利用現(xiàn)代信息技術(shù)改善大學(xué)物理教學(xué)淺析-教育文檔

1、利用現(xiàn)代信息技術(shù)改善大學(xué)物理教學(xué)淺析 課題項(xiàng)目 本文系河北省教育科學(xué)研究“十二五”規(guī)劃 2012 年度專項(xiàng)課題“新課程背景下中學(xué)階段有效開展綜合科技 實(shí)踐活動(dòng)，進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的探究”的階段性研究成果。 （課題 編號(hào)： 1220248）一、大學(xué)物理教學(xué)中引入現(xiàn)代信息技術(shù)的必要性 大學(xué)物理是我國(guó)高等院校理工科專業(yè)的基礎(chǔ)必修課， 教學(xué)目 標(biāo)是構(gòu)架分析問題、 解決問題的基本思路和方法， 培養(yǎng)學(xué)生的科 學(xué)素養(yǎng)， 為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。 傳統(tǒng)的大學(xué) 物理教學(xué)主要依賴于教師的課堂講授，學(xué)生課下自習(xí)完成作業(yè)。 這種傳授式的教學(xué)和接受式的學(xué)習(xí)弊端越來越明顯， 既不能提高 學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣， 也不能

2、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情， 對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科 學(xué)素養(yǎng)更是毫無益處。21 世紀(jì)是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，知識(shí)的更新速度之快使得終生學(xué) 習(xí)成為必要， 飛速發(fā)展的信息技術(shù)對(duì)人們的生活和學(xué)習(xí)的影響越 來越大，使人們的生產(chǎn)、生活和學(xué)習(xí)方式都產(chǎn)生了巨大的變化。 信息技術(shù)的主要作用在于： 第一， 能有效進(jìn)行大量信息的儲(chǔ)存與 處理，使研究性學(xué)習(xí)過程更加方便、快捷、省時(shí)、省力；第二， 信息技術(shù)作為以處理信息為中心的思維方式和操作工具已深深 嵌入了人們的思維過程和認(rèn)知過程中， 使人們對(duì)學(xué)習(xí)的含義、 性 質(zhì)和學(xué)習(xí)方式的認(rèn)識(shí)都產(chǎn)生了質(zhì)的變化； 第三， 信息技術(shù)也使得學(xué)習(xí)的課堂變成了開放式的大課堂， 網(wǎng)絡(luò)為我們構(gòu)架了全球性的 學(xué)習(xí)課堂和

3、學(xué)習(xí)環(huán)境，可以足不出戶地訪問校外信息或與其他地 域的人們進(jìn)行交流。對(duì)大學(xué)物理而言，利用以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)為媒 介的現(xiàn)代信息技術(shù)既能模擬物理過程和實(shí)驗(yàn)過程，又能使復(fù)雜的問題變得簡(jiǎn)單，使抽象的問題變得直觀， 使漫長(zhǎng)或瞬時(shí)的物理過 程變得可控和有序。這樣既能增加物理內(nèi)容的表現(xiàn)力，也能充分 調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性， 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能幫助學(xué)生清 晰地理解物理思想、物理方法、物理過程。所以，利用現(xiàn)代信息 技術(shù)改善大學(xué)物理教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，對(duì)提高學(xué)生 的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性起到了良好的作用。同時(shí)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)分層次教學(xué)，為學(xué)生提供充足的選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容的 空間，盡可能地使每個(gè)學(xué)生根據(jù)自

4、己的興趣和愛好，利用自己的課余時(shí)間學(xué)習(xí)自己感興趣的學(xué)科知識(shí)， 也能給優(yōu)秀的學(xué)生提供發(fā) 展自己的機(jī)會(huì)。二、現(xiàn)代信息技術(shù)在大學(xué)物理教學(xué)中發(fā)揮的作用（一）增加課堂容量，豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高學(xué)生對(duì)物理課程 的學(xué)習(xí)興趣傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，教師經(jīng)常要花較多的時(shí)間去板書， 尤其 是畫圖時(shí)用的時(shí)間則更多而且不準(zhǔn)確， 難以提高課堂效率。將信 息技術(shù)結(jié)合到教學(xué)中就很容易解決這個(gè)難題。 教師提前將與本節(jié) 課教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的各種信息， 如文本、公式、圖片、視頻、聲音、 動(dòng)畫等整理成教學(xué)課件，上課時(shí)鼠標(biāo)一點(diǎn)就可清晰準(zhǔn)確地顯示出 來，這樣既能給學(xué)生多種感官刺激，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能 使教師從許多重復(fù)的備課、 教學(xué)工作中解脫

