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信息网络技术在物理教学中的应用与设计
 
慧聪网   2006年4月21日15时28分   信息来源:安徽教育资源中心    

    摘要:建构在网络环境下的教学更具开放性,营造了协作式学习氛围。利用信息技术向学生提供学习所需的各种资料和信息,使教学过程从局限在课堂中的封闭性走向开放性,改变了传统的教学方式,优化了教学过程,激发学生学习的兴趣,提高课堂教学效率。学生可以围绕课题组成小组进行网上自主学习、主动探究、合作交流,从而达到培养获取信息、处理信息的能力和基本科学素养的目的。在实际教学工作中要处理好信息技术与传统教学手段关系,不能用信息技术完全代替传统的教学手段,不能用模拟实验代替教师演示实验、学生的分组实验。

    关键词:信息网络技术 应用

    以多媒体、网络化、智能化为主要特征的现代信息技术与课程的整合,使各种教学资源、各个教学要素和教学环节,经过整理、组合,相互融合,正在对传统的课程理念、课程内容、课程实施以及课程资源产生深刻的影响,将导致教学方式和学习方式的变革。它不仅具有其它直观教学的优点,而且还有视听结合、动静结合、操作方便等特点,有利于优化课堂教学结构。

    信息技术在教学过程中的作用

    一、可以生动再现物理过程,体现物理规律。

    物理学是一门反映客观物质世界基本规律的基础学科,与客观世界联系紧密。而大多数学生认为物理难学,老师也有物理难教的体会,其原因之一就是物理学所涉及的内容虽然和客观世界联系紧密,但是其包含的物理规律都是从客观世界中经过“定性”、“定量”、“建模”的过程中抽象出来的,是一系列的理想化的模型,靠教师、粉笔加黑板的是有一定难度的。

    利用计算机课件,用模拟的形式将一些较难理解或实现的物理现象规律生动再现给学生,可以集中学生的注意力,提高课堂效率。例如在“透镜成像”一节中,可以动态演示物体靠近及远离透镜过程中像的变化情况;又如在“波的叠加”一节中,既可以以动画形式演示波的叠加过程,又可以在叠加过程的任一时刻暂停进行分析提问,亦可以分步演示叠加过程,完全按教学者教学要求而定,可以起到事半功倍的作用。

    课件还可展示课堂实验无法演示的微观的物理过程。由于受到时间、空间以及实验条件、实验器材等因素的限制,难以通过实验向学生展示微观的、极慢的物理过程。如分子的扩散过程及布朗运动、光的干涉和衍射、波的叠加、原子的核式结构、核反应过程等。利用计算机“虚拟现实”的特点,进行逼真的模拟,并可灵活的控制物理场景的大小,将这些微观的物理过程生动、形象地展示与学生面前,使学生认识加深,形成概念。

    二、有利于优化课堂教学结构,突破重点难点

    传统的教学活动中,教师通过讲解、演示、学生分组实验等方式向学生传授知识,由于学生受思维发展的限制,使得教师必须用许多形象的语言进行描述,同时教师的演示有时受客观条件的局限,效果不够明显,应用信息技术,可以突破时空的限制和语言描述的困难,形象地展示素材,再现前人所做的实验,学生通过对实验的观察,得到对现象的认识。如发电机中线圈的转动方向、磁感应线的方向和线圈中感生电流的方向间的关系,用讲解和挂图的效果就没有多媒体课件的动画效果直观、形象。

    浮力知识是初中物理中的重点和难点内容,用传统的教学媒体去揭示浮力产生原因、阿基米德原理等难点内容时,通过分析一个浸入水中的立方体的六个表面受到的液体的压力,得出浮力等于物体受到的向上和向下的压力差,分析中要用到液体压强与深度的关系、二力合成、二力平衡等知识,涉及到的力较多,学生理解起来感到很抽象,不易在大脑中形成正确的概念。虚拟实验环境可以提供一些学生在现实中无法体验的情景,使用它们自己做实验,学生通过人机交互调整参数,探究不同参数状态下的物理状态,并获得相关的实时数据,使物理学中一些不可见因素及其变化规律呈现于学生面前,从而发现、总结一些规律。起到化无形为有形、化抽象为形象,突破了难点,使学生更容易理解。

