時間:2023-03-28 15:11:22
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇中師物理論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞: 中職物理教學 存在問題 趣味性教學
一、現代中職物理教學采用趣味性教學的必要性
隨著社會的發展,素質教育成為現代教育的必然趨勢。應試教育以教師講授為主,學生只需要專心聽講,認真做筆記。教學過程中師生缺少溝通與交流,教學過程枯燥乏味,毫無趣味性可言,很難吸引學生注意力。這樣的教學方式培養出學生大都“高分低能”,不能滿足現代化社會的需要。
現代素質教育要求快樂地教學,不僅要豐富課堂教學內容和方式,而且要加強教學過程中學生與老師的溝通與交流。老師應該將學習的主動權交給學生,老師在課堂教學中只起引導作用。興趣是最好的老師,只有讓課堂充滿趣味性,才能激發學生的好奇心,使學生積極主動地參與到課堂教學中,才能更好地培養學生獨立思考解決問題的能力。因此,中職物理老師要開展趣味性教學,增強教學效果,培養學生對物理的學習興趣。
二、現代中職物理教學中存在的問題
1.中職學校對趣味性教學的重要性認識不足。
傳統的中職物理教學以老師教授為主,學生只是一味地聽和記筆記,教學內容大多是書本上的知識,課后學生被困于書山題海中。這樣的教學,結果是學生筆試成績相當不錯,畢業率也相當高。久而久之,中職學校的老師和領導都沉浸于成績中,忽視對學生實踐能力的培養,忽視素質教育的重要性,忽視趣味教學對培養學生學習興趣的重要作用。現代社會需要能將所學知識應用于實踐的人才,學校對趣味教學認識不足,導致培養出的學生不能很好地適應現代社會發展的需求。
2.中職物理老師教學方式單一,缺乏趣味性。
中職物理老師素質參差不齊,很多物理教師沒有經過專業培訓,達不到現代中職物理素質教育的要求。因此,出現兩個極端:一方面教師為了完成學校的畢業率指標,為了完成教學任務,不得不采取應試教育,采用單一的教學模式,加上書山題海的訓練,彌補教學的不足,不重視物理課程為專業服務,這種教學方式培養出的物理技術人才,理論知識還過得去,但是不能靈活運用所學的物理知識,缺乏實踐能力。另一方面,由于物理教學枯燥乏味及當前職業類學生能力素質參差不齊,有些職業學校大量壓縮物理課程,甚至干脆把物理課程砍掉,所帶來的惡果和造成的損失將會在學生參加工作后逐漸表現出來,這對他們以后的物理研究和工作都有相當大的影響。這樣的教育不是現代社會需要的教育。
3.中職學校教學設施不完善,缺乏趣味性教學設備。
隨著科學技術的迅速發展,世界變得更加絢爛多姿,人們被各種新奇的東西迷花了眼。中職學生對新奇事物的充滿好奇,所以應試教育那種單一的教學模式,枯燥乏味的教學方法,不能吸引中職學生的注意力。因此,現代中職物理教學要實現素質教育,僅僅在教學方式上采用趣味性教學是不夠的,同時,還要具備完善教學設備,讓學生在學習理論之后有實踐的機會。但是很多中職學校不具備相應的多媒體教學設備和物理實驗設備等。這樣學生在學習了理論知識后,沒有將理論應用于實踐的機會,不能通過實踐對理論進行證明,從而升華學到的知識。
三、如何提高現代中職物理教學的趣味性
1.學校加強對趣味性教學重要性的認識。
興趣是最好的老師,只有有趣的東西才能吸引中職學生的注意力,從而使他們積極主動地參與物理的學習與研究,也只有如此才能將物理知識理論更好地轉化為物理實踐的運用,這才是現代中職物理教學素質教育的體現。因此,現代中職學校要培養現代社會需要的物理技術人才,必須加強對趣味性教學重要性的認識,這樣才會投入更多的人力物力大力開展趣味性教學;同時中職物理老師要提高自身的教學水平,將物理教學變得更加多姿多彩,充滿趣味性。這樣學生才會更加投入地學習物理。
2.中職物理老師提高自身的教學水平,運用趣味性教學手段。
現代中職教學要實現素質教育離不開趣味性教學。素質教學應擯棄灌輸式的教學和書山題海式的疲勞轟炸方式,將課堂還給學生,充分發掘物理知識的趣味性,以此培養學生對物理的學習興趣。
首先,教學方法要有趣味性。因為這個年齡階段的學生好動,易被新鮮事物吸引,同時還有很強的表現欲望。所以,老師可以在課堂上增加與學生的互動。例如,在講授理論知識的時候配上相應的實驗,教師在整個過程中,可以通過問題引導學生思考,讓學生回答,讓學生主動積極地參與物理教學,和老師交流,讓學生的疑問及時得到解答。還可以將學生分成小組進行實驗比賽,激發學生的好勝心,讓他們在學習和研究物理知識時更加用心,從而取得優勝,得到老師的好評。這樣既可以讓學生的表現欲得到滿足,又能讓學生對物理充滿興趣。
其次,物理老師在教學過程中運用趣味性的語言也很重要。教師上課還是以講授為主,要能夠把握課堂,要形象、生動地講,要有肢體動作,用眼睛與學生交流,從學生那里得到信息的反饋,從而調整講課的節奏或方法。教學中老師趣味性的語言和幽默的肢體動作對吸引學生的注意力有非常重要的作用。老師在物理知識的教授過程中,語言要幽默風趣,講解要生動。例如,在講授重力知識時,可以與生活中遇到的水向下流等現象結合起來,再配上生動的面部表情和肢體動作,引起學生的高度注意,讓學生在輕松愉悅的氛圍中學習,老師也會更受學生青睞,并讓學生愛屋及烏,喜歡上老師所教授的課程。這樣在學習過程中師生始終處于愉快的狀態,有助于增強物理教學效果。
3.利用現代信息技術進行趣味性多媒體教學。
隨著社會科技的發展和進步,教學過程中計算機和網絡的運用越來越普遍,因此,現代中職物理趣味性教學離不開對多媒體技術的運用。我們可以通過照片、錄像、動畫、表格、文字等讓學生獲取很多信息,豐富教學內容。在不方便做實驗或缺少貴重器材或實體演示太費時等情況下,可用課件代替,激發學生學習興趣,提高學習效率。使用計算機制作教學軟件,進行多媒體教學,可以讓學生接觸更廣泛的物理知識。利用青少年喜歡網絡和電子游戲的特點,物理老師在教學中可以增加游戲元素,讓學生在游戲中獲得知識。中職物理教學應該加大現代化信息技術設備的投入,配備完善的多媒體教學設施,進行多媒體教學,從而激發學生學習物理知識的興趣。當然我們也要防止流于形式,為了公開課或展示課把多媒體、探究式教學、實驗教學堆砌在一起,演示實驗要盡量實際操作。多媒體只是教學輔助手段,不能替代教師的講課。只有恰當地運用多媒體,讓多媒體服務于教學,使課堂既豐富又簡潔,才能真正激發學生學習興趣。
現代中職物理教學的主要目的是培養學生對物理知識的興趣,讓學生積極主動地學習和探索物理知識。因此,我們不能一味地對學生進行灌輸式教學,而要進行素質教育,培養學生對物理學習的興趣。中職學生還處于青少年階段,容易被有趣的事情吸引,因此,中職老師要將物理教學變得有趣味性,這樣才能讓學生了解物理知識的魅力,將學生的注意力吸引到物理課堂上,讓學生積極主動地學習。
參考文獻:
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物理實驗論文標準格式
早檢測論文早檢測論文2013-10-1002:16:13
國家標準的論文格式
1987年,我國出臺了《科學技術報告、學位論文和學術論文的編寫格式》,把論文的編寫格式分為四大部分:即前置部分、主體部分、附錄部分和結尾部分。
前置部分:
封面。封面二(學術論文不需要);題名頁;序或前言(需要時);摘要;關鍵詞;目次頁(必要時);插圖和附表清單(必要時);符號、標志、縮略語、首字母縮寫、單位、術語、名詞等;注釋表。
主體部分:引言-1
正文-2
2.1
2.2
2.2.1
2.2.2
圖1(或圖2.1)
圖2
表1(或表2.1)
結論
致謝
參考文獻表
附錄部分:(必要時)
附錄A
附錄B
B.1
B.1.1
B.2
圖B1
表B1
結尾部分:(必要時)可供參考的文獻題錄;索引;封三、封底。
畢業論文的通用格式
對于畢業論文的格式,盡管每個學校的要求不同,文理科也有差異,但我們認為畢業論文至少有兩個部分。
前置部分:封面、目錄、寫作提綱、標題、署名、摘要、關鍵詞。
主體部分:緒論
本論
一、
二、
(一)
(二)
1.
2.
(1)
(2)
結論
致謝
注釋(必要時),參考文獻
參考范文:
大學物理實驗信息化教學與物理實驗教學方法的研究
摘要:信息技術將人類從形式化的腦力勞動中解放出來,為培養創新人才提供了任何時代都無可比擬的優越條件,作為教育工作者必須充分利用時代給予我們的優越條件,出色地完成時代賦予我們培養創新人才的歷史使命。圍繞培養學生的實踐能力和創新能力,本文闡述了對以學生為主體、教師為主導的教學方法的研究及應用信息技術建立學生自主學習的網絡環境和豐富的網絡教學資源,營造教學互動的信息化平臺,創造多元化教學模式的研究與教學實踐。
關鍵詞:大學物理實驗;信息化教學;多元化教學模式;教學方法
一、信息化教學在大學物理實驗中的作用和意義
20世紀末以數字化為核心的信息技術的高度發展,預示人類在本世紀又將經歷一次重大變革。如果說19世紀的工業革命使人類從依靠體力的勞動中擺脫出來,那么今天的信息革命將使人類社會從繁雜的形式化腦力勞動中解放出來。大規模的記憶容量,億次計算機的運算速度,互聯網的交互管理能力,各種智能數據庫、CAD等應用軟件的功能,以及它們的準確性都是人腦所不能比擬的。21世紀人類對待這類腦力勞動將如同操縱機器完成體力勞動一樣簡單。也就是說在信息化時代,腦力勞動性質正在發生著深刻的變化。站在這個角度來思考,對未來科技人才的培養應著重探索、創新和開發方面能力的培養。信息時代需要大批有實踐能力、創新能力的優秀人才,同時信息技術將人類從形式化的腦力勞動中解放出來,引發了信息化教育,為培養創新人才提供了任何時代都無可比擬的優越條件,作為教育工作者必須充分利用時代給予我們的優越條件,出色地完成時代賦予我們培養創新人才的歷史使命。
物理實驗是物理學的基礎,大學物理實驗反映了理工科及各個學科科學實驗的共性和普遍性的問題。在培養學生嚴謹的科學思維、創新能力,培養學生理論聯系實際,特別是與科學技術發展相適應的綜合能力,以適應科技發展與社會進步對人才需求方面有著不可替代的作用。
近10多年來,圍繞著培養具有實踐能力、創新思維和創新能力的高素質人才,我校以教育部世界銀行貸款項目、創建國家名牌課程、“985工程”、“211工程”教育部理工科基地建設、國家級精品課程建設、國家級實驗教學示范中心等項目為依托,全面進行了實驗課程體系、教學內容、教學方法、教學模式等方面的改革,在多年的教學實踐中產生了教學理念先進,教學內容豐富,教學條件優良的優秀教學成果。學校實驗教學硬件設備、實驗室條件也發生了大幅度、跨世紀的改觀,由過去的教學弱點轉變為教學改革中的亮點。
當前如何進一步更新教育理念,深入進行教學改革;如何進一步鞏固和用好已取得的成果,是目前我們面臨的又一課題。尤其在實驗教學師資隊伍正在進行新老交替的今天,該課題顯得更加重要。
我們認為實驗教學方法的研究,尤其是如何真正在教學實踐中實現以教師為主導、以學生為主體的教學方法研究是鞏固十多年來的教學改革成果、進一步深入進行教學改革的重要內容和舉措,也是實現教學目標的重要保證。
長期以來,我們的理工科教學,特別是物理實驗教學長期受到教學環境和師資水平的限制,因襲多年的傳統教學模式,客觀上引導學生向形式化、記憶型方式學習,制約了學生的創新能力及科學素質的形成;近幾年來我國面臨高等教育從精英教育到大眾教育的轉變,學校擴大招生和培養學生實踐能力和創新能力的教學目標都需要大量優秀的教育資源。優秀教育資源的缺乏成為嚴重困擾教學質量的難題,成為教學改革發展的瓶頸。針對上述問題,我們在大學物理實驗課程體系、教學內容、教學方法和教學模式等方面進行了改革,并取得了顯著成效。在此基礎上,近幾年來,我們以大學物理實驗國家級精品課程網絡資源建設為平臺,運用信息化教育思想和技術進一步研究以學生為主體、教師為主導的教學方法,改革實驗中的“模仿型”教學,建設豐富的優秀的網絡教學資源,創造培養創新人才的新的教學模式、教學方法、教學環境,在教學實踐中取得了很好的教學效果。
二、以學生為主體、教師為主導的物理實驗教學方法的研究與實踐
1、注重實驗教學過程,激發學生的學習興趣,引導學生在教學過程中積極思考
實驗教學中獲得實驗數據,是實驗課的必然結果,也是在實驗課教學中師生都十分重視的重要環節,相對而言,對實驗教學過程重視不夠。從培養學生的素質和能力的角度來看,實驗的教學過程非常重要。實驗課的教學過程是提高學生知識,能力和素質的過程,也是正確獲得實驗科學數據的重要保證。
實驗教學過程中的第一步,是引導學生讀懂實驗的原理、設計思想、實驗方法及實驗儀器的結構和運行機理等基本知識,只有這樣,他們才能在實驗教學課堂中積極思考,主動投入,發揮他們在實驗教學中的主體作用,這也是實驗課成敗的關鍵。實驗教學與課堂教學的知識密切相關,但是它們之間往往又沒有直接一一對應的關系。在實驗教學中,往往一個實驗要用到幾個學科領域的知識點,并且更加強調實驗的方法和知識的綜合應用,如何引導學生學會綜合應用已學過的知識,并在此基礎上學會新知識、新方法,這是實驗教學中的重要環節,也是物理實驗課教學中的難點。
