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摘要:现代教育技术通过对教学过程和教学资源的有机融合,可以提高教学质量和教学效率促进教学改革,提高学生的认知水平,有助于学生自主学习,从而培养创新思维,发挥演示实验、虚拟实验室功能,发挥学生自主探索实验的能力,增强实验效果,引导学生关注生活,学习运用所学规律解决实际问题。
关键词:现代教育技术 高中物理教学 整合与开发
具有现代教育技术的观念,掌握现代教育技术的理论和方法,运用现代教育优化课堂教学,是当今教师教学的基本功。就此,结合个人的物理教学谈一谈现代教育技术与高中物理教学的有机整合,并从中探索现代教育技术的理论和方法。
一、利用模拟类课件,突破难点,提高学生的认知水平
利用计算机制作逼真的模拟课件,可以帮助学生克服认识障碍。例如利用α粒子散射实验的模拟课件,通过学生亲自使用,不仅使学生对实验原理、仪器的使用一目了然,还能对实验现象有直观的了解,使学生对α粒子散射实验的3点结论记忆深刻。可以利用课件动态地展示规律,例如模拟透镜成像特点的课件,像的变化被连续地展示出来,突出了像的大小、倒正、虚实的变化条件。可以利用课件对相近的规律进行对比,例如笔者用《几何画板》自制的课件——振动图像和波动图像,可以很好地对比它们的异同,对它们研究对象的不同,对波的传播规律有清晰的展现。可以针对某些习题制作课件,比如飞机投弹规律、匀速上升电梯掉落物体的运动是竖直上抛等,可以克服学生认识上的思维障碍。另外像LC振荡电路的模拟课件,可以很好地突破难点,使学生理解电流和电量的变化规律。
二、现代教育技术有助于学生自主学习,从而培养创新思维
利用计算机软件,教师可根据教学内容设计出交互性良好的适宜不同层次学生的课件,借助它,学生不仅可以轻松地突破学习的难点,而且可以在自主学习探索中,使自己学会如何学习。
如在《交变电流的产生和变化规律》的教学中,关于“闭合线圈在匀强磁场中匀速转动”时线圈中感应电流的变化规律问题,教师提出:如何寻找线圈中感应电流的变化规律?有同学提出可用实验模拟,课件中有“线圈转动”按钮,可显示模拟演示实验;又有同学提出用公式分析,课件中有“公式分析”按钮,从旋转线圈的某一定态开始,如图所示,学生可据E=Blvsinθ,自己推导,若不会推导可按“提示”按钮;有同学提出图像法分析,课件中有“图像分析”按钮,其中有φ- t图像、e-t图像和它们的对比图像,学生据此可以轻松理解图像的意义,并学习应用图像分析讨论问题。
在单元复习课《机械波有关规律》教学中,考虑到学习机械波需要研究的问题,制作出关于“机械波的传播与质点运动关系”和“机械波的特点及其规律”的课件。在“机械波的传播与质点运动关系”问题中向学生提出:机械波到底是怎样形成的?介质中质点到底怎样运动的?相邻质点的运动有什么关系?质点的运动方向与波的传播方向有什么关系?边复习讲解边指导学生看课件演示,通过相邻质点的依次带动,特殊质点的特别显示,微小时间的波形变化等的演示,不仅使学生轻松地认识机械波的本质,深刻地理解机械波在空间上的周期性、时间上的周期性及波长、周期与波速的关系等问题,而且使他们深刻体会了物理学研究问题的思维与方法。
三、构建仿真物理实验室等模拟实验教学模式,发挥演示实验、虚拟实验室功能
1.突破常规实验条件的局限,发挥模拟演示实验作用