    三、增加课的容量,提高课堂教学效果

    教学工作是要讲究效率的,根据当前教改的动向,在不增加学生过重课业负担的前提下,使学生学习更多的知识,只靠教科书、黑板、粉笔是比较困难的。采用信息技术后,就可以充分调动学生的各种感觉器官,以其达到整体大于部分之和的效果。视频展示可以增加学生练习的机会,从而调动了学生的学习积极性,增加了学生的活动时间,从而达到增加课的容量,提高课堂教学效果的目的。

    可以及时评测和反馈,应用操作练习型软件和计算机辅助测验软件,让学生在课堂练习和测验中巩固、熟练所学的知识,选择不同的学习内容和确定学习目标,教师还能在一定程度上注意学生的个别差异,因材施教。

    网络教学的应用还进一步促进课堂教学多元化的实现,增加了教师与学生,学生与学生之间的交流。

    四、利用多媒体进行教学可优化教学过程

    使各种教学资源、各个教学要素和教学环节,相互融合,达到整体优化。课件不仅可以模拟物理实验、演示物质变化的情景和过程,还能再现定理、定律、规律的推导过程。对于一些难以用语言描述清楚的物理过程,用多媒体动画技术模拟再现,节约大量的教师口头讲述时间,这些信息具有很强的表现力,节省了大量的板书和画图时间,保持了学生在学习中思维的连贯性,同时调动学生的眼、耳、口、手、脑等多种感官,促使学生主动记忆,认真思考,努力探索,积极参与教学。学生的主体作用得以充分发挥,学得轻松活泼、愉快,对新知识学得快、掌握得快。课件不仅应用于课堂教学中,还可以在课下对学生起到自学辅导作用,使课堂的45分钟有了足够的外延,优化了教学过程。

    五、有利于寓德于教,陶冶学生的情操

    现代学生的思想比较活泼,他们对新物特别感兴趣,很关心社会的发展,而传统教育媒体,对于学生的迫切要求有时不能满足,多媒体教育技术,就能很好的满足学生的要求,可以及时的将获得信息用于教学,用信息技术展示现代科学技术的成果,开拓学生的视野,在物理教学中还可以用信息技术进行思想、美育教育。

    五、成为学生认知、探究和解决问题的工具

    信息技术能够突破教育环境的时空限制,创设数字化的探究学习情境,促进学生有效地学习和使用信息技术,超文本特性与网络特性的结合,提供了极丰富的信息资源,构成进行自由探索和自主学习的开放环境,网络使教学过程走向开放性,学生可以围绕同一课题组成小组进行网上合作学习,提供对相同问题多种不同的观点的比较、分析和思考的条件,在集思广益的基础上,深化对知识的理解和掌握,突出了学生的主体性。利用网络进行交流,收集信息,为学生的多样化学习创造环境,培养学生的信息素养及利用信息技术自主探究、解决问题的能力,提高学生学习的效益。

    加强多种类型课件的开发和应用

    教学过程中应用课件,是否要教师都要熟练掌握计算机编程并独立编制课件呢?当然不是,因为课件的开发与编制不是一个人或几个人能够独立完成的,编制过程中要集合教学一线骨干教师、计算机专业编程人员、教育学家、专业设计人员等各行业人士共同参与。因为教育是面对人的行为,教育过程要符合教育的基本规律。所以,课件开发应是有系统,有组织的集团化开发过程。

    目前的课件种类单一是相当普遍问题,大多数课件都只是对实际物理过程的简单模拟演示,除了模拟型课件外,还应加强对以下几种类型课件的应用。

    1、探索型课件。意即在课件的使用过程中,通过创设一系列“陷阱”或“台阶”式的物理环境,或由学生在一定条件下约束下输入数据自主创设物理环境,而后一步步探索进而达到教学目的的一种课件。

    2、练习型课件。此类型课件着重于在习题课上使用,并最好辅以网络功能,以便于学生在练习之后互相交流,且为了适应不同层次的学生的要求还应在编制此类课件时对习题的难度加以区分,这样可以让不同层次的学生各取所需,避免了传统教学模式中一刀齐的弊端。

    3、组合设计型课件。此类型课件主要目的旨在培养加强学生的创造力与想象力,让学生在已有知识基础上摆脱条条框框的束缚,去大胆地设计实验,设计习题。为了加强此类课件的作用,应在达到教学目的的前提下,给予学生适度以的想象空间。