我們在實驗教學中,以實驗方法為主線,應用精品課程豐富的網絡資源,將學生已學過的知識作為切入點,采用研討的方法引導學生學會讀懂物理實驗的原理,理解物理實驗設計思想、實驗方法,掌握物理實驗的實驗技能,有效地激發了他們的學習熱情,實驗教學實踐中出現了學生主動參與,積極思考,勇于創新的熱烈場面。
2、注重實驗的設計性、研究性、開放性
實驗的設計性、研究性、開放性是實驗的教學方法的重要表現形式,同一個實驗,同樣的教學設備會因為教學方法的不同而產生不同的教學效果。傳統教學模式常常是以教師為主體,學生照葫蘆畫瓢,抑制了學生主動性的發揮,使得本來就有限的教學資源沒有發揮出最好的教學效果。注重實驗的設計性、開放性、研究性是在在教學過程中真正實施以學生為主體、教師為主導的教學方法的具體體現,并能充分用好已有的硬件和軟件教學資源。
開設設計性實驗時,由教師給定的實驗題目、實驗要求及可供學生選擇的實驗條件,由學生自己提出設計思想、擬定實驗方案,選擇測量儀器、確定實驗條件、實驗參數,并基本獨立完成實驗的全過程。
開設研究性實驗時,教師組織若干個基礎物理實驗涉及領域的課題,以科研方式組織教學。學生在通過查閱資料理解相關領域的基本知識、基本方法及其應用的基礎上,在教師指導下確定研究課題或研究內容、設計實驗方案、完成實驗、最后寫出研究性小論文等。研究性實驗可以學生個體或團隊的形式進行。
實驗的開放性,是指實驗的內容、時間和空間對學生開放。上述設計性、研究性實驗內容和題目由學生自命題或部分自命題,由教師審核命題,并指導學生完成實驗。
我校注重實驗的設計性、研究性、開放性。在每一學期物理實驗中都安排有設計性或研究性實驗內容。設計性、研究性、開放性實驗為學生提供了自主、創新學習的平臺。學生在設計性、研究性、開放性實驗中,積極思考,主動學習,找到了自己在實驗教學中應有的主置,并從實驗教學中獲得了成就感、滿足感。設計性、研究性、開放性實驗在啟發學生的創新思維、培養他們的創新能力方面發揮了很好的作用。
三、建設精品課程豐富的網絡資源系統
營造培養學生創新能力的信息化物理實驗教學環境
1、建立精品課程豐富的網絡資源,營造教學互動的信息化平臺
根據教育部有關文件精神,國家級精品課程,應是具有一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等特點的示范性課程;應建立一個優質的課程資源體系和網絡共享平臺。
我們認為,國家級精品課程的優質網絡資源體系建設是精品課程建設的重要方面。精品課程的網絡資源系統必須能反映大學物理實驗課程建設的先進理念、課程的體系、內容和教學方法;提煉物理實驗課程的基本知識,基本思想和基本方法;體現先進的科學思想、科學方法和科學成果;提供學生獨立思考、主動學習的平臺和師生交互的平臺。
我校大學物理實驗精品課程網絡資源系統綜合了幾十年來我校物理實驗課程的優秀教學資源;融合了10多年來實驗教學改革的新思想、新成果;反映了與實驗教學相關聯的現代科學技術的新思想、新方法;并不斷提高實驗的開放性、教學的交互性,滿足了各層次學生學習的主動性。
我校大學物理實驗精品課程網絡資源系統按照大學物理實驗課程的新體系提煉了實驗課的教學大綱、實驗的教案、實驗的重點、難點、儀器的原理、結構、運行機理,使用方法和常見故障分析等指導信息;圍繞學生實驗課程的知識點提供了系統的網上講座,以便學生從看起來零散的各個實驗中,系統地領悟實驗的思想、方法、技術和應用;為拓寬學生的知識面,圍繞現代物理技術類實驗和研究型實驗提供了系統的網上現代物理技術講座。目前我校大學物理實驗國家級精品課程網絡資源系統已包括4個學期,224學時,78個實驗的授課教案和100多個實驗的習題;由物理學史,物理實驗方法,不確定度和數據處理方法,力、熱、電、光學量的測量方法與應用,現代物理技術講座等內容組成的28講物理實驗系列講座;力、熱、電、光、近代物理實驗等各類常用儀器的儀器庫,其中包括儀器的實物照片、內部結構、運行機理及使用指導等。為便于學生在教師指導下學習,資源庫系統具有很強的交互功能和擴充功能。任課教師可以根據教學需要,在資源庫系統中動態更新自己的教案,引導學生學會讀懂實驗,指導學生建立實驗教科書與實驗室實物儀器之間的聯系,激發他們的學習熱情,提高他們自主學習的能力。在幾年的教學實踐中產生了良好的教學效果,一批學生的優秀教學實踐論文脫穎而出。目前在我校大學物理實驗精品課程網絡資源系統中精選了40篇學生的代表作。
2、建設基于web的遠程仿真實驗系統,營造多元化教學模式
物理學是以實驗為基礎的學科,物理實驗教學對培養學生創新思維和實踐能力以及對物理理論的理解將起到不可替代的作用。但是,在實際教學中,由于受到時間和空間的限制,在有限的學時內,要學生完全理解實驗原理和儀器的運行機理,滿足學生自己選擇參數設計實驗,或進一步做研究性實驗內容的強烈欲望,有一定困難。學生往往在教師設定好的參數和步驟中完成實驗的內容,這個過程中學生缺乏思考,很多是盲目操作走了過場,這樣實際上把物理實驗教學變成了一種呆板式的模仿型教學。要改變這種狀態,就要發揮信息化教育的優勢與實際實驗的教學模式相結合,創新教學模式來解決。
由我校研制,高等教育出版社1996年出版的《大學物理仿真實驗》就是一個具有代表性的創新媒體,是國際上第一套實驗教學軟件。它利用軟件建模設計虛擬儀器,建立虛擬實驗環境,學生可在這個環境中自行設計實驗方案、擬定實驗參數、操作儀器,模擬真實的實驗過程,深化理解物理知識。《大學物理仿真實驗》可用于學生預習、復習以及自學物理實驗,營造了學生自主學習的環境和與真實實驗相結合的二段式、三段式教學模式,并使實驗教學在空間和時間上得到延伸。在此基礎上,1999年以來建設在校園網上的虛擬實驗遠程教學系統進一步營造了多元化的物理實驗教學環境和學生自主學習的平臺。目前虛擬實驗遠程教學系統已包括力、熱、電、光、近代物理實驗在內的56個大學物理仿真實驗,多年來在開設網上實驗選修課、網上實驗輔導課、強化師生間的交互,激發學生的主動性和學習熱情,提高教學水平等方面發揮了很好的作用。
大學物理仿真實驗軟件是不斷發展的教學媒體,它的動態更新、動態和維護是教學實踐中迫切需要解決的問題。傳統的教學軟件方式是用光盤等硬拷貝模式,常常存在著升級和維護困難等問題。為此,近年來我們研究了基于web的大學物理仿真實驗系統,用戶無須手動安裝仿真實驗軟件程序,只需通過瀏覽器就可實現仿真實驗等各種類型教學軟件的自動下載、更新、運行。基于web的大學物理仿真實驗系統更方便更廣泛地為學生提供了自主學習的平臺、不斷更新的優秀教學資源。同時也為解決由于擴大招生、培養學生創新能力需要增加的教學資源的問題提供了解決的途徑。
3、建立網絡選課系統,教學交互系統,管理系統,實現全方位開放的教學模式
開放性教學模式是滿足學生個性化教學的模式。在開放實驗室,學生可利用實驗室提供的設備,在教師指導下,自己設立實驗題目、設計實驗方案完成實驗,因此它能有效地滿足學生求知、探索和創新的欲望,有效地培養學生的創新思維與創新能力,因此我們非常注重實驗教學的開放模式。
為了對大面積學生實現在時間、空間、內容上的開放教學,我們建立了網絡選課系統、教學交互系統和教學管理系統,并在2個學期內,對2800名學生開設的開放性實驗教學中發揮了很好的作用。
4、建設《大學物理實驗》(第二版)和立體化教材教材是教學的依據,它反映了教學思想、教學目標、教學內容和教學方法。由我校編寫,高等教育出版社于2005年11月至2006年6月陸續出版的面向21世紀教材,《大學物理實驗》(一、二、三、四冊)(第二版)在第一版的基礎上,融進了我校近幾年來在教學、科研中積累的科學思想、科學方法、教學思想和教學成果。在反映我校大學物理實驗教學的新體系、新內容的基礎上,對教材中的大多數實驗增加了設計性內容或研究性內容、研究型課題;并配有基于web的大學物理仿真實驗系統、大學物理實驗資源系統等。應用信息技術建設了體系新穎、內容豐富、適應于各專業、各層次學生多元化教學模式的立體化教材。
四、結束語
20世紀末以來以數字化為核心的信息技術的高度發展,帶動了信息化教育的發展,營造了信息時代培養創新人才的嶄新的教學環境、教學模式,教學方法,在教學中正在發揮著任何時代無與倫比的作用。任重而道遠,如何進一步融合傳統教育與信息化教育,培養出合格的新世紀創新人才是我們必須不斷面對的課題,我們將為此堅持不懈地努力。
[責任編輯:文和平]
作者:霍劍青 王曉蒲
關鍵詞:教師角色 教學行為 學生方式 合作學習
物理新課標強調:“要以物理知識和技能為載體,讓學生經歷科學探究過程,學習科學探究的方法,培養學生的科學探究精神、實踐能力、創新意識”。課程的設置應貼近學生的生活,讓學生從身邊熟悉的生活現象中去探究并認識物理規律,同時還應將學生認識到的物理知識及科學研究方法與社會實踐及其應用結合起來,讓他們體會到物理在生活與生產中的實際應用。通過多樣化的教學方式,促進學生自主學習,讓學生在積極參與、樂于探索、勇于實驗、勤于思考的探究過程中,學習和掌握物理知識與技能,培養科學與探究能力,逐步形成科學態度和科學精神,最終促進學生終生發展,是新課程標準的基本理念。
一、在教育理念上要有新的突破
教育理念的突破是實施好新課程的前提,首先應該體現在教學過程中師生角色的轉變上。新課程明確要求應該由傳統的知識傳授者向學生學習的促進者轉變,教師應以學生學習的合作者、引導者和參與者的角色參與教學過程。新課程的教學過程是一個師生交往、共同發展的互動過程。通過具體的教學進行對比分析,感受新課程下的探究式教學的優勢。傳統的中學物理教學強調理論的完整性、系統性,與現代科學技術、生活實際聯系的不夠,淡化了學生認識認知的過程理論和實際嚴重脫節,豐富多彩的物理學變成了枯燥無味的、干巴巴的物理符號和公式的堆積。這就要求我們物理教師要轉換教育教學理念,改變課堂角色,尊重學生,和學生一起去感受、認識、探究、分析、概括新的知識,同時建立和諧、民主、平等的師生關系,使師生在和諧的課堂氛圍中相互啟發,共同探究,從而得到共同提高,課堂上老師要突破傳統教學中“填鴨式”和“題海式”等應試教學理念,要引導學生通過觀察生活中身邊熟悉的現象,探究其內在的本質的規律,培養學生的探究精神和實踐能力。要鼓勵學生在經過思考后大膽提出自己獨特的見解和看法。培養學生的創新思維和創新能力。
二、新課程背景下學生學習方式的變革的思考
課標通過加強過程性、體驗性目標,以及對教材、教學、評價等方面的指導,引導學生主動參與、親身實踐、獨立思考、合作探究,發展學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力,以及交流與合作的能力。在教育方式上,也要體現出以學生為本,讓學生真正成為學習的主人而不是知識的奴隸,學生要掌握終身學習必備的基礎知識和技能,評價的重心更多地指向學生的學習過程,從而促進學生和諧發展。
弗賴登塔爾認為人類知識有兩類:思辯性知識和程序性知識。物理學科是對生活現象與經驗的提煉總結,是人類知識重要的組成部分,它也可以分為上面提及的兩類知識。對于思辯性知識宜采用探究式學習方式。如在研究導體電阻影響因素及其定量關系時,猜想和實驗方法的設計思想在課堂上可以讓學生置身于探究活動中,讓他們去思考,去理解,去運用已具備的知識分析問題。而對于幾種常見的磁場磁感線的分布只是根據真實的磁場虛擬出來的,不宜采用探究式學習,學生可以運用接受式學習方式,進行識記、練習、理解甚至靈活運用。在學習過程中,個人程序性知識積累到質的飛躍就會內化為方法性知識,即思辯性知識,而方法性知識的理解和領悟又外化于程序性知識學習,能積極地提高物理學習效率和質量。由此可見,兩種學習方式在學習過程中可以相互補充,共同促進。因此我們不能互相排斥,也不能從一個極端走向另一個極端。
三、在教學資源途徑上有新的突破
積極拓寬教學資源途徑,要注重學生活動資源的開發。課本上增加了許多生活中的照片和漫畫圖片就是給學生更多的信息。可以布置學生撰寫觀察、實踐小論文等形式引導學生對家庭、生活、工廠和社會等領域進行觀察實踐活動。注重從生活走向物理,從物理走向社會和科學。我們必須明白,物理源于生活,物理學的發展可以推動社會和科技的發展,而社會的發展又進一步推動物理學的進步。在教學過程中發現,把科學、技術和社會相結合的STS教育引入課堂教學,有效地促進學生多方面的發展。在新課程的物理教學中,教師若能讓學生感受到“物理是身邊的”,“生活時時處處有物理”,教學就成功了一半。
四、新課程理念下對課堂教學中師生合作學習的思考