5、出來， 省出的時(shí)間可 用來討論教學(xué)重點(diǎn)、 難點(diǎn)，補(bǔ)充相關(guān)的課外知識(shí)或本學(xué)科的前沿 知識(shí)，開拓學(xué)生的視野。如在講振動(dòng)和波時(shí)，教師可以用學(xué)生學(xué) 過的 matlab 仿真軟件，利用其繪圖功能很方便地展示出振動(dòng)圖 形或波函數(shù)的形式， 將很抽象難以描述的振動(dòng)和波動(dòng)直觀地展示 出來，比用語(yǔ)言描述要清晰得多。（二）將抽象的物理概念形象化，幫助學(xué)生理解掌握 大學(xué)物理中的許多概念、定理、定律都比較抽象，生活中的 經(jīng)驗(yàn)容易理解， 而將經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成抽象的物理術(shù)語(yǔ)卻很難。 比如慣 性的概念，同學(xué)們都能理解汽車突然剎車時(shí)人為什么會(huì)向前傾， 汽車突然加速時(shí)人為什么會(huì)向后仰， 但抽象出慣性的概念卻不容 易接受。教學(xué)中可以先引

6、入一段汽車啟動(dòng)或剎車的視頻或動(dòng)畫， 然后抽象為模型， 再對(duì)模型進(jìn)行受力分析。 通過這種由抽象到具 體的處理，學(xué)生很輕松就能理解并記住“慣性是物體保持原來運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)”， 同時(shí)明白了“外力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的 原因”。又如，駐波的概念，駐波是由振幅、頻率和傳播速度都相同 的兩列相干波， 在同一直線上沿相反方向傳播時(shí)疊加而成的一種 特殊形式的干涉現(xiàn)象。 這個(gè)物理過程非常抽象， 同學(xué)們很難想象 出來，我們通過 Flash 演示這個(gè)干涉效果，非常直觀，同學(xué)們一 目了然；我們還用 Matlab 的繪圖功能，由駐波的方程轉(zhuǎn)化成直 觀的函數(shù)曲線， 和前面的動(dòng)畫配合， 同學(xué)們就很容易接受并理解 這個(gè)過

7、程。還有聲音的傳播、電場(chǎng)、磁場(chǎng)的分布等都可以通過 Flash 動(dòng)畫或 Matlab 仿真的形式直觀反映在教學(xué)過程中，給學(xué) 生以直觀的視覺效果， 教學(xué)效果比任何語(yǔ)言解釋要來得更好。 我 們也鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手做一些物理過程的仿真， 增加了學(xué)生的學(xué) 習(xí)興趣，拓展了學(xué)生的空間想象力。（三）建立開放式物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、模擬物理過程、仿真物理 實(shí)驗(yàn)隨著高校招生規(guī)模的擴(kuò)大， 高等教育人才培養(yǎng)目標(biāo)已經(jīng)從精 英教育轉(zhuǎn)型為大眾化教育， 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之快也需要能夠盡快適 應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求、 具有扎實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)、 富有創(chuàng)新能 力和創(chuàng)新意識(shí)的復(fù)合型人才。 這一轉(zhuǎn)型對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了新 的挑戰(zhàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作成為衡量

8、高校辦學(xué)實(shí)力和人才培養(yǎng)質(zhì)量的 重要標(biāo)志。 為彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的不足， 為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)開放式 的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境， 可將信息技術(shù)手段與實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行整合， 從而 提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和便捷性， 這也是網(wǎng)絡(luò)化教育的需求， 是 未來教學(xué)發(fā)展的方向。 目前許多高校都在進(jìn)行這方面的嘗試， 包 括網(wǎng)絡(luò)選課的實(shí)現(xiàn)、 實(shí)驗(yàn)講解錄像的教學(xué)鏈接、 教學(xué)資源庫(kù)的建 立、仿真軟件的開發(fā)和使用等等。物理作為一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為 基礎(chǔ)的學(xué)科， 通過與信息技術(shù)相結(jié)合，能夠有效發(fā)展物理學(xué)的實(shí) 驗(yàn)教學(xué)體系，加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)的示范性，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)空間。中國(guó)地質(zhì)大學(xué) （北京） 物理實(shí)驗(yàn)中心將信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)物理課程 整合，初步形成基于信息技術(shù)的

