d.论坛讨论功能；

e.实时交互功能；

f.后台管理功能.

2 功能的实现

2.1 手机用户端

建设完成的手机APP的基本框架如图1所示，进入APP首页后是6个相关子模块.

所包含的基本内容有：

1)背景资料. 所涉及的实验相关背景资料介绍. 弥补了课本和课堂上因篇幅和时间所限不能详细展开介绍的内容，既能提高学生的学习兴趣，又能增加学生的知识. 图2为光学多通道实验的相关背景资料界面.

图1 手机APP首页界面

图2 光学多通道实验背景资料界面

2)新增项目. 新项目、新技术开发的发布. 可增添新的实验项目和实验技术，并及时地介绍给学生.

3)注意事项. 实验操作中需注意的问题. 通过预先了解实验过程中的注意事项和常见问题，可以使学生实验操作有的放矢，安全准确，提高效率.

4)最新通知. 实验室的最新动态通知. 针对不分专业选课和开放式教学模式，可将实验室的各种信息及时传达到每位同学.

5)拓展内容. 针对实验内容所开设的拓展内容. 可以让学生在实验室实验操作结束后，通过相应的拓展，让学生更加深入理解实验，同时也可增设因实验条件所限未能在实验室开展的实验内容介绍.

6)教学安排. 提前告知学生整个学期的实验教学安排. 综合设计实验采取开放式教学模式，学生可通过教学安排对学期有整体的认识，从而合理规划实验学习.

还包含便于教师与学生教学沟通的功能：

沟通. 设置了实时聊天室，通过该功能，学生可以提出和讨论实验相关的各种问题. 教师可针对学生在实验过程中产生的问题进行解答，形成良好的教学互动.

广场. 设置了综合设计实验论坛，通过该功能，学生可以以帖子的形式发表各种实验相关问题，教师和学生都可在其帖子下发表各自的观点. 广场内论坛所发表的内容可长期保留.

投稿. 学生可通过该功能发表针对首页下6个模块的相关文章. 发表后的文章经过后台教师审核通过后可在首页上显示. 这种方式一方面可以增加学生兴趣，提高学生的参与感；另一方面教师也可通过该功能了解学生感兴趣的方向，加强相关的实验教学内容. 教师则可直接发表相关文章，无需经过审核即可直接显示.

2.2 电脑管理端

建设完成的手机APP后台电脑端管理界面如图3所示.

图3 电脑管理端功能选项

可设置软件显示的一级栏目：设置首页显示的6个一级栏目(背景资料、新增项目、注意事项、最新通知、拓展内容和教学安排).

可在一级栏目下设置二级栏目(如图4所示)：现在背景资料和注意事项下设置对应实验项目的二级栏目，可以针对不同实验项目进行具体展开.

图4 整体框架二级结构图

内容发布可在已经设置好的各级栏目下发布相应的文字、图片内容.

内容查询可以对已经发布出的内容进行浏览、修改和删除.

评论中心可以浏览并显示回复学生所提出的问题.

用户管理可以对使用APP的学生进行管理分类.

投稿管理则负责审批学生在各级栏目下的内容发布，只有经过审批的内容才能正常显示.

同样，也可以在手机上直接进行各种管理. 例如，各级框架的创建、修改和删除；文章的发布、浏览、修改和删除等各项功能.

3 主要特色及创新点

作为便捷的学习方式，利用手机进行学习可以打破对学习对象时间和地点的限制，给予学生更多的学习自由，提高学生学习的兴趣和热情，在新形势下提供一种新的教学模式探索，为本科教育教学研究提供了新方向.

与传统的手机访问网站相比，手机APP具有不受内网访问限制，访问时不需输入网址，便捷迅速的特点，且在有新内容、新通知时可以及时上传和推送.

手机APP辅助教学软件的创新点体现在：

1)利用手机平台辅助实验教学，顺应时代潮流，作为可随身携带的学习工具，便于学生使用.

2)既增加了不便于在书本上和实验室内展示的学习内容，又增加了与学生的课后互动环节，使得实验教学生动活泼.

3)针对不同手机操作平台进行软件编制，使其能够得到相同的教学服务，适应不同学生的不同情况.

4 教学效果

在最近一学期的实验教学中，APP合计用户数为142人，占全部选课学生人数的90%以上，学生累计投稿文章32篇，评论留言112条，实时聊天室和论坛使用活跃. 与传统实验教学模式相比，在APP的支持下，学生自主设计实验的能力得到加强，经问卷调查，37%的学生实验设计内容与APP内讨论内容直接相关，77%的学生实验操作内容受益于APP内资料.

5 结束语

通过大学物理综合设计实验手机辅助教学APP，学生可通过网络直接下载或安装文件安装运行APP. 在接入无线网络的情况下，学生可进行APP的升级，学习内容的更新，获取最新资讯，还可通过APP与同学和教师进行互动交流. 同时，在已经研发成功的APP基础上，可以在APP软件主体程序，整体框架不变的情况下，可根据不同课程的特点进行必要的修改，发布针对本课程的相关内容，推广至其他教学课程.