課堂是師生對話的“場所”,學生是課堂的主人,物理教學主要是形成物理知識過程中師生的交流合作。課標指出“教學中應鼓勵學生積極參與教學活動,包括思維的參與與行動的參與”。既要有教師的講授與指導,又要有學生的自主探索與合作交流。只有這樣才能有利于發揮集體的智慧,有利開展有效的合作學習。在新課程的教學中,教師要對學生學習的全程給予方法上的指導,使學生不僅學會,而且會學。物理是個人思考的學科,合作學習首先要求教師提出的問題能引起學生主動思維、獨立思考,只有這樣,才能促使高質量的師生互動。教師可以在學生思維的“最近發展區”內提問,也就是在知識形成過程的“關鍵點”上,或在解題策略的“關節點”上,或在知識間聯系的“聯結點”上,或在物理問題變式的“發散點”上。如此提問,必能“導而弗牽,強而弗抑,開而弗達。”
一、加強實踐性
面向改革開放,面向廣大城市和農村小學教育的需要,在課程設置的設計上加強了實踐性研究,第一,處理好“大”與“小”的關系,要培養新型的小學教師,又要使畢業生切實具有大學本科水平,既不能搞簡單的中師“延長”,也不能搞普通高師的“照搬”。在必修課里開設了《現代漢語》、《高等數學》、《寫作》、《普通生理學》等課程,在選修課中開設《古代漢語》、《兒童文學》、《中國文學》、《外國文學》、《自然辯證法》、《科技發展簡史》等,使學生掌握較為寬廣、扎實的文化科學基礎知識。第二,我國農村人口多,居住分散,小學校小人少,有的學校還在進行復式教學,因此我們的畢業生的能力應是多方面的,即“多能一專”型。這樣在課程設計中還開設《體育》、《大學音樂教育》、《大學美術教育》、《大學英語》、《計算機》、《社會科學概論》、《自然科學概論》等必修課,還開設了文化素質課程要求每位學生根據自己的興趣愛好選2-3門選修課,目的是讓學生各方面素質能力都有提高,更好地為小學服務,為社會主義經濟建設服務。第三,重視學生的教育實踐和社會實踐活動,加大教育實踐的比例,一、二、三年級各進行一周教育見習,四年級十八周教育實習,包括教育調查與畢業論文,對畢業論文以往的中師和專科生沒有明確要求,只是號召通過教育實習寫出心得體會,在小學教育本科專業,論文答辯不通過不能畢業,這充分體現了小教本科學生較強的研究能力和實踐能力。
二、強化綜合性
小學教育的特點是綜合性,小學生的特點是對教師有更多的模仿性,小學教師必須對小學生的德、智、體、美、勞各方面和諧發展承擔更多的責任。當代科學發展的一大趨勢是自然科學和人文科學的日趨整合。而在小學教育向素質教育轉軌的過程中,課程的綜合化又是教學改革的主旋律。因此我們新的課程設置必須面對這種挑戰,適應這種要求。第一,在科學文化素質上,必須從小學教育實際出發,為師范生構建一個較完備的知識系統,建立以語文、數學、教育專業知識為主的知識體系。如語文學科的構建,本著“大語文教育”的思想,增加課時比重,融文學與寫作、教師口語、語言文字基礎知識、書寫等課為一體。語文學科的性質比較復雜,從語言文字上說具有工具性,從思想內容上說具有文學性,從知識內容(包括社會歷史生活知識、科學知識、理論知識以及語文知識)上說還具有知識性。這些性質是綜合在一起的,因此語文學科具有綜合性的特點。師范院校的語文教學在高中語文教學的基礎上進行語言和思維的綜合訓練,以思維增強語感,促進語言的鑒賞、評析和表達能力,使師范生掌握較系統的漢語知識、文學基礎理論和寫作理論等;同時通過大量文學作品的選讀,了解和把握中外文學發展的歷史概貌,以形成語言、文學、寫作等有機組合的知識體系。充分融合聽話、說話、閱讀、文學、寫作、書寫等語文能力的培養,在此基礎上形成勝任小學語文教學的能力。數學知識方面,在高中學習的基礎上,開設高等數學等課程,這些課程的學習對提高學生的數學修養、培養學生的辯證唯物主義觀點,強調理性抽象的數學思維能力和抽象概括能力,具有十分重要的作用,為勝任小學數學教學,特別是提高了學生畢業后指導小學數學競賽和小學數學課外興趣小組活動的能力。在形成以語文、數學、教育學科為主干的課程體系的同時,特別強調教育專業課的特殊地位與作用,力求科學構建系統的完整的課程結構。第二,在以語文、數學、教育學科為主干的課程體系中,還加大了思想政治課課程的比例,充分發揮學校思想政治課的德育主渠道作用,使未來的小學教師形成科學的世界觀、人生觀和價值觀,具有良好的教師職業道德。除了國家規定的課程之外,還在選修課中開設倫理學、美學概論、社會學等課程。這些課程的開設不僅在于對學生進行文化知識的教育,而更重要的在于對學生進行思想政治教育、品德教育、紀律教育、法制教育,為小學教師綜合素質的提高奠定基礎。第三,在高中學習了政治、歷史、地理、物理、化學、生物這六大基礎課的基礎上,開設兩門綜合性較強的必修課,即《社會科學概論》和《自然科學概論》。這兩門課程既注意了知識的橫向聯系,又體現了專業知識和專業能力的綜合訓練,同時要反映出社會科學和自然科學方面研究的新進展,使師范生的知識面更開闊,為他們繼續深造終身學習打好基礎。
三、體現靈活性
以往的課程設置中,必修課安排的較多,選修課和活動課較少,學生的學習不可能有自主性和選擇性,畢業生在座談會上也說:“在校時學的課程有些沒有用,多開點選修課和活動課有利于我們的個性發展和創造能力的培養”。在小學教育專業課程設置中我們進行了一些嘗試。第一,加大了任意選修課的門類和比重,現設選修課30門,學生可以根據自己的愛好、興趣去選擇性的學習,而且鼓勵學生多選課,從評價制度上得以體現。評價制度中有合格加特長的學分,學生選學的課多,他的特長學分也多,這對學生的綜合能力評價是一個重要內容,這無論對學生的就業和對社會的貢獻都是值得肯定的。而且選修課的門類、內容還可以由學校靈活掌握。第二,加強對活動課程的管理和研究,活動課對學生全面素質的提高和創造能力的發展是十分重要的,但在過去的課程設置中沒有被高度重視在組織管理上也存在一些問題。首先,將活動課分為三大類,即興趣組與社團活動,軍訓,勞動教育,而且這些課的開設遵循三個原則即求是性原則、實踐性原則、時代性原則。保證活動課有明確的目的和要求,內容和形式有利于學生的興趣和特長發展,同時有利于充分發揮學生的積極性、獨立性、主動性和創造性。其次,活動課納入課程方案,就一定加強管理,要有授課計劃和教學評價體系,建立科學的活動課學習成績檔案,進行等級評價和成果匯報,將成績記入學生學籍。
四、確保發展性
教育必須適應社會發展的需要,從21世紀我國社會發展趨勢及對人才素質的基本要求出發,借鑒發達國家面向21世紀課程改革的共同趨勢,結合我國現行小學課程的實際,在小學教育專業課程設置中確保發展性,思考了以下幾個問題:第一,保證語文、數學基礎科目在課程體系中的優先比例,為學生的終身學習打下堅實的文化科學知識的基礎,克服中師畢業生文化底蘊過弱的不足。第二,加強現代信息技術的學習,增強科技意識的培養。全國中小學開設信息技術必修課程,這對我們來說是一場挑戰,當前小學教育教學方法日新月異,多媒體等電化教學手段在小學課堂上占有很大比例,而且呈迅猛發展的趨勢,因此在新的課程設置中加大了外語、計算機等課程比例,同時開設《現代教育技術》、《教具制作》、《計算機輔助教學》、《小學科技活動指導》等選修課,目的是培養掌握信息教育技術的新型小學教師,使他們提高獲取、分析、處理信息的能力,會制作教學軟件、教具,培養學生的創新精神的實踐能力。第三,加強人文及社會學科教育,21世紀,隨著改革開放的進一步深入,師范生必須加強人文及社會學科教育,在小學教育專業課程設置中一方面提高這部分課程比例,另一方面拓寬這些課程的教學內容,適應社會發展需要。
本文作者:曹悅群、侯偉新 單位:長春師范學院
關鍵詞: CAI 中學物理課堂教學 誤區
隨著計算機技術的迅猛發展和計算機的大量普及,多媒體技術在教學中被廣泛使用,為計算機輔助教學(CAI)打下了堅實的硬件基礎。CAI不但容易激發學生的學習興趣,誘發學生的學習動機,而且能使枯燥的知識趣味化,語言形象化,道理具體化。多媒體技術在教學中的優勢是顯而易見的,它有效地服務于教學,輔助于教學。然而在中學物理課堂教學中CAI卻不能發揮它的功效,進入了誤區主要表現在以下幾個方面。
一、盲目使用CAI,忽視了它的主要目的
回顧CAI在近幾年的發展狀況,我們可以發現它在中學教學中的地位沒有本質的變化,多數情況下,它只是出現在公開課和優質課比賽中,并沒有在日常教學中廣泛應用,傳統教學模式仍然牢牢控制著課堂,現代教育技術沒有充分發揮出來,阻礙了CAI的健康發展。
很多教師在實踐中已經意識到了CAI的強大功能和優勢。它解決了很多傳統課堂教學中不能解決的問題。如果使用得當,它可以在課堂教學中發揮巨大作用。但是一些學校和教師僅僅把它作為一種門面裝飾,花費大量時間準備一節多媒體公開課。他們自認為上幾堂多媒體公開課就掌握了現代教育技術,證明了自己的水平,這實際上是對CAI,乃至現代教育技術的生硬理解。更有一些教師為準備這一節課,耽誤很多時間去備其它的課和管理學生,從而對學校形成負面影響。
CAI中的重點是在“輔助”二字上。它作為一種現代化教學手段,是用來支持教學工作,提高課堂教學效率,突破重點難點,主要用來解決一些傳統教學中不易解決的問題。教師不能為了課堂的熱鬧或華麗而讓其“嘩眾取寵”、“喧賓奪主”,多媒體僅是一種輔助教學的手段而已。
二、盲目追求CAI的表現形式,忽視學生用于思考的時間
課堂教學是全面實施素質教育的重要渠道,在課堂教學中運用多媒體教學更有優勢,可以提高教學質量,加快教學進度,達到傳統教學無法達到的高要求、高質量。但是在物理教學中,一些教師借助于計算機容量大、呈現快的特點,將教學內容全部由計算機顯示。結果是學生在高亮度的大屏幕前不知所措,而且倍感疲勞。由于容量大,節奏快,再加上沒有給學生停頓的思考時間,知識點在學生記憶中暫留的時間太短,導致刺激不夠強烈,印象不夠清晰,整節課是多媒體代替學生思考,而不是引導學生思考。
學好物理最關鍵的是“理解”二字,物理學習必須通過思維活動,來獲得對知識的“理解”。因此,在物理教學中教師必須為學生展示物理概念的形成過程和物理過程的發展演變,必須給學生留有思考停頓的時間。另外,必要的板書是溝通師生思維的橋梁,千萬不能把節約板書的時間用來擴大容量,而應留給學生思考、認知。實踐證明,凡是需要展示過程的內容,能在教學中體現“思考過程”的教學活動才是最有效的。
三、盲目使用CAI,忽略了傳統的教學工具
CAI只是輔助教師教學的一個工具,把它引入物理課堂教學后,教師的一部分作用將由它的一部分功能代替,比如:將單憑教師的講述改為多媒體的演示,將部分師生的語言問答改為人機交流等。恰當合理地運用CAI確實能給物理課堂教學帶來質的飛躍,但在物理教學中教師的主導作用是任何多媒體技術所無法替代的,這不僅因為教什么、學什么取決于教師,而且因為怎樣教、怎樣學也取決于教師,即使有最先進的現代化教學工具,使用不當也不會收到好的效果。計算機輔助物理教學的過程中,教師的主導作用、學生的主體作用、媒體的中介作用不可混淆,計算機只能作為一種新的、功能更先進的媒體與其它傳統媒體優化組合,用于解決教學中的重點、難點,尤其是難點。總之,任何時候CAI都是為了教學而使用的,而不應是為了使用它而教學的,教學中是否使用計算機應取決于教學目的和組織教學的需要。
物理是一門實驗科學。物理實驗是物理理論賴以產生和發展的基礎,是物理理論運用于生產實踐的橋梁和中介,所以物理實驗是不可替代的。教師應盡量讓學生親自操作、親自觀察物理實驗,讓學生獲取第一手資料。當然,對于一些限于條件不能進行的實驗則應該用多媒體模擬。
四、盲目追求CAI在使用中的直觀性,限制了學生的思維
運用電教媒體要直觀,把難以用傳統教學表達的重點、難點利用CAI教學手段,或制作相應的動畫、或模擬實驗現象、或人為控制模擬實驗過程,讓抽象的、現有實驗設備難以完成的物理現象呈現在學生面前,使學生如見其形、如聞其聲、如臨其境,從而將難點簡單化,讓學生對具體事物和現象用感官直接感受,直接觀察。但是教師為了節約時間而直接表現所學知識,在教學過程對內容處理得過于直觀形象,學生就會依賴多媒體的展示功能,從而降低思維水平,影響思維的發展,以致不思考、不開拓,形成思維固定。一味對學生思維活動的遷就、妥協,不利于學生思維的可持續發展,容易讓學生形成思維惰性和單向性,影響其思維的深刻性、發散性等方面能力的發展。教師不能圖一時的教學輕松,大量使用CAI教學,否則會讓學生喪失思維能力。教師一定要讓學生自己動手,實際操作,這比機械地將實物制成一些投影片投影到銀幕上效果要好得多。
綜上所述,多媒體僅僅是一種教學手段――比較先進的教學手段,它能否在教學過程發揮良好的輔助教學作用,受到教學規律及其它教學因素的制約。同時CAI對教師的要求也提高了:不僅要掌握計算機技術,更重要的是深刻理解現代化教育的本質,牢固掌握教學目的和難點,了解傳統教學模式的優點和局限性,以便在CAI中繼承它的優點,同時要進行補充和提高。教師既要十分了解傳統教學模式的癥結所在,又要了解CAI的特點和優越性。教師只有科學地合理地將多媒體手段與教學規律及其它教學因素揉合在一起,才能使多媒體在物理教學過程中發揮應有的作用,達到優化課堂教學結構,提高教學質量的目的。
參考文獻:
[1]潘小明.多媒體技術輔助教學的誤區透析.電化教育研究,2001.5.