运用仿真物理实验室采用模拟型实验教学模式,通过多媒体技术模拟实验的辅助,模拟一些重要的在目前条件下难以完成的实验,弥补常规实验的不足,提高实验的演示效果。如高二物理《电磁振荡》一课。要很好地理解“电磁振荡”这个物理现象及其规律,仅仅做好实验或利用挂图是不够的。学生对LC电路中振荡电流的产生过程,电压和电流的大小、方向的变化规律往往感到难以理解和掌握。如果在做好电磁振荡演示实验的前提下,运用自制多媒体课件,形象地模拟显示电容器中电场线、电压,线圈中磁场线、自感电动势及电路中电流的同步协调的动态变化情况,再辅以电流、电压、自感电动势周期性变化的图像,清楚地反映了电磁振荡中电流、自感电动势、电压三者间相互依存、相互制约的关系,以及由此决定了的LC电磁振荡规律,同时也揭示了该物理过程中各物理量的辩证关系。这样大大降低了学生的学习难度。
2.运用网络技术支持下的虚拟实验室,发挥学生自主探索实验的能力
在网络技术环境支持下,发挥学生自主探讨实验,在传统高中物理实验室,一方面由于怕发生意外和造成实验仪器的损失,许多实验中的规章制度对学生进行了诸多限制;另一方面由于实验条件的限制,实验结果往往和理论不一致,甚至出现相反的数据;这一切无不暴露出传统实验室的弊端。如在上传统电学实验课时,通常会告诉学生,电流表的接线柱不能接错、电压表不能超过量程,电池组不能短路。很多实验不允许学生自己操作,这些规定无形中扼杀了学生的创造性思维,而有些学生自主意识很强,常常会进行一些“地下操作”,最终损坏了仪器。然而,须知这些“破坏性”强的学生实际上也是动手能力、创造能力强的学生。为解决这一难题。在物理实验教学中利用学校多媒体网络教室,让学生在网络环境下进行虚拟实验室操作,以自主模拟实验为基础进行多媒体教学,在网络环境下,倡导学生自主探讨性实验,既可保护仪器又能培养学生的创新能力,并能把很多传统实验做不到的效果一一再现。这种虚拟实验室为学生提供了全方位的开放性的操作环境,使学生在课堂上实现了在虚拟世界的真实体验。
3.运用多媒体手段,使演示实验全体可见,增强实验效果
由于受条件的限制,又难以使每个学生亲自动手操作,实验只能由老师演示操作,可见度小,难以达到预期的目的。若利用视频投影仪将演示操作过程予以放大,通过多媒体计算机,将操作过程转播到教室前的大屏幕上,这样不仅演示真实,而且,学生兴趣高,观察认真,调动了学习积极性,收到了事半功倍的效果。例如:秒表、电表、千分尺、万用电表、游标卡尺、磁感线的教学,可以将演示过程进行放大,将关键部位利用特定镜头予以展现在同学面前。又如:在布朗运动的教学中,教师用高倍摄影放大器接在光学显微镜的目镜上,将影像输入电脑,再通过与电脑相连的投影机打到屏幕上,就能使全体同学时时观察到布朗颗粒的无规则运动。另外可以用投影电表配合投影仪使用,完成许多电学演示实验,解决了电表指针指示的刻度后排同学难以看到的问题。
四、利用现代教育技术,可以改变传统教学模式,提高教学效率
如在《透镜成像》等内容的教学中,改变教材的结构体系,将几节内容并为一节并精减调整了一些内容,设计并制作教学课件,主要研究以下三个问题:透镜成像原理,透镜成像作图,透镜成像规律。
在“透镜成像原理”教学中,先给出物体经透镜的成像情形,在此基础上研究物体上一点经透镜成的像,提出光线概念;然后从该点发出的多条光线中寻找三条特殊光线。这样的教学课件设计,可使学生学习到物理学研究问题的一种常用思维方法,即由一般到特殊的方法。
在“透镜成像规律”教学中,通过特殊光线的应用及物距改变时成像的研究,学习应用作用法分析成像的规律,使学生领悟变化的思维,并学习应用特点和规律解决问题的方法。
这样的教学设计,打破了教材零散分割的结构,使内容形成一个完整体系。新颖而又严谨的设计,促进了学生思维,提高了课堂效率。