9、課程教學(xué)鏈， 努力提高開放式實(shí) 驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。衡水學(xué)院物理與電子信息系已有兩個(gè)開放實(shí)驗(yàn) 室，為學(xué)生提供了實(shí)驗(yàn)和模擬仿真的平臺(tái)， 通過這個(gè)平臺(tái)已有許 多學(xué)生參加各種科技大賽并獲得獎(jiǎng)項(xiàng)。（四）推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)21 世紀(jì)是信息時(shí)代，知識(shí)的更新速度之快使得終身學(xué)習(xí)成 為必要，所以能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性的“研究 性學(xué)習(xí)”成為一種很有效的學(xué)習(xí)方法。 將現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于大 學(xué)物理教學(xué)，既有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情， 又有利于培養(yǎng)學(xué)生 大膽創(chuàng)新、 百折不撓的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神， 更有利于培養(yǎng)學(xué)生 的科學(xué)素養(yǎng)， 形成積極的學(xué)習(xí)方法， 為終身學(xué)習(xí)發(fā)展打下良好的 基礎(chǔ)。 大學(xué)物理中

10、的教學(xué)內(nèi)容可以探究性學(xué)習(xí)形式引出， 引導(dǎo)學(xué) 生學(xué)習(xí)仿真軟件， 或讓學(xué)生以小組的形式自己提出問題， 自己完 成對(duì)問題的仿真過程， 這樣的學(xué)習(xí)過程既增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)物理知識(shí) 的理解深度， 又熟悉了學(xué)生對(duì)仿真軟件的使用方法， 學(xué)生通過自 己查找、閱讀、收集等環(huán)節(jié)，在自己提出問題又自主解決問題的 過程中，既學(xué)到了知識(shí)又提高了自己的綜合素質(zhì)。三、大學(xué)物理教學(xué)中引入現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)注意的問題（一）提高物理教師的科學(xué)素養(yǎng)，發(fā)揮物理教師的創(chuàng)新思維 科學(xué)素養(yǎng)是指對(duì)科學(xué)知識(shí)、 科學(xué)的研究過程和方法、 科學(xué)技 術(shù)對(duì)社會(huì)和個(gè)人所產(chǎn)生的影響達(dá)到基本的了解程度。 創(chuàng)新思維是 指以新穎獨(dú)創(chuàng)的方法解決問題的思維過程，通過這種思維能

11、突破 常規(guī)思維的界限，以獨(dú)特的視角去思考問題，提出與眾不同的解 決方案， 從而產(chǎn)生新穎的、獨(dú)到的、 有社會(huì)意義的思維成果。 只 有提高了物理教師的科學(xué)素養(yǎng)，才能提高教師對(duì)信息技術(shù)的把控 能力，充分發(fā)揮教師的創(chuàng)新思維， 讓信息技術(shù)成為輔助教學(xué)的良 好方法和手段，豐富教學(xué)方法和形式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使 枯燥的學(xué)習(xí)充滿活力，使學(xué)生快樂積極地學(xué)習(xí)。（二）提高物理教師的信息素養(yǎng)和信息技術(shù)操作技能21 世紀(jì)是信息時(shí)代，信息素養(yǎng)是每個(gè)公民生存和發(fā)展必備 素養(yǎng)之一。 信息素養(yǎng)是指一個(gè)人足夠的元認(rèn)知策略， 能夠指導(dǎo)其 對(duì)信息的獲取、評(píng)價(jià)和利用。只有提高了教師的信息素養(yǎng)，才能 提高教師開發(fā)教學(xué)資源的能力， 提

12、高教師信息技術(shù)操作能力， 熟 練駕馭相關(guān)教學(xué)輔助軟件， 為創(chuàng)造靈活多樣的教學(xué)氛圍服務(wù)。 對(duì) 于新時(shí)期的物理教師， 尤其要培養(yǎng)自身的信息素養(yǎng)， 積極學(xué)習(xí)信 息技術(shù)， 靈活運(yùn)用各種信息技術(shù)， 不僅要掌握平時(shí)的常用的教學(xué) 軟件，學(xué)會(huì)制作各種電子教案和電子課件， 使其服務(wù)于課堂教學(xué) 以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時(shí)，還要積極運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立基于網(wǎng)絡(luò)的 物理教學(xué)。（三）完善對(duì)物理教師的管理和培訓(xùn)機(jī)制 首先，將現(xiàn)代信息技術(shù)與物理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合不是一個(gè)簡(jiǎn) 單組合拼湊，應(yīng)該是一個(gè)優(yōu)化、整合的過程，要做到統(tǒng)籌規(guī)劃， 建立完善的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)管理體制。其次，要加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)， 制訂合理可行的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)計(jì)劃，提高教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)。最后， 要加強(qiáng)教師教學(xué)監(jiān)督工作， 組成監(jiān)督小組， 隨時(shí)隨地參與到教學(xué) 的各環(huán)節(jié)， 經(jīng)常聽取學(xué)生和老師的意見， 及時(shí)調(diào)整教學(xué)過程中出 現(xiàn)的問題，以不斷提高教學(xué)質(zhì)量，高效