關鍵詞:初中物理;特點;科學素養
初中階段學生具有活潑好動、想象力豐富等心理特點,而物理本身是一門理論與實踐、實驗相結合,與自然科學中其他科學的發展和進步息息相關的學科特點。在初二階段的教學中,增設了物理科目。初中二年級的學生剛剛接觸物理,這是一個學習物理的關鍵時期,若不能在這個階段讓學生對物理產生興趣,從而引起對生活中其他科學技術的關注,這必將對學生今后學習物理及養成良好的科學素養造成影響。
1.初中物理實驗教學的特點
實驗教學是初中物理教學中的不可缺少的重要部分,初中物理實驗教學是結合這個階段的學生的身心發展特點來設置的,充分考慮學生的可接受性;實驗大多取材于生活,生動而直觀,增強了實驗的趣味性;實驗設計方面特別注意所要培養的實驗技能,都是對學生今后的學習、生活有實用價值的技能。初中物理實驗教學在其內容上更加注重實驗技能的實用性,所以對那些實用性較強的實驗技能也相應提高了要求。如在質量測量實驗中,增加了物理天平的使用方法;在做物態變化實驗前,對溫度計的使用及讀數技巧作了強調;在做串、并聯電路實驗前,對電流表的連接及讀數做了詳細介紹說明等等。而對于那些實用性較小的技能則降低了要求,如在測滑輪組機械效率的實驗中,刪除了4個滑輪組成的滑輪組機械效率的測量等。為了在廣大經濟不發達地區學校也能正常實施實驗教學,對于學生實驗,要求每個學生必須在了解實驗目的、原理的基礎上,熟練掌握基本儀器的調節、使用,并規范地操作儀器、準確讀數及記錄,通過對數據的處理、歸納得出結論,會寫簡單的實驗報告。初中物理在選擇實驗器材上遵循了簡單易找、低成本的原則,增強了實驗教學手段的可行性及普及性。如浮力實驗中的新鮮雞蛋、振動發聲實驗中的尺子等等。同時還鼓勵教師發揮聰明才智,利用生活中的小物件自制教具,積極創造條件以完成教學大綱的要求,實施每一個實驗。
2.初中物理實驗教學的優勢
物理是以觀察、實驗為基本研究方法的自然科學,實驗是學習和探究物理的基礎。在初中物理教學中發揮實驗教學的優勢,結合學生活潑好動、好奇心強的特點,有利于學生的動手、觀察、探索和創新等各方面綜合能力的培養。
(1)初中實驗教學通過觀察、動手操作等手段,調動起學生的學習興趣和熱情,使學生的學習更主動,既挖掘潛力又發展能力。“興趣是最好的老師”,初二在剛開始進入物理學習時,就用幾個有趣的物理實驗引起了學生強烈的好奇心,如教師在演示“水是熱的不良導體”實驗時,把金魚和水裝入試管中,把試管中上部的水加熱,當水沸騰時,金魚卻還在試管的下部不受影響地游來游去。這種現象和學生的估計大不相同,因而引起他們強烈的興趣。學生實驗過程中的動手操作對實驗結果產生的影響也吸引著學生的操作興趣。初中生活潑好動,物理實驗過程中出現的不可思議的現象,激發了學生的思考和探究興趣。物理實驗展示了的大量現象,引起學生對科學知識的探究興趣。教師只要注意啟發學生思考,從現象中發現問題、分析原因,再進一步歸納、總結、最終抽象出物理概念和規律,極好地挖掘了學生的潛能,培養了學生的抽象思維能力和科學的思維方法。
(2)初中物理實驗教學可以通過挖掘探索性實驗,創設研究情景,誘發學生思考,培養學生的創新能力。探索與創新從來不會獨立存在,初中物理教材中的實驗基本上是驗證性的,這對培養學生的創新思維是不夠的,也不利于調動學生的積極性,老師可在現有的實驗的基礎上,創設研究情景,利用物理實驗的多變性,對實驗進行擴展。如在做蒸發吸熱這一物態變化的實驗時,可以加入對影響蒸發因素的研究。具體如下:首先往學生的手背上滴上一滴水,讓學生描述手背的感覺;接著把水珠抹開(表面積增大),再讓學生描述手背的感覺;然后向手背上吹氣,此時再讓學生描述手背的感覺;將水換成酒精,重復以上步驟,情況又會如何?這個實驗可以有多位同學共同參與,大家共同體驗。在體驗的過程中,老師還可以結合日常生活中的一些現象,設計一些影響蒸發因素的問題,誘發學生展開思考,學生在實驗過程中逐步對影響蒸發的因素有了認識,并最終總結出了影響蒸發的因素,通過引導學生在物理實驗過程中不斷探索,展開思考,能有效地培養學生創新思維能力。
(3)實驗教學還可以利用生活中的小物品自設實驗,培養學生的創造性和實踐能力。走進生活,在社會情境中設計完成一些小實驗、小制作、小改造、小修理等實踐操作,并從中獲得與書本內容相關的物理實用延伸知識。如在學習了物態變化后,可讓學生在家里不使用冰箱,利用物態變化的吸熱原理自制冷飲等;在初中物理教材中,還有不少課后小實驗,這些小實驗大都簡單易行,為學生提供了大量動手和動腦的機會,彌補了課堂教學的不足。同時,還可以結合大綱要求和學生現有知識水平和接受能力,利用身邊的一些日常用品自設實驗,開展課外實驗活動。如“自制針孔照相機一”、“自制潛望鏡”、“自制冷飲”等。通過這些課外實驗、小制作,不僅能提高學生的應用和實踐能力,發展其個性特長,還能充分挖掘學生潛在的創新素養,培養其創造性。通過新奇有趣的、富有探索性的實驗,激發學生學習物理的興趣,這更符合這個階段學生追求“新奇”、“趣味”,鐘情直觀現象,以及抽象邏輯思維正在形成、發展的心理特點。
初中物理教學要充分發揮實驗教學的優勢,這對于調動學生學習的積極性,訓練和培養學生的動手操作能力,提高學習物理的興趣和效率,進而發展其科學思維能力和創造能力都會起到事半功倍的效果。
【參考文獻】
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關鍵詞:心理學 中職物理教學 教學策略
中職學校即中等職業教育學校,其定位是在義務教育基礎上為社會批量培養技能型人才和較高素質的勞動者。物理對中職學校所設立的汽修、機械、焊接及電子等學科來說,屬于專業課的基礎,是學生進行其他專業基礎課學習的前提。由此可見,培養中職學生對物理課程的興趣是一個有價值的研究課題。
一、中職物理教學的現狀分析
中職物理教學傳統授課方式以單純傳授知識為主,這種灌輸教學忽略了對學生心理活動的重視與引導,使學生學習環節的積極心理與潛能未能被充分開發,最終由于學生的內在學習動力未被激發而導致其學習興趣與積極性下降,學習自主性與主動性不高。此外,傳統講授式教學方法多重視對書本知識的講授而忽略師生及學生間的交流互動,這就使學生喪失了情感性與發展性,并且由于這樣的課堂教學中不需要學生進行創造性思維,久而久之會使學生的主觀能動性與創造能力大大降低。通過對中職在校學生進行調查發現,目前的物理教學課堂存在的問題可歸納為以下幾點:首先,中職學校中,多數學生具有較好的自我學習態度,但其基礎知識相對薄弱,這就導致在進行深入學習時困難程度較大。盡管此部分學生對課堂紀律無不良影響,但卻對課堂學習氣氛、教師情緒和學習進度等有一定負面作用。其次,一部分中職學生相對缺少刻苦鉆研的學習精神,并且其紀律性也較差,他們對課堂紀律、教師情緒、學習進度等會產生較大的消極影響。最后,其中存在極少數行為習慣較差的學生,其紀律觀念相對較差,常有在課堂上起哄、聊天等擾亂課堂秩序的行為,并且對教師的管理有逆反心理,嚴重影響著課堂進展與師生的情緒。另外,中職學生在學習物理時,其進行積極的自我評價能力可從教師與學生這兩個角度進行分析:教師方面,對學生進行自我評價的引導教育意識不夠,甚至多數教師并未意識到引導學生進行自我評價的重要性;教師的專業素養有待提高,只有突破傳統的觀念,從非對即錯的層次中掙脫出來,并克服物理教學的功利性,才能從自身做起引導學生正確對待物理并進行學習。學生方面,則不要一味追求標準答案,而應多進行反思與自我評價,通過多角度分析、對比、篩選、與師生進行有效的交流與討論等,才能真正深入理解物理知識點并進行運用。
二、積極心理學的特征與作用分析
1.積極心理學概述。
積極心理學區別于傳統心理學,前者強調對主觀幸福感、美德等心理活動中積極因素的研究,并對群體或個體所遇的問題進行解釋與引導,最終使其獲取積極暗示,滿意地對待過去、幸福地感受現在并樂觀地面對未來。積極心理學在一定意義上體現了以人為本的思想觀念,提倡積極人性論,教導人們在逆境中要抱有積極心態,并通過充分發揮內在潛能來增強學習工作中的適應性和創造性,進而使學習工作效率與效果得以提升。
2.教學中積極心理學的特征。
在中職物理教學過程中,積極心理學具有目標性特征、情境性特征以及整體性特征。目標性特征指師生雙方都要明確了解教學目標,學生通過明確的認知方向而形成積極的心理預期,進而促使其能夠清晰的聚焦。通過創設情境來使學生能夠沉浸其中,圍繞教學目標展開教學活動能夠驅動學生全身心投入學習。構成心理氛圍的因素既包括學生的智力與非智力,同時也包括教師與學生在情感、意志、精神方面的相互依存和融合,并且產生共鳴。
3.積極的心理學對物理教學的教導作用。
在物理課堂教學中,積極的心理學能夠促使學生對物理學習產生良好的情感體驗,使其發自內心的對物理學習產生信心;能推動學生感受到自主學習的樂趣,進而形成良性循環,使其產生強烈的物理學習興趣與認知上的成就,自主學習過程能夠使學生體驗到積極的學習心理與操縱感,最終形成良好的學習習慣與心理。
4.物理教學中促使學生形成積極學習心理的條件。
由上述可知,積極心理能夠使學生沉浸在教學情境中并全身心地投入學習中,從而使學生在積極心態下有效掌握學習技巧并樹立成功信念。那么,促使學生形成這種積極心理應做到哪些呢?首先,教師應具備積極的心態。教師教學情感積極與否對學生有著潛移默化的影響,因此情感素質是教師必須具備的專業素質,教師只有努力培養并不斷提高自我良好情感特征,將積極樂觀、寬容自制的自己呈現在學生面前,并加強與學生的情感交互技巧與能力,對學生進行長久的情感感染。其次,與學生交流融洽的師生情感、培養學生進行物理學習興趣。由于教師是物理課堂的引導者,其情緒與態度對學生產生很大影響,因此教師要通過自然得體的儀態與表情向學生傳遞真摯和期待等情感,進而與學生產生情感共鳴。培養學生對物理學習的興趣能夠有效激發學生的學習主動性,這可以通過采用自主式學習、探究式學習或合作學習等新的教學模式等來實現。另外,通過對教育資源進行整合來為學生創造積極的大環境,持續的激勵并關愛學生對學生形成積極心理情感態度有重要作用。
三、構建積極中職物理課堂教學的措施
當代中職教育是集知識技能、情感態度和價值觀等于一體的綜合性教育,并且中職學生的人格情感培養與道德品質塑造更為重要。因此教師在物理學教學中可運用積極心理學的相關理論來調動學生興趣并激發其潛力,從而引導其形成知學、樂學、好學的良好狀態。
1.為學生創設積極主觀體驗,使其形成物理學習的積極情緒。
現代教育理論研究表明,學生良好的學習興趣能夠有效促進其積極主動性,從而促進其學習效率提升。在中職物理教學中,可通過結合趣味性的物理現象、豐富的物理學史及多媒體技術來對物理課堂氛圍進行積極營造,使學生在愉悅的體驗中豐富物理知識,最終完成物理教學目的。教師在進行情景設置時,通過貼近生活的實例來激發學生參與興趣,將實際與理論結合以實現知識的遷移和內化。物理學發展過程中有諸多經典,通過這些經典問題來激發學生的參與熱情,引導學生進行物理大師傳記的閱讀,使學生領略大師風范的同時建立人文氛圍。此外,多媒體技術目前已在各行各業被廣泛普及,其能夠高效輔助現代物理教學,且大幅提升了課堂教學容量和有效性,其形象的演示實驗過程功能以及可控制的教學節奏收到事半功倍的教學效果。
2.通過建構積極的教學設計來引導學生明確物理教學目標。
積極心理學指導下的教學設計要注重學生課堂學習中的積極心理體驗和成就感。鑒于此,教師在進行教學設計時,需考慮其挑戰性,目標一致性并設置反思環節等,通過綜合考慮與運用來促進學生對物理教學目標的理解和完成。
3.形成有效的教學評價。
積極的教學評價能夠優化物理教學的教學效果,促進學生發展。對教學過程進行激勵性評價、關注學生個體情感體驗對學生的參與積極性十分有效,將過程性評價與課程教學整合,及時發現并解決教學過程中出現的問題,提高學生解決問題能力的同時也提升了教師的專業素養。
參考文獻:
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[2]王鵬.趣味物理與趣味教學[J].科學大眾.2011.