五、利用现代教育技术,引导学生关注生活,学习运用所学规律解决实际问题
如在《光的反射和折射》教学中,作如下设计,师生共同研究了下面三个问题:光的反射和折射的区别、反射成像和折射成像、大气中的光现象。
在“光的反射和折射的区别”课件中设了若干按钮,通过“介质”、“角度”、“角度变化”、“全反射”、“能量变化”等不同侧面的情景演示及对比分析,使学生很快深刻理解了光的反射与折射的区别、全反射发生的条件等问题。
在“反射成像和折射成像”问题里,分别从“人在水面上看物体的像”和“人在水面下看物体的像”两方面研究了反射成像与折像成像的问题,借助自制的动画,师生共同探讨了成像原理、像的位置、像的范围、像的亮暗、全反射的发生等一系列问题,学生饶有兴趣地在一个个问题的提出与解决中学习了物理知识及应用这些知识探讨解决问题的方法。
在“大气中的光现象”教学中,借助课件讨论了蒙气差的成因,学生通过对折射率由突变到渐变的光路分析,学习渐变问题的一种处理方法,拓展了思维,此时“海市蜃楼”等问题也迎刃而解。
应用现代教育技术,提高了课堂效率,通过对“光的反射与折射的区别”的多角度、多侧面的对比分析,使学生学习了深入理解物理现象的对比分析方法;在“反射成像和折射成像”的教学中,通过人看水中鱼及人在水下看空中飞鸟成像的探讨研究,使学生学习了应用物理规律探讨实际问题的思维方法;在“大气中的光现象”的教学中,通过介质折射率由突变到渐变的演示过程分析,使学生的思维产生一种飞跃。
运用现代教育技术把各种技术手段完美地融合到高中物理课程之中,改变了课堂教育模式,完美了教学过程,充分调动了学生学习的积极性和主动性,更好地促进学生思维的发展,提高教学效率。
参考文献
[1]物理必修Ⅰ.普通高中课程标准实验教科书[M].北京:人民教育出版社,2006
[2]蔡朝晖,张丽.Flash中学物理课件设计80例[M].北京:中国青年出版社,2005
[3]田世昆.中学物理教学概论[M].北京:高等教育出版社,2003
关键词:现代教育技术 高中物理教学 整合与开发
具有现代教育技术的观念,掌握现代教育技术的理论和方法,运用现代教育优化课堂教学,是当今教师教学的基本功。就此,结合个人的物理教学谈一谈现代教育技术与高中物理教学的有机整合,并从中探索现代教育技术的理论和方法。
一、利用模拟类课件,突破难点,提高学生的认知水平
利用计算机制作逼真的模拟课件,可以帮助学生克服认识障碍。例如利用α粒子散射实验的模拟课件,通过学生亲自使用,不仅使学生对实验原理、仪器的使用一目了然,还能对实验现象有直观的了解,使学生对α粒子散射实验的3点结论记忆深刻。可以利用课件动态地展示规律,例如模拟透镜成像特点的课件,像的变化被连续地展示出来,突出了像的大小、倒正、虚实的变化条件。可以利用课件对相近的规律进行对比,例如笔者用《几何画板》自制的课件——振动图像和波动图像,可以很好地对比它们的异同,对它们研究对象的不同,对波的传播规律有清晰的展现。可以针对某些习题制作课件,比如飞机投弹规律、匀速上升电梯掉落物体的运动是竖直上抛等,可以克服学生认识上的思维障碍。另外像LC振荡电路的模拟课件,可以很好地突破难点,使学生理解电流和电量的变化规律。
二、现代教育技术有助于学生自主学习,从而培养创新思维
利用计算机软件,教师可根据教学内容设计出交互性良好的适宜不同层次学生的课件,借助它,学生不仅可以轻松地突破学习的难点,而且可以在自主学习探索中,使自己学会如何学习。
