基于智能手机的大学生物理实验：创新、可及性与教育影响的综合回顾
物理教育
2025-12-29 v3
摘要
智能手机集成的物理实验(SmartIPL) 作为一种成本有效且可扩展的方法，为增强初级物理教育提供了新的机会。通过利用智能手机的感测、成像和计算功能，SmartIPL 能够在教室、家中或远程环境中进行灵活的、以探究为导向的实验。本综述综合了超过 200 项记录的 SmartIPL 活动，涵盖机械、光学、热力学、电磁学和现代物理等关键物理领域。按主题、传感器模态(传感器式与相机式)和指令设计对活动进行系统分类。通过情境学习、开放式探究、认知脚手架和学生动机等视角考察 SmartIPL 的教育价值，尤其关注可及性与平等问题。我们还分析了实施挑战，如设备异质性、传感器局限性以及与传统课程集成的问题。展望未来，我们确定了该领域的新兴方向，包括 AI 驱动的反馈系统、开源课程平台以及现代物理的扩展应用。本综述将 SmartIPL 不仅定位为技术补充品，更作为培养 21 世纪物理教育中科学思维、建模技能和知识主体性的变革性工具。
引用
@article{arxiv.2504.11363,
title = {Smartphone-Based Undergraduate Physics Labs: A Comprehensive Review of Innovation, Accessibility, and Pedagogical Impact},
author = {Yiping Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.11363},
year = {2025}
}
备注
83 pages, 6 figures, 18 tables