一、混合學習內涵的深入發展
根據ASTD(美國發展與培訓協會)2002年的定義,混合學習是把不同情境下的學習活動,如面授學習、在線學習、自定步調學習等相結合的學習解決方案[1]。在國內,何克抗是我國論述混合學習較早且獲得較高引用率的學者。他在2004年提出:“混合式學習,即blending learning就是要把傳統學習方式的優勢和E-learning數字化或網絡化學習優勢結合起來,既要發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用,又要充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性和創造性。只有將二者結合,使二者優勢互補,才能獲得最佳的學習效果”[2]。十余年過去了,從本次國際會議的整體情況來看,混合學習研究領域不僅繼承了原有內涵,即以優勢互補為核心思想開展研究,而且在學習環境、學習形態、學習方式和學習過程等多方面還有所拓展,深化了混合學習的內涵,使其更符合時展。
1. 學習環境的混合
當前混合學習中,除了有十幾年前所提及的面授與在線混合學習以外,還出現了面授與移動學習、泛在學習的混合,混合學習環境更為豐富。
以華中師范大學楊宗凱為代表的學者在此次研討會上介紹了傳統學習與在線學習環境的混合。楊宗凱提出了網絡學習空間在支持教學資源共享和混合學習方面的典型模型,他認為教與學的信息化環境需要把物理空間、資源空間和社交空間相結合,并以華中師范大學為例,介紹了他們在網絡學習空間的建設、使用方面的做法和心得。同是來自于華中師范大學的舒江波介紹了面授與在線學習相混合的學習策略。他首先分析了混合環境中在線學習平臺的功能與作用,再以華中師范大學straC平臺為例,構建了在線教學工具模型,并把straC平臺應用于軟件工程課的混合式教學設計,構建了任務驅動式的教學過程模型,詳細劃分了教師教學過程與學生學習過程,結果發現這種混合學習取得了較好的教學實踐效果。他認為,利用straC平臺形成的混合學習模型不僅打破了時間及空間的限制,并且增加了學生獲取學習資源、交流機會的程度以及拓寬學習者涉及面的廣度。
以華南師范大學謝幼如為代表的研究者主要關注傳統課堂與移動學習環境的結合。她介紹了小學數學課堂與電子書包相混合的學習模型,認為電子書包適于體現出翻轉課堂的優勢,能夠為小學生數學學習提供更好的幫助。學生可以在課堂內外通過觀看電子課本分析問題、與他人合作解決問題,并進行不同程度的練習。而教師則可以通過電子書包提供的數據分析學生的情況,并給予相應的指導。筆者認為,利用電子書包這種移動設備,學生可隨時向教師提問,教師可隨時給予指導,有助于提高學生分析問題、解決問題的能力。
以臺灣中正大學的蔡成宇(音)為代表的學者主要介紹了傳統課堂與泛在學習相混合的學習環境。該研究探討了翻轉課堂、協作學習與無縫學習的各自特色,利用MOOCs學習平臺、無線放映機和多種移動終端設備,構建了高度交互的學習模型。蔡成宇認為,在這種高度交互的學習環境中,師生可在教室的任何地方展示成果,節省了師生必須走到多媒體展示臺的時間,所以該模型能夠有效削減復雜學習活動中的過渡時間,提升學習效率,加深翻轉課堂中的交互程度。這樣高度交互的學習模型使師生在課堂中可以增加時間的有效利用率,營造了便捷的學習環境。
2. 學習方式的混合
除了學習環境的混合以外,將自主學習、協作學習、任務學習等學習方式相結合也是混合學習的內涵之一。例如泰國Kongkiti Phusavat介紹了學術課程學習與實踐課程學習相結合的方式,即利用社會企業大學的概念,實現高中階段學術課程與社會課程之間的混合。他的報告從泰國國情與教育現狀出發,分析了融合學術課程與社會課程、鍛煉學生基于項目的學習能力的必要性。通過走訪曼谷市的9所高中,分析了課程融合與創新的可行性,并總結出實施這類混合學習的六個關鍵要素:教學法、室外教學、社會實踐、課程計劃、教師培訓和教學評估。
以尚俊杰為代表的學者介紹了傳統學習與游戲化學習的結合。他先介紹了James Paul Gee在其著作What Video Games Have to Teach Us About Learning and Literacy中的觀點,歸納出了游戲的學習規則,并深入討論了游戲是如何促進教學的。他同時提出不能過分重視游戲化學習而忽視課堂中深層學習和教學策略的作用。如今,用于教學的游戲軟件數量繁多,今后的任務應是重點研究如何在課堂中合理利用游戲進行學習。
以香港大學Jeanne Lam等人為代表的學者研究了社交媒體與課堂教學的混合。Lam等人認為在混合學習中,社交軟件可以支持學生在協作中進行問題學習和探索學習,并介紹了社會建構主義視角下混合學習社區調查框架,強調教學、認知和社會存在感是協作建構學習的必要元素。研究發現,將社交媒體(WhatsApp、Skype和Facebook)整合進課堂后,學生可以自主引發協作學習行為,以異步或同步模式分享和建構知識。
3. 學習進程的混合
傳統教學多是線性的,先教后學再評,學習過程的記錄不完整亦不方便,學習反饋很難及時,學習進程多是單向的。而以加拿大Jayshiro Tashiro為代表的學者在致力于把學習過程記錄、學習過程干預、學習效果優化等多個進程進行混合,而且使學習進程變得可追溯、可干預,評價可以隨時開展,反饋也可以通過技術手段加以實現,從而完成了學習進程的混合。例如Tashiro認為混合學習的發展必須基于大量的、嚴格的、量化的教育數據反饋與分析,及時干預學習者與學習過程,以改進學習效果。他設計開發了MISSED系統,在北亞利桑那大學計算機科學課程中進行了應用。MISSED系統結合了個性化推送、記錄學習路徑、評估學習情況、更新學生模型等功能,集教學、監測、評價、反饋等多種進程于一體,使學生能在學習過程中及時發現誤區并修正,起到了預警與干預的作用。
來自北京師范大學的武法提針對學習進程中的干預環節進行了研究,建立了混合學習環境下的干預模型。他認為,教學干預和指導是提升學生學習效果的關鍵。學生在使用各種終端或平臺進行學習后,系統應能夠根據學習行為、學習情感、學習網絡和認知水平等多類數據識別學生的學習情況,個性化匹配干預方法,智能地提供干預措施,如學習過程可視化、郵件提醒、個性化資源推送等,從而有效干預學生的教學過程,以改善學習效果。
來自華中師范大學的劉清堂則研究了基于蟻群算法的自適應學習系統中學生模型的動態構建。他認為,學生模型是自適應學習系統的核心,也是個性化學習與學習分析的關鍵。因此,可以將擴展的蟻群算法應用于系統中,使系統能夠跟蹤學習過程,根據學生的認知水平、學習興趣和個人特征,動態更新學生模型,為學習資源推送、學習過程可視化等個性化功能提供支持。
4. 學習空間的混合
混合學習還包括了不同地域以及學校聯盟之間的學習空間混合。紐約州立大學是由美國紐約州64所大學組成的大學系統。來自紐約州立大學的Lorrie Clemo介紹了該大學系統在混合學習領域的發展近況及計劃。她認為紐約州立大學從個性化學習體驗、延伸課堂、情境學習、聯通網絡四個方面開展混合學習,尊重多樣化的人才學習方式,完善基礎設施與技術支持,構建起高校間的物理網絡與社交網絡。
為縮小農村與城市學校的差距,來自華中師范大學的李麗華等構建了農村與城市學校間同步交互課堂的混合學習模型。他們從教學環境混合、教師轉變課堂組織形式兩個問題為切入點,分析了模型的構建與作用,并在湖北咸寧市咸安區進行了實踐。該區擁有49個城市學校和77所農村學校。研究者選擇一節美術課進行了案例研究,分析結果顯示,把城市和農村學校進行空間上的同步交互,會對教師的教學能力和課堂組織能力有更高的要求,以“1個城市學校+2個農村學校”的形式開展會取得更理想的效果。
來自清華大學的周倩(音)則利用“清華教育在線”平臺構建了跨高校的開放學習空間,以實現多所高校間的聯通與資源共享。在平臺上,教師可將上傳資源劃分為私密、校內公開和校外公開三類。學生可利用平臺的檢索功能查看各校的海量學習資源。研究者使用卡方檢驗法分析了近兩年的系統日志數據,從用戶地域、受教育水平及學科種類三個維度深入討論,為共享開放學習資源和空間提供了建議。
通過以上報告可知,近年來混合學習的內涵在不斷深化發展,僅僅用面授加在線的方式來表現混合學習已經無法反映出該領域的研究熱點。深化與發展成為混合學習具有長久生命力的必然選擇。
二、混合學習的創新實踐
混合學習的內涵逐步深化,給混合學習的實踐帶來創新可能。本屆會議的研討重點之一就是混合學習的實踐應用。本次會議主席、來自香港城市大學的郭琳科教授在接受筆者訪談時表示,混合學習國際會議已進行了7年,因此本次大會在邀稿和審稿時,會特別遴選出能體現創新性的實踐應用、有實證數據支持的驗證性研究、對學習效果有切實改善并有推廣價值和可能性的混合學習領域的研究。
1. 新技術的應用
以香港城市大學葉豪盛為代表的學者把虛擬現實等新技術引入混合學習者領域。他將虛擬現實學習環境(VRLE)應用于兒童心理康復實驗中。他們認為,VRLE能夠通過真實學習、協作學習和基于活動的學習將學生的認知、情感和心理領域進行有機整合。在設計時應考慮學習內容、學習活動和教學流程,以決定VRLE的類型。該研究團隊在實踐中利用虛擬現實設計了幫助受虐兒童恢復心理健康的學習環境,在國際上獲得高度認可。
來自江蘇大學的楊洋(音)則使用了動作捕捉技術和行為模式導航圖技術來測量序列――綜合型學習風格。該研究在舞蹈課里使用動作捕捉技術捕捉教師的舞蹈動作,發現運動規則,找到動作間的先決關系,然后輸入系統形成行為模式圖。學生在系統中瀏覽動作視頻時,系統會根據其學習序列判斷出學習風格類型。研究經過實驗驗證顯示,系統評測的學習風格與ILS問卷結果有很高的一致性,即新技術為混合學習提供了更好的情境性、適應性和靈活性。
2. 新模式的運用
以焦建利為代表的學者總結了混合學習的系列新策略。焦建利及其團隊就復雜學習任務下協作學習小組的學習效果展開研究。根據前導課成績將被試分為16個學習小組(8個同質分組,8個異質分組),以計算機課程為例開展了為期5周的協作學習。結果發現,異質分組的小組成員在整體學習效果上要勝于同質分組。前導知識水平也會影響協作學習效果。前導知識水平較低的學生,更適合在異質分組中學習,但水平較高的學生在同質和異質分組中的表現無顯著差異。在此基礎上,焦建利提出對于前導知識水平較低的學生最好采取異質分組的教學模式進行協作學習。同時,在協作學習和混合學習的環境下,教師可以分解總任務、增加多媒體的使用,學生可獨立或小組合作解決問題,從而減少學生的外部認知負荷,提高學生的學習效果。
李克東則以扎根理論為基礎開展了混合學習模型的研究。依托“廣東省高校混合學習應用模式”研究項目,李克東及其團隊成員對廣東省多所高校的教師、在線教學案例進行數據收集,并把問卷、學習材料、課堂觀察、教學案例、訪談、座談等內容進行分類編碼,提煉出4種典型的混合學習應用模式,包括在線案例教學+課堂面授、在線探究學習+課堂面授、在線協作學習+課堂面授和在線任務驅動學習+課堂面授。他認為,不管是以上哪種混合學習模式,都要注重教學設計、在線平臺的教學資源利用、基于在線平臺的師生實時交流、多樣化的教學評價,以及及時收集和分析學生的反饋。
謝幼如研究了面向問題解決的電子書包學習策略。她首先提出利用電子書包開展的教學模式,并以提高小學生數學問題解決能力為切入點,在廣東省一所小學開展了為期9周的研究。被試對象來自四年級的兩個班級,共84人。結果顯示,該模式能夠有效提升小學生的問題解決能力。
3. 新產品的研發