如在《交变电流的产生和变化规律》的教学中,关于“闭合线圈在匀强磁场中匀速转动”时线圈中感应电流的变化规律问题,教师提出:如何寻找线圈中感应电流的变化规律?有同学提出可用实验模拟,课件中有“线圈转动”按钮,可显示模拟演示实验;又有同学提出用公式分析,课件中有“公式分析”按钮,从旋转线圈的某一定态开始,如图所示,学生可据E=Blvsinθ,自己推导,若不会推导可按“提示”按钮;有同学提出图像法分析,课件中有“图像分析”按钮,其中有φ- t图像、e-t图像和它们的对比图像,学生据此可以轻松理解图像的意义,并学习应用图像分析讨论问题。
在单元复习课《机械波有关规律》教学中,考虑到学习机械波需要研究的问题,制作出关于“机械波的传播与质点运动关系”和“机械波的特点及其规律”的课件。在“机械波的传播与质点运动关系”问题中向学生提出:机械波到底是怎样形成的?介质中质点到底怎样运动的?相邻质点的运动有什么关系?质点的运动方向与波的传播方向有什么关系?边复习讲解边指导学生看课件演示,通过相邻质点的依次带动,特殊质点的特别显示,微小时间的波形变化等的演示,不仅使学生轻松地认识机械波的本质,深刻地理解机械波在空间上的周期性、时间上的周期性及波长、周期与波速的关系等问题,而且使他们深刻体会了物理学研究问题的思维与方法。
三、构建仿真物理实验室等模拟实验教学模式,发挥演示实验、虚拟实验室功能
1.突破常规实验条件的局限,发挥模拟演示实验作用
运用仿真物理实验室采用模拟型实验教学模式,通过多媒体技术模拟实验的辅助,模拟一些重要的在目前条件下难以完成的实验,弥补常规实验的不足,提高实验的演示效果。如高二物理《电磁振荡》一课。要很好地理解“电磁振荡”这个物理现象及其规律,仅仅做好实验或利用挂图是不够的。学生对LC电路中振荡电流的产生过程,电压和电流的大小、方向的变化规律往往感到难以理解和掌握。如果在做好电磁振荡演示实验的前提下,运用自制多媒体课件,形象地模拟显示电容器中电场线、电压,线圈中磁场线、自感电动势及电路中电流的同步协调的动态变化情况,再辅以电流、电压、自感电动势周期性变化的图像,清楚地反映了电磁振荡中电流、自感电动势、电压三者间相互依存、相互制约的关系,以及由此决定了的LC电磁振荡规律,同时也揭示了该物理过程中各物理量的辩证关系。这样大大降低了学生的学习难度。
2.运用网络技术支持下的虚拟实验室,发挥学生自主探索实验的能力
在网络技术环境支持下,发挥学生自主探讨实验,在传统高中物理实验室,一方面由于怕发生意外和造成实验仪器的损失,许多实验中的规章制度对学生进行了诸多限制;另一方面由于实验条件的限制,实验结果往往和理论不一致,甚至出现相反的数据;这一切无不暴露出传统实验室的弊端。如在上传统电学实验课时,通常会告诉学生,电流表的接线柱不能接错、电压表不能超过量程,电池组不能短路。很多实验不允许学生自己操作,这些规定无形中扼杀了学生的创造性思维,而有些学生自主意识很强,常常会进行一些“地下操作”,最终损坏了仪器。然而,须知这些“破坏性”强的学生实际上也是动手能力、创造能力强的学生。为解决这一难题。在物理实验教学中利用学校多媒体网络教室,让学生在网络环境下进行虚拟实验室操作,以自主模拟实验为基础进行多媒体教学,在网络环境下,倡导学生自主探讨性实验,既可保护仪器又能培养学生的创新能力,并能把很多传统实验做不到的效果一一再现。这种虚拟实验室为学生提供了全方位的开放性的操作环境,使学生在课堂上实现了在虚拟世界的真实体验。
3.运用多媒体手段,使演示实验全体可见,增强实验效果