    4、实时处理型课件。物理学讲述的都是客观物质世界的基本规律,它们是真实的。教学过程中利用模拟软件或者计算机外接传感器来演示某些实验现象,通过一定数据收集,转换装置,将实际实验当中得到的数据马上送到计算机中进行处理,而后得到实验结果,验证物理规律,帮助学生理解所学知识。这样,课件不再是虚拟的,而是对真实物理过程的良好再现,增加了可信度。

    课件制作的对策

    1、加强教师培训,注重交流提高。

    课件中的教学内容及其呈现、教学过程及其控制的设计应由教学设计所决定。每位教师都有自己的教学思想、教学方法,只有让他们掌握了课件制作技术,才能制作出合自己口味的课件。因此,解决课件制作的根本出路是依靠加强培训,挖掘广大教师的潜力,培养他们独立制作的能力。在制作课件的过程中,如果有水平相当或更好的教师指导与交流,就会得到更快的提高。

    2、加强软、硬件的建设,实现素材共享。

    多媒体课件制作对软、硬件的要求都很高,所以应该两者并举。媒体素材的准备是工作量很大的,每次课件制作都要临时准备素材,是很烦人的。因此,平时不仅要注意素材的收集,还应该实现素材的共享。教师根据自己的教学设计从相应的多媒体资源库里选择素材,来编辑、制作实用的教学课件。把教师本身的教学经验融汇进去,充分反映每一个教师自己的教学特点,而且内容更新,针对性更强。

    3、课件的开发不是固化,而是开放式的。

    能充分地容纳别人修改补充,可以自由地根据课堂教学计划、教学要求和课堂教学设计,按照自己的意愿修改课件,还可以直接引用别人的教学经验成果,教师可在教学的不同阶段、不同环节根据课时的需要灵活地设计课件,确保课件使用的正常进行以及使用过程中课件的临时增删与修改。采用模块化思想,变“线性结构”为“非线性结构”,将课件设计成学生学习的资料库,并注意增强课件的交互性及其界面的人性化,使课件流向能根据教学需要而随意调度。

    4、课件的设计要针对教学内容、学生学习方法和认知规律。

    教学内容要以书本为蓝本,但又要对书本内容进行筛选、补充和重组,突出重点,解决难点,做到源于书本,高于书本,集大家之长处,具有自己的教学风格和特点。课件的真正价值却是体现在教学之上,是更好地为教育教学服务。制作中一定要遵循学生的认知规律,让学生通过多媒体教学手段能够更好地掌握知识,通过“直观”来培养学生的抽象能力、想象能力和逻辑思维能力,

    5、课件设计要针对最佳作用时机,体现以学生为本。

    在教学过程中,针对学生随时变化的心理状态,不失时机地发挥电教媒体的作用(如引起兴趣、转化注意、激励欲望、引导迁移、提供反馈等),以学生为中心、体现以学生为本设计。不能用多媒体技术完全代替传统的教学手段,不能用模拟实验代替教师演示实验、学生的分组实验,从而剥夺了学生实验的机会。

    6、课件设计作为学生情境探究和发现学习工具

    利用数字化资源具有多媒体、超文本等特点,对教学设置的问题进行情境思考、探索,培养学生发现问题、解决问题的能力。教师可以将所需的资源整理,保存在内部网站,让学生访问该文件夹来选择有用信息;也可以为学生提供适当的参考信息,如网址、搜索引擎、相关人物等,学生根据某项“任务”,自主搜寻、检索、分析、组合与探究课题有关的资讯,自己登录互联网或到资源库中获取相关信息、知识,培养学生获取信息、分析信息的能力,形成一种将书本知识与社会信息相结合、教师传授与自我探索相结合的观念和模式。

    通过信息技术创设的虚拟实验环境,让学生在虚拟实验环境中实际操作、观察现象、读取数据、科学分析,培养学生科学研究的态度和能力,掌握科学探索的方法与途径。

    将信息技术引入中学物理教学,不仅能使教学手段变得更加丰富生动,而且会带动物理教学组织形式、教学方法的多样化,可以促进物理教学过程信息交流的多元化,认知方式的多元化,最终实现物理教学目标的多元化。

    

 
作者:查辉 
 
 
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