以日本九州大學Hiroaki Ogata為代表的學者開發了多個新產品來支持混合學習的研究。Ogata及其團隊設計研發了泛在學習系統SCROLL。學習者可以使用系統中的泛在學習日志(簡稱“ULL”)功能隨時隨地上傳多種媒體形式的學習筆記,具有時間和定位屬性。在SCROLL系統里,隨著使用數據的積累,能夠詳細記錄學習過程,方便學習者查看、分析自己的學習情況,建立自己的學習網絡,筆記與用戶間的關系會逐漸可視化,系統可以幫助用戶在時間和空間地圖上更直觀地查看學習過程,建立社會學習網絡,以更好地支持學習效果。
來自香港城市大學的Joseph Fong及其團隊設計開發了在安卓移動端使用的可協作批注與版本控制的電子書APP。教師首先使用該APP生成個性化電子書,將多類型的學習資源(如圖片、PPT等)組合生成PDF文檔并上傳。學生在瀏覽時,可在書中插入新頁,書寫筆記,并將新版本重新上傳。教師和其他學生均可針對新版本中的筆記進行回答和討論,并再次更新版本。Joseph Fong認為,學生需要有豐富且易獲取的學習資料輔助課程的學習,該APP在提供大量資料的同時,還能夠有效積累師生在使用電子書時的協作筆記和討論內容,留下寶貴的過程性資料,可為學習提供更為豐富和適宜的幫助。
4. 新環境的適應
以北京師范大學黃榮懷為代表的學者對于混合學習環境下的評估與調研進行了研究。帶領團隊開發出了中小學智慧教室評估量表(SCEQ)。該量表包含7個維度,分別是空間、陳列、周圍環境、使用性、強化、協作和投入度。研究者對量表進行了驗證,來自北京兩所中學的236名學生參與了實驗。結果顯示,7個維度的信度保持在0.78~0.93之間,問卷整體信度為0.94,具有較高的一致性。同時,兩所學校的智慧教室在各維度的得分上有顯著差異。研究者同時提出,在智慧教室的學習環境中,除充分利用電子設備之外,學生良好的學習習慣才是保障智慧教室發生作用的重要因素。
浙江大學李艷帶領團隊面向浙江大學教師群體進行了開放學習資源使用意愿的調查,共向360名教師發放問卷,結果顯示,只有少部分教師擁有在線教學經驗,但大部分教師愿意在網上分享課程和資源。多數教師認同開放學習資源的優勢,但對其復雜性、適用性和可觀察性持中立態度。該研究認為教師的在線教學經驗能夠顯著提升其對開放學習資源的認知,因此鼓勵更多教師加入在線教學隊伍。
黃榮懷及其團隊在另一個報告中主要探討了采用混合學習模式進行成人函授教育的可行性。他們分別從教學方法、接受度、多媒體環境等方面進行調研,探討目前我國成人函授教育的現狀與瓶頸,提出將混合學習模式與成人函授教育相結合的解決方案,構建混合學習模型,并詳細論述了模型中的教學過程與運行方式。
北京大學郭則調研了混合學習環境中視頻的應用及學生的使用情況。研究者通過問卷采訪了學生進行視頻學習的感受,以及視頻與紙質學習的差異。利用統計學分析及詞頻分析法,研究者就視頻特征、視頻與教學整合進行了深入探究與討論,并提出了一種包含基礎閱讀、檢視閱讀、分析閱讀和主題閱讀四個等級的在線視頻有效設計法。郭認為,視頻可以展示學生行為的過程及書本等材料無法展示的隱性知識,從而增加學生學習的豐富度。
三、混合學習的發展趨勢
為了更好地理解混合學習領域,筆者對2011――2015年國內外教育技術領域知名期刊中與混合學習相關的論文進行了標題分析。國內以《電化教育研究》、《中國電化教育》、《開放教育研究》和《中國遠程教育》4本期刊為樣本,國外則以Computers & Education,British Journal of Informational Technology,Journal of Computer Assistant Learning和Educational Technology & Society4本期刊為樣本,以混合學習、blending learning、blended learning和hybrid learning為關鍵詞進行查詢。結果發現,近5年來,國內外期刊中在標題里包括以上關鍵詞的論文數量有較大差別。相比較而言,國外對混合學習的關注度更高,且研究數量更為穩定。
從研究主題來看,國內混合學習領域里包括的內容比國外要豐富很多。尤其是近兩年來微課、翻轉課堂、MOOC等都進入混合學習領域,而這些主題在國外研究中相對較少,結果如圖2所示。這說明國內的混合學習領域更為多元,包容性更強,但主題也更為分散。
這個分析結果與本次會議中的研究主題分布情況是一致的。圖3是將本次會議所有發言的標題進行關鍵詞可視化后呈現的結果,MOOC、學習資源、移動學習、翻轉課堂等都出現在本次大會中,即國內的混合學習領域主題更為分散,相比較而言,國外混合學習研究主題相對穩定專注,基本是聚焦于傳統課堂與在線學習以及移動學習方面的混合。
總之,時代的進步和技術的更新會賦予混合學習更豐富的內涵和更多樣的形式,會帶來更高的學習效率和更好的學習效果。但無論哪種變化,混合學習都不會偏離自己的本質,即混合學習是優勢互補,是差距消弭,是效率提高,是效果改善;它追求的是1加1大于2的疊加,它利用的是四兩撥千斤的巧妙。因此,希望國內的混合學習能夠獲得更多學者的關注,保持更為專注的、更有特色的研究內涵。當然,本次會議中的優秀報告在從不同側面詮釋混合學習的同時,也帶給我們更多的思考:為什么新技術的出現讓人應接不暇,而有效的技術應用總讓人求賢若渴?如何更好地體現出混合學習的優勢互補內涵?如何利用學習分析技術、大數據等量化分析手段來深化混合學習的應用,從而為實踐提供強有力的支持?在混合學習的研究中,我們不必過分關注有多少人參與,成績提高了多少,以及學生們的好評和接受度有多高等淺層數據統計,而應多用實證研究來揭示哪種混合學習更適合某個群體或某種學習類型,用實證研究來總結適合不同群體的混合學習策略,多把混合學習長期化、常態化地應用于某個情境下,得出令人信服的研究成果。這些是混合學習領域繼續開展研究所需的動力,也是混合學習真正的魅力所在。明年的第九屆混合學習國際會議將移師北京大學,期待能出現更多更精彩的混合學習的理論與實踐成果。
[參考文獻]
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收稿日期:2015-08-27
定稿日期:2015-09-09
【摘要】物理學是一門以實驗為基礎的科學,提高中學的物理實驗教學水平對于提高學生的科學素養,培養學生的實踐操作能力動手能力和創新思維能力非常重要。要想從基本上提高中學物理實驗教學水平,建議考慮以下三個方面:重視物理實驗教學,創新實驗教學的思路和改革實驗教學的方法。
【關鍵詞】中學物理實驗創新改革
基金項目:2012年度廣西高等教育教學改革工程項目(2012JGB197)
物理學是一門以實驗為基礎的科學,是現代科學技術的一個重要的生長母體。它在現代生活、生產和科技領域有著廣泛的應用,特別是物理學的知識、研究方法和思想方法已滲入各門自然科學、社會科學中,并對社會政治、經濟、科學技術的發展起著重要作用[1]。物理學又是一門實驗和科學思維相結合的科學[2]。實驗是物理學的基礎,科學思維是物理學的生命,在物理學中,概念的形成,規律的發現,理論的建立,都有其堅實的基礎。盡管至今為止還有許多物理理論不能用實驗直接驗證,但是任何物理理論的真理性都要以實驗作為唯一的檢驗標準,物理實驗不僅是物理學理論的基礎,也是物理學發展的基本動力,是啟迪物理思維的源泉,不少重要的物理思想就是在物理實驗的基礎上涌現出來的,例如盧瑟福建立的原子核式結構模型的基礎是 粒子散射實驗出現的大角度散射現象;普朗克的能量量子假設則是在解釋黑體輻射實驗規律時萌發出來的,物理學的發展充分表明,實驗不僅是一種研究物理問題的科學方法或手段,而且是一種物理學的基本思想和基本觀點,另一方面,在物理學中,觀察實驗也離不開科學思維,無論是實驗方案的設計、實驗現象的觀察、實驗數據的采集、實驗結果分析、實驗結論的得出,還是理論研究中的推理論證、概括和總結,都必須經過科學思維。由此可見,物理學是觀察實驗和科學思維相結合的產物,物理模型的提出,物理概念的形成,物理規律的發現,物理理論的建立,以及物理學中許多重大發現都是在實驗的基礎上進行科學思維而得出的結果。
根據物理學科特點,在學習中實驗占有突出的地位。所以中學物理實驗具有獨特的教學內容、教學方法、教學目的和課程任務。中學物理實驗課程對學生能力和素質的培養不僅包含通常意義上的實驗技能和操作技能,也包含實驗過程中發現問題和解決問題的能力、綜合分析能力、創造性思維能力、總結表達能力,還包含實驗者的科學態度、求是精神、堅韌不拔的意志、追求真理的勇氣和培養良好品德和科學習慣。這是其他課程不能完成,理論思維能力不能替代的。物理學的教學在整個中學教學中的地位勿容置疑。中學物理教學的一個重要目標就是提高學生的科學素養,培養學生的實踐操作能力動手能力和創新思維能力。在這一過程當中,學生的實際動手能力、實驗活動和教師的實驗教學的開展就成為了物理學科教學的重要組成部分。如果物理實驗生動有趣,易形成懸念,它能在創設問題情境中,激發學生的學習興趣,增強學生在學習中的積極性和主動性,引導學生追根求源探索知識上有極其重要的作用。因此筆者認為應該從以下幾個方面提高實驗教學的水平。
一、重視物理實驗教學
目前,我們的學生普遍感到物理"難學",其原因之一就是物理實驗教學還很缺乏,尤其是農村由于金費不足實驗器材還不到位。而在一些經濟發達的國家,他們非常重視物理實驗教學和研究問題的方法,如日本初中物理的課時數只有75課時,但安排的學生實驗卻有20個,演示實驗有130個,并且絕大多數都是研究性實驗,基本形成以實驗為中心的課堂體系。可見,他們的學生在實驗方面得到訓練和能力培養比我國的學生多得多,他們學生的實驗心理素質比我國中學生強。可喜的是我國相關教育部門已經充分認識到這點,所以在當前我國中學教育由應試教育向素質教育轉變過程中,再次強調了實驗教學的重要位置并且落到了實處。如國家花大力氣為農村學校免費完成了實驗室建設和"農村四配套工程"等,國家的重視程度我們有目共睹。那作為教師我們更應該與時俱進,除了完成書本上的指定實驗以外還必須研究教材中哪些地方學生感到抽象、容易混淆、接受困難,并結合教學實際,研究解決的方法,努力開發一些直觀的演示,同時在教學中引進近代物理學的某些思想方法和現代科學的新成就。這樣使教學內容更加豐富,使學生的眼界更加開闊更容易接受。例如"分子間作用力"的演示,可在兩只乒乓球間夾上一段彈簧,球的外側套上橡皮筋,平衡時,引力等于斥力;增大球距時,引力大于斥力;縮小球距時,引力小于斥力。這樣不僅培養學生對物理的學習興趣,更多地拓寬學生視野豐富他們的想象,而且能有效地提高了學生的觀察能力、分析問題和解決問題的能力。
二、創新實驗教學的思路
演示實驗作為一種教學手段,是教師備課的重要內容,需要教師認真研究和準備。有的教師輕視課前演示實驗的準備工作,結果造成演示失敗或出現意想不到的情況,以致在課堂上手忙腳亂,"強行"讓學生接受結論,教學效果很不理想。造成這種情況的原因是多方面的,有的是思想認識存在問題,對實驗教學不重視或持懷疑態度;有的是疏忽大意,以為實驗內容簡單,以前做過或曾看見別人做過;還有的是怕麻煩。這些都是演示實驗教學的大忌。教師在課前首先要準備好與實驗有關的全部儀器、材料。其次是在課前反復操作,直到熟練的地步,對于在實驗中可能出現的故障做到心中有數并能及時排除。第三是掌握演示時間,注意與教學進度緊密配合。第四是教師要考慮除大綱和教材中規定的演示實驗外,還可以適當補充哪些小實驗,或對現有的實驗作必要的改進,以創新的實驗提高教學效果。例如在講解蒸發吸熱這一問題時,教師可用方座支架、小燒瓶、細玻璃管、有色水和小燒杯等組裝一個伽利略氣體溫度計,用它來演示蒸發吸熱現象比直接用普通溫度計演示現象清晰、直觀。第五是要考慮在演示過程中如何引導學生觀察,啟發學生思維,最大限度地發揮演示實驗的作用。