由于受条件的限制,又难以使每个学生亲自动手操作,实验只能由老师演示操作,可见度小,难以达到预期的目的。若利用视频投影仪将演示操作过程予以放大,通过多媒体计算机,将操作过程转播到教室前的大屏幕上,这样不仅演示真实,而且,学生兴趣高,观察认真,调动了学习积极性,收到了事半功倍的效果。例如:秒表、电表、千分尺、万用电表、游标卡尺、磁感线的教学,可以将演示过程进行放大,将关键部位利用特定镜头予以展现在同学面前。又如:在布朗运动的教学中,教师用高倍摄影放大器接在光学显微镜的目镜上,将影像输入电脑,再通过与电脑相连的投影机打到屏幕上,就能使全体同学时时观察到布朗颗粒的无规则运动。另外可以用投影电表配合投影仪使用,完成许多电学演示实验,解决了电表指针指示的刻度后排同学难以看到的问题。
四、利用现代教育技术,可以改变传统教学模式,提高教学效率
如在《透镜成像》等内容的教学中,改变教材的结构体系,将几节内容并为一节并精减调整了一些内容,设计并制作教学课件,主要研究以下三个问题:透镜成像原理,透镜成像作图,透镜成像规律。
在“透镜成像原理”教学中,先给出物体经透镜的成像情形,在此基础上研究物体上一点经透镜成的像,提出光线概念;然后从该点发出的多条光线中寻找三条特殊光线。这样的教学课件设计,可使学生学习到物理学研究问题的一种常用思维方法,即由一般到特殊的方法。
在“透镜成像规律”教学中,通过特殊光线的应用及物距改变时成像的研究,学习应用作用法分析成像的规律,使学生领悟变化的思维,并学习应用特点和规律解决问题的方法。
这样的教学设计,打破了教材零散分割的结构,使内容形成一个完整体系。新颖而又严谨的设计,促进了学生思维,提高了课堂效率。
五、利用现代教育技术,引导学生关注生活,学习运用所学规律解决实际问题
如在《光的反射和折射》教学中,作如下设计,师生共同研究了下面三个问题:光的反射和折射的区别、反射成像和折射成像、大气中的光现象。
在“光的反射和折射的区别”课件中设了若干按钮,通过“介质”、“角度”、“角度变化”、“全反射”、“能量变化”等不同侧面的情景演示及对比分析,使学生很快深刻理解了光的反射与折射的区别、全反射发生的条件等问题。
在“反射成像和折射成像”问题里,分别从“人在水面上看物体的像”和“人在水面下看物体的像”两方面研究了反射成像与折像成像的问题,借助自制的动画,师生共同探讨了成像原理、像的位置、像的范围、像的亮暗、全反射的发生等一系列问题,学生饶有兴趣地在一个个问题的提出与解决中学习了物理知识及应用这些知识探讨解决问题的方法。
在“大气中的光现象”教学中,借助课件讨论了蒙气差的成因,学生通过对折射率由突变到渐变的光路分析,学习渐变问题的一种处理方法,拓展了思维,此时“海市蜃楼”等问题也迎刃而解。
应用现代教育技术,提高了课堂效率,通过对“光的反射与折射的区别”的多角度、多侧面的对比分析,使学生学习了深入理解物理现象的对比分析方法;在“反射成像和折射成像”的教学中,通过人看水中鱼及人在水下看空中飞鸟成像的探讨研究,使学生学习了应用物理规律探讨实际问题的思维方法;在“大气中的光现象”的教学中,通过介质折射率由突变到渐变的演示过程分析,使学生的思维产生一种飞跃。
运用现代教育技术把各种技术手段完美地融合到高中物理课程之中,改变了课堂教育模式,完美了教学过程,充分调动了学生学习的积极性和主动性,更好地促进学生思维的发展,提高教学效率。
参考文献
[1]物理必修Ⅰ.普通高中课程标准实验教科书[M].北京:人民教育出版社,2006
[2]蔡朝晖,张丽.Flash中学物理课件设计80例[M].北京:中国青年出版社,2005
[3]田世昆.中学物理教学概论[M].北京:高等教育出版社,2003