人們的許多物理知識是通過觀察和實驗,認真地加以思索和總結得到的。如對于彩虹,自然界在特定雨天后才能看到,平時看不到。在課堂上用三棱鏡做光的色散實驗讓彩虹出現在教室里,使學生感到新奇;再引導讓學生去討論解開雨后彩虹形成的這個謎。實驗就是在人工控制條件下使物理現象重復出現供人們觀察的工作。在這里學習的就不僅是色散的知識,更重要的是學習了這種探索事實的根本方法──實驗。
物理就是以實驗為基礎的學科,物理的定義、定理、規律、定律都建立在大量的實驗和實踐活動中[3]。所以我認為,實驗教學不僅局限可以在課上,也可以在課下;可以使用實驗室所配備的器材,也可以自備自制教具,甚至可以使用我們日常生活中的現有物品,經常用學生身邊的物品做實驗,如用水和玻璃做光的色散實驗等,這些器材學生更熟悉,更有利于使學生明白物理就在身邊,物理與生活聯系非常緊密。而且通過這些課本上沒有出現的器材啟發學生的創新能力:大家一起來想一想,還可以用什么來說明我們要知道的內容,或者,這種類似的方法我們可以用來解決其他什么問題等等。調動學生剛剛起步的創新的意識和創新的精神。
三、改革實驗教學的方法
改革現有的實驗教學方法,是提高實驗教學質量的重要手段。根據目前我國中學物理實驗教學的實際情況,我們認為應該從以下幾個方面加以考慮。
第一、注重引導學生觀察實驗。
觀察是實驗的第一步,也是創新的前提。
案例一:在演示凸透鏡成像規律實驗時,可先讓學生細致觀察,然后出示以下問題:①本實驗需要研究觀察什么?怎樣觀察?觀察時光屏、透鏡、火焰三者的位置關系如何?②在光屏上會出現什么樣的像?③適當改變距離后像的大小有何特點?光屏上是否一直都有像,若沒有是在什么情況下?為使學生養成細致觀察的習慣,培養他們的觀察能力,教師應該在沒有出示以上問題時就讓學生自由觀察。待觀察一段時間后,老師再讓學生回答以上問題。肯定有部分學生觀察方法不當,老師可指導學生重新觀察,這樣做一定可以大大激發學生的求知欲,掌握正確的觀察方法,從而留下深刻的印象。
在觀察中,要引導同學討論觀察的方法和應注意的問題。可以提示看到的不同的現象是由不同的原因引起的,但是具體到是哪些原因,應該由學生通過多次的實驗得出一定的結論,而不是老師在黑板上把各種條件羅列出,讓學生按部就班。那樣做實際限制了學生的思維,是不利于學生形成創新思維的。
第二、要與學生緊密配合,培養學生的創新能力。
演示實驗本來就是教師利用課堂時間為學生演示,在操作的同時又引導學生對實驗進行觀察、思考和分析的一種物理實驗教學方式。在傳統的實驗教學模式中,課堂演示實驗一般以教師為主體,由于教師具有較高的實驗技能,再加上課前的充分準備,實驗結果一般能達到預期目標,久而久之就會使學生產生"迷信權威"的思想,不利于創新能力的培養。如果把演示實驗改為學生探究實驗,教師只在旁邊作一些必要的指導,這樣可以充分調動學生的參與積極性,同時由于學生參差不齊的知識水平及實驗技能,實驗過程中很容易出現各種與結論不相符合的結果,極易引起學生對教材結論的"懷疑"。在進取心的驅使下,為了確信自己的實驗結果,他們必定會反復多次地進行實驗,只有當自己經過反復多次地進行實驗驗證后,才會消除懷疑心理。這種新的教學模式充分發揮了教師的主導作用,也突出了學生的主體地位,學生可以更加自由地進行各種自主探索實驗。由于教師具有較高的實驗技能,再加上課前的充分準備,實驗結果一般能達到預期目標,久而久之就會使學生產生"迷信權威"的思想,不利于創新能力的培養。如果把演示實驗改為學生探究實驗,教師只在旁邊作一些必要的指導,這樣可以充分調動學生的參與積極性,同時由于學生參差不齊的知識水平及實驗技能,實驗過程中很容易出現各種與結論不相符合的結果,極易引起學生對教材結論的"懷疑"。在進取心的驅使下,為了確信自己的實驗結果,他們必定會反復多次地進行實驗,只有當自己經過反復多次地進行實驗驗證后,才會消除懷疑心理。這種新的教學模式充分發揮了教師的主導作用,也突出了學生的主體地位,學生可以更加自由地進行各種自主探索實驗。
演示實驗時還要注意不僅要現象清楚,而且還要面向全體學生。教師要想方設法增大演示實驗的可見度。投影放大、機械放大、自制可見度大的儀器進行演示等都是常用的方法。甚至在實驗操作上讓學生積極參與,讓學生充分了解實驗的內容,多次重復,加深印象,鞏固記憶。如讓學生上前來讀數或動一動手。案例二:在進行馬德堡半球演示時,先讓兩個"大力士"上來拉,不能將兩個半球拉開,打開活塞,讓空氣進入半球中,再讓兩個力氣最小的學生來拉,卻很輕松地將兩個半球分開了。兩相對比,說明大氣壓強不僅存在,而且還不小,全體學生都留下了深刻的印象。
演示實驗在教師指導下讓學生參與,不僅有顯示學生實驗技能的機會,又能得到科學方法的訓練及能力的培養,加深理解和掌握物理概念和規律,同時可領略物理學的思想,培養科學態度和科學方法。
第三、采用多種實驗方法,活躍學生思維。
我認為在幫助學生掌握實驗原理的基礎上,允許學生用不同的器材、不同的實驗步驟進行實驗。在實驗中,學生需要在各種因素中進行取舍,對所得信息進行篩選。這就要求學生在確定的目標下,有全局觀點和善于妥協,在不同情況下善于應變,培養學生的應變能力,使學生分析、抽象概括、綜合表達能力都得到訓練和發展。
新型的教育的目的是使學生學會學習,開發智力提高素質,增加了鍛煉的機會,增強了適應社會發展的能力。而其在物理實驗教學中的具體實施,也會給我們培養大量的適應現代化社會需要的人才提供一個可行的方式方法。
參考文獻
[1] 劉安賢.中學物理規律教學研究[D].華中師范大學.2000年碩士論文
學校辦學行為規范、制度健全,以人為本,處處領先。學校雖地處城郊結合部,面臨“三一八”與畢升大道,但從未發生重大事故。學校負責人詹宇意無違紀行為,且榮獲英山“十佳校長”、“黃岡市基礎教育先進個人”、“湖北省優秀教師”稱號。
“穩”,主要表現在三個方面:一是辦學方向穩健,二是辦學隊伍穩定,三是辦學步子穩實。
1、辦學方向穩健
長沖中學自七0年創辦至今,就以辦學方向穩健而名冠全縣,它不偏不倚、與時俱進,34年的歷史軌道在英山縣是有目共睹、有口皆碑。
——貫徹教育方針不動搖。堅持德、智、體全面發展。德育為先,智育為要,體育為本,藝術教育為輔,從未偏離過方針的軌道。
——提升辦學理念不動搖。30多年的辦學歷史孕育了不少成功的辦學理念。時代在前進,學校在發展,教育理論也隨之發展、變化、提升,早期口號式、榜語式的理念逐漸被人性化的理念所取代。如今已形成與方針融為一體的辦學理念:“修德為先、啟智為要、強體為本、成才為上”。這一理念不僅高聳在教學樓頂上,而且寫進了學生人人會唱的《祖國興旺我擔當》的校歌之中,更融入了每位教職工的思想與行動中。
2、辦學隊伍穩定
——數量穩步上升。從創辦初期的兩個班7個人發展壯大到現在的108“梁山好漢”。
——素質穩步提高。學校通過崗位練兵和分期培訓等辦法,不斷提高教師素質,現有專任教師隊伍學歷達標率為100%,本科占56%;高級教師5人,中級教師以上比例達88%;19人獲市級骨干教師、2人獲省級骨干教師稱號,2人獲省政府以上表彰。
——思想穩定合拍。學校上百名教師人人安心、專心教學,嘔心瀝血,無一例擅自外出調離,多年來無人告狀上訪。
學校現在的教師隊伍中,班子團結,戰斗力強;老中青結合,學科配套,是一支調得動、上得快、教得好的專業隊伍。
3、發展步子穩實
一年一小步,十年一大步,一步一個腳印,步步邁向輝煌。長沖中學走過的每一步都是穩當實在的:七0年代初,其學農項目肥豬粉名冠英山大地;八十年代,中考成績稱雄畢升故里;九十年代,普九項目氣吞大別山南;進入新世紀,成為英山第二家全市示范行列的初中,現在已發展到25個班,近2000名學生。坐擁城郊畢升大道,生源充足,規模龐大,發展前景普遍看好。
“強”則集中表現在“綜合實力強勁、教育質量強盛、發展后勁強足”上。
1、綜合實力強勁
——學校早在1986就年獲得黃岡行署頒發的“先進集體”稱號。
——最能代表辦學水平的學校等級評估,于2002年獲縣級示范稱號,2003年進入全市示范學校行列,成為全市307所初中的第23所,英山22所初中的第二所“市級示范初中”。
——成為英山成人高考、成人自修考點。
——多次成為全縣普九、檔建、綠化、示范、教研現場。
——規模僅次于縣實驗初中。
——校辦產業印刷廠獲市縣先進單位。
2、教育質量強盛
創辦34年來,學校教育質量長盛不衰。
——特長質量有特長。創辦初期的文藝、體育班為全縣培養了不少體育、藝術人才。
——中考質量長盛不衰。恢復中高考制度后的十年中,學校中考質量曾與瓦寺前中學并駕齊驅平分全縣秋色。九十年代至今,中考質量一直穩定在全縣三甲之列。
——教研質量后來居上。學校“初中創新教育研究與實踐”課題被湖北省立為“十?五”教育科研項目。其階段實踐經驗于2003、2004年兩次在全市會議上作典型發言。《山茶花》文學社團及校刊獲省、市一等獎。
——學科競賽層次上升。數學、物理、化學、作文、美術等學科有多人次獲國家級一、二、三等獎,生物獲省級獎,藝術、體育項目多人次獲市級一等獎。超級秘書網
——教師“四優”連續獲獎。近五年來,論文在省級以上報刊發表、評獎的多達150多篇,優質課講課、說課、教案、課件有48人次獲市一等獎。
——社會影響不斷擴大。三個年級中學校招生范圍內適齡少兒已不足千人,然而從全縣、羅田、蘄春慕名而來求學的學生已接近一半。
關鍵詞 多媒體教學 信息技術 教學心理 情感體驗
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2015.02.050
Research and Practice of the Negative Impact Avoidance
Mechanism of Multimedia in Teaching
HU Shiyang, QIN Deze, SUN Quanliang, ZHANG Bo
(College of Computer Science & Information Technology, Hezhou University, Hezhou, Guangxi 542899)
Abstract This paper describes the application status of multimedia devices in teaching activities, while affirming the multimedia teaching on the basis of merit to explore the shortcomings of multimedia teaching. To solve these problems is proposed based on the physical space and improved strategies hardware-based counseling strategy improved strategies and the use of multimedia devices, multimedia teaching teachers and students, and ultimately to become easy to use multimedia teaching equipment, high-speed, simple and user-friendly teaching aids.
Key words multimedia teaching; information technology; teaching philosophy; emotional experience
0 引言
信息技術的發展帶來了教學方式的革命。然而隨著信息技術的飛速進步,多媒體教學工具漸漸滲透于我們的教學實踐當中。多媒體技術因其圖文并茂、聲像俱全、動靜皆宜的表現形式,而為教學活動提供了一種全新的環境。隨著使用多媒體教學課程的增多及教學實踐的深入,由于過分夸大多媒體教學的作用及其功能,忽視了它的局限性,其負面影響漸漸顯露出來。
1 多媒體教學的優點分析
與傳統教學方式相比,采用多媒體教學工具授課具有以下幾個顯著優點:(1)知識的視覺傳播方式更加多樣化。學生不僅可以通過投影儀設備看到屏幕上的文字和圖片,而可以聽到聲音甚至觀看到視頻影像。(2)知識的聲音傳播的范圍顯著擴大。擴音設備有效放大了教師的音量,并通過線路將聲音信息傳播至教室的每個角落。(3)有效地減少了教師在課堂活動中過量的體力透支問題。所以從某一意義上講多媒體讓教學工作變得更輕松。
2 多媒體教學的負面影響分析
多媒體教學給我們課堂教學帶來巨大方便的同時也給課堂教學帶來了嚴重的困擾。大家在對多媒體教學方式一片喝彩的同時,不得不去深思多媒體技術其中內在的利弊。
經過初步研究發現,多媒體教學方式對教學活動的負面影響主要表現在:疏遠了師生之間的情感距離,使教師感到麥克風聲音與自我聲音產生剝離, 加重了教師課前備課的負擔, 導向性的課件束縛了教師授課自主性的發揮等。這表明多媒體設備給課堂授課的帶來的負面影響,也是可以通過一定的技巧和措施來予以規避的。
3 多媒體教學的負面影響規避
隨著教學環境的改善,采用多媒體方式進行授課必將是未來的主流,如何合理利用多媒體技術,規避害多媒體技術所帶來的負面影響的研究對未來教學工作來說是一個重要的課題。針對以上所提出的問題,本團隊經過分析和研究特提出以下解決對策。
3.1 關于物理空間和硬件設備改進對策
多媒體設備的總體性能、擺放位置、總體布局以及與學生座位的空間距離都影響著授課的效果。應根據多媒體設備的可用性、便捷性的原則對多媒體設備進行更新和升級。首先,采用扇形的空間布局。改造以往多媒體教室的長方形布局樣式,保持使用多媒體設備的教室在水平面上大致呈扇形結構。其次,采用扇形的學生座次。學生座次也應呈扇形布局。后面的學生數應多于前面,整個座次要盡量緊湊。在條件許可的情況下盡量讓學生座次固定下來,避免讓學生胡坐亂坐的情況。這樣可以有效保證信息在教室空間里的傳播效率。再次,采用移動式擴音設備替代過去固定式的擴音設備。再次,采用多媒體遙控設備。多媒體遙控設備一般采用紅外線傳感技術,可以使教師手持遙控設備遠距離控制多媒件教學素材,可以大大提高教學效果。
3.2 多媒體設備使用方法的改進對策
收集廣大教師的授課特點、上課記錄和與學生交流情況等相關信息,并從中找出規律和技巧。將優秀老師授課過程中所表現的規律和技巧,進行規范化整理,并試圖制定出可行性的教學方案。
3.2.1 多媒體遙控設備的使用策略
教師在上課過程中應盡量避免在講臺上手動操作電腦,而應手持多媒體遙控設備,站在學生中間對課件進行操作,創造與學生共同觀看和學習的場景,而非單方面的教學演示(除非是程序化操作非常明顯的教學演示,教師才需要到講臺手動演示)。教師和學生共同觀看多媒體課件的過程,也有會有效引導學生注意力的集中。
3.2.2 課件的使用策略
授課教師應改變曾經一段時間以課件為主的授課方式。要講的內容全在課件上面,課件做得非常詳細,教師在授課過程中甚至不用思考和回憶,就可以將所授的課程內容朗讀出來。這種授課方式的弊端顯而易見,教師容易成為稿子宣讀者,學生的注意力極易分散,課堂沉悶,內容枯燥。所以教師在使用多媒體設備上課時,一定不能將課件宣讀作為主要授課方式,課件只是輔助教學的方式之一。要做到不依賴于課件就要求教師自己對授課內容熟記于心,從自己對知識理解出發,按照從淺到深的順序來推進知識的傳授,課件和板書應相合起來,課件的內容不宜太詳細,應配以圖片和視頻,并減少文字數量。
3.3 關于多媒體教學中師生的心理輔導
有部分教師在使用多媒體設備時會產生局促感、缺乏自信等問題。這需要在教學中對這些心理的焦慮感進行適當的心理輔導,并找到對應解決心理問題的策略。
3.3.1 追求課件精美也應把握“度”
很多年輕的新教師往往會有這種思維:一定要把課件做得漂亮。雖然具有美感的課件會給學生視覺的沖擊,對提升學生興趣有一定的促進作用。但凡事過猶不及,過度地追求課件的美感,將會削弱課件本身的作用。教師的精力也是有限的,教師應該把精力放在知識的傳授本身。把過多的精力放在制作課件的圖片、動畫、背景音樂等內容上,勢必會擠壓理解教材和揣摩學生特點的時間。
3.3.2 新老教師要積極進行交流
新教師應積極地向老教師討教相關經驗和方法。老教師往往對教學活動有更多的感悟,如果這些感悟能傳授給新教師,那么整個教師團隊的工作質量將會有巨大的提升。但是這些交流也并非是單方向的。老教師雖然有著豐富的教學經驗,但教學工作又是一個不斷發展過程,并不是所有老教師的工作都是正確的,老教師在某些方面也應聽取新教師的新鮮觀點。雙方互動也應注意一些方法。例如新教師應以虛心的態度向老教師請教,老教師也應平等的姿態進行交流,對新教師的一些新穎看法也應予以尊重。應該避免在交流中以出現高傲、自以為是等不和諧的因素,否則都會影響整個交流的進展。
3.3.3 并非所有課程都適合用多媒體
一般來講,多媒體教學適宜于教授表現具有動態的、變化的、實物形態的教學內容,這樣采用多媒體教學就有它的優越性;而對于那些帶有嚴密的推論、細致的演算、情感的熏陶等方面的教學內容,更適合教師直接講授。從目前高校所開的課程來看,并非所有的課程都適合用多媒體組織教學。計算機基礎、機械制圖、有大量圖表的課程比較適合用多媒體輔助教學,而另外一些課程,如數學、普通物理等強調公式推理與證明過程,表現抽象的數學符號,這并非多媒體的優勢。若過多使用,容易分散學生注意力,不能達到促進學生抽象思維和分析能力提高的目的,難以取得理想的教學效果。
3.3.4 創建師生共同學習的場景
有的教師覺得多媒體設備使教學變得更簡單,自己只要操縱多媒體設備,這些設備就會向學生輸出知識信息。這樣的看法是不對的。教師不應認為是自己操縱設備向學生輸出知識,而應該和學生一道共同接收知識。這個思想轉變是必要的,否則操縱多媒體設備的教師就會覺得工作簡單無趣,而學生在觀看多媒體信息演示時就少了一種轉化吸收的思維過程。教師和學生一起觀看多媒體設備的信息輸出并非說教師不懂知識內容,而是要以一種引領和召喚的態勢讓學生感同身受,這樣才能增強教學效果。
3.3.5 與學生建立亦師亦友的關系
教師配裝有移動麥克風,并且手持有多媒體遙控設備,那么就為教師走下講臺,走到學生中間,與學生共享知識創造了條件。要縮短師生的情感距離,就得先要縮短彼此的物理距離。授課時要展現出與學生共同學習的態度與勇氣,同時多與學生進行雙向互動、及時答疑,從而創造出一個熱烈的課堂氛圍。在課下可借助電子郵箱、即時通訊工具等網絡方式進行私下的交流作為后續教學的有益補充。爭取與學生建立亦師亦友的良好關系。
4 結論
通過對物理空間和硬件設備的改進使多媒體設備的可用性、易用性和人性化都能得到提高。通過可操作的技巧訓練和輔助心理訓練來消除教師使用多媒體設備時所產生的焦慮感。調整師生的心理狀態,改變學生過去的聽課習慣,營造活躍、適宜的課堂互動環境。簡化多媒體課堂技術難度,使得師生在課堂交流過程中更關注知識的本身而非多媒體技術使用。最終讓多媒體教學設備成為易用、高速、簡單、人性化的教學輔助工具。
基金項目:賀州學院2013年度教學質量與教學改革工程項目(hzxyjg201341)、廣西高等教育教改工程項目(2012J GB223)
參考文獻
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Abstract: This paper, through virtual reality technology, constructed a aero-engine virtual teaching experiment system which can achieve the functions of engine simulation assembly, engine structure display, engine working mechanism demo, engine simulation test. Through the three-dimensional interaction and visual simulation means of this system, the students can get the vision, hearing, touch and other sensory experiences, with a very strong interaction and immersion. Engine virtual teaching experiment system effectively overcome the high cost, operational difficulties and other issues of traditional teaching experiment, so it has great significance to the promotion of China's aviation technical personnel training.
關鍵詞: 航空發動機;虛擬教學;三維仿真;人機交互
Key words: aero-engine;virtual learning;three-dimensional simulation;human-computer interaction
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)11-0181-02
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作者簡介:劉振俠(1963-),男,陜西西安人,教授,研究方向為航空發動機推進理論與工程。
0 引言
航空發動機是當代工業技術發展的結晶,是工業技術“皇冠上的明珠”,對國民經濟、國防建設起著戰略性的作用。隨著軍事需求、民用航空的發展,航空發動機技術日新月異,新的設計構造不斷涌現。但是長期以來,由于人才短缺、基礎薄弱等原因,我國航空發動機技術始終與國外先進國家存在著較大的差距。因此,培養高素質、創新型的航空發動機人才對促進我國航空發動機技術發展至關重要。
實踐教學是航空發動機教學工作中的重要一環,對促進學生了解發動機內部復雜結構、理解相關理論知識起著重要作用。傳統的實踐教學內容主要包括參觀發動機樣機、進行發動機試車實驗等。但是,由于航空發動機內部結構非常復雜,難以觀測到內部細致結構;進行一次航空發動機試車實驗不僅花費高昂,而且對操作者要求極高,只能由專業技術人員操作,學生的參與度很低;另外,航空發動機技術日新月異,教學實驗設備難以及時更新,使學生所學知識與實際應用嚴重脫節。
為了提高學生教學質量,解決航空發動機教學設備陳舊、實驗費用高昂等問題,本文將虛擬現實技術與發動機專業教學相結合,建設了了航空發動機虛擬教學實驗系統。
1 系統組成與功能
實驗系統旨在建立數字化的三維虛擬航空發動機實驗室,可以實現發動機結構的虛擬裝配,發動機試車臺實驗仿真,發動機內部工作原理及內部流場展示等多個教學實驗內容。學生能夠通過這個虛擬空間觀看發動機教學實驗,并通過視、聽、觸等感知行為去體驗,學生能夠主動操作實驗,實驗系統具有很強的交互性與沉浸感。
如圖1所示,為航空發動機虛擬教學實驗系統的軟硬件組成。硬件包括人機交互所用的傳感設備(如數據手套、六自由度鼠標、觸覺與力度反饋器等)、顯示設備(如頭盔、投影屏)、虛擬環境產生器(包括高性能圖形工作站、立體聲音響);支撐軟件包括對象模型生成軟件、虛擬視景軟件以及程序編輯平臺等。
通過軟硬件結合,航空發動機虛擬教學實驗系統能實現由發動機虛擬裝配、模化實驗、流場顯示等三個模塊的多種功能。
1.1 發動機虛擬裝配模塊。學生能夠在全場景、沉浸式的虛擬環境下任意角度觀測到航空發動機各大部件及其內部結構,通過配戴數據手套實時交互地對發動機三維模型進行虛擬裝配,加強學生對發動機總體結構和部件間的連接關系的認識;
1.2 航空發動機模化教學視景仿真模塊。此平臺可模擬發動機在工作過程中內部的運行情況,利用視景仿真技術模擬渦輪轉子轉動,氣流在發動機內外函道的流動以及燃燒室和尾噴管的火焰現象,并能通過對油門桿的交互操作實現對這些動態現象的控制,可以使學生從視覺上對航空發動機內部工作狀態有形象直觀的認識;
1.3 發動機試車實驗仿真模塊。能夠模擬能使發動機試車的操作過程,可以使學生了解發動機試車的具體步驟,培養學生對試車實驗的實際操作能力;通過曲線歷程圖和實時數據反映發動機特性參數的變化,加深對發動機工作原理和氣動特性的理解;提供發動機試車的立體音效和控制臺視景仿真,加強了系統的沉浸感;
1.4 流場顯示仿真模塊。能夠模擬發動機內流場質點的流動軌跡,可以使觀測者直觀了解如葉柵繞流等實驗現象及其機理,加深對相關專業課的認識和理解,達到較好的教學效果。
2 系統設計方案
為了應用相應的軟硬件設備,完成航空發動機虛擬教學實驗系統應滿足的需求與功能,采取了以下設計流程來完成系統的搭建,如圖2所示。
2.1 第一層為硬件層,主要由虛擬現實人機交互系統、大屏幕立體顯示系統和小型桌面虛擬現實系統組成。其中小型桌面虛擬現實系統包括高端PC工作站、VR專業三維立體圖形發生器、紅外立體眼鏡及播放器組成和CRT彩色顯示器組成。而人機交互系統包括由六自由度三維空間立體鼠標、數據手套等組成。其中六自由度立體鼠標可實現x、Y、z三個方向上的移動和旋轉功能;而數據手套可以真實地模擬人手的裝配動作和觸覺感應。大屏幕立體顯示系統由投影儀、立體轉換器、硬幕、偏振片和偏振立體眼鏡組成。
2.2 第二層為硬件接口層,主要用于獲取六自由度三維空間鼠標、數據手套等的虛擬裝配環境結構數據,設定立體眼睛雙目視覺間隔參數等。
2.3 第三層為3D模型層,首先可利用Creator、CAD等建模工具,采用體素法、輪廓掃描法和實體掃描等方法建立幾何模型,對物體的形狀、位置、大小等幾何信息,以及發動機各部件間連接關系等拓撲信息進行描述,獲得物體重心、表面積、體積、密度、質量、轉動慣量等幾何、物理參數。
2.4 第四層為支持工具層,在本例中為VEGA虛擬環境開發系統,運行于vC++6.O工作平臺,它提供了大量的處理窗口、環境以及實現虛擬動作的函數。
2.5 第五層為驅動層,包括數據手套、六自由度三維空間鼠標、位置跟蹤器、立體顯示設備等的驅動程序。
2.6 第六層為應用層,可采用vc++6.O開發出面向用戶的友好的虛擬裝配環境。最終用戶并不需要了解繁瑣的函數調用和硬件接口,只需通過空間立體鼠標、力反饋數據手套等輸入裝配控制指令,并通過立體眼鏡、頭盔顯示器等設備觀看到實時的裝配效果。
3 系統應用與前景
航空發動機虛擬教學實驗系統將虛擬現實技術與航空發動機專業教學與實驗相結合,克服了傳統教學方法設備更新困難、試驗費用高昂等問題,突破了傳統教學方式的局限性,有效地推動了教學方式的改革與創新。通過航空發動機虛擬教學實驗系統在教學實踐中的應用,系統有效提高了專業學生的培養質量,節約了實驗教學成本,將我國航空動力專業的教學工作推上了一個新的臺階。同時,虛擬教學實驗系統的思想在土木建筑、軍事教育、醫學教學等領域具有廣泛的應用前景。隨著計算機與多媒體技術、仿真技術、虛擬現實技術的迅速發展,虛擬實驗教學必將突破傳統教學方式得到廣泛應用。
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