緒論:寫作既是個人情感的抒發,也是對學術真理的探索,歡迎閱讀由發表云整理的11篇數學物理論文范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。
捷克教育家夸美紐斯認為:“教育者的藝術表現在使學生能夠透徹地、迅速地、愉快地學習知識技能?!苯虒W的技巧和藝術就要使學生渴望獲得知識和不斷追求真理,并帶有強烈的情緒色彩去探索、認識客觀世界,所以教學過程必須遵循這一真理,要精心設計教學程序,以啟迪學生的心靈,點燃其思維的火花,來激發學生的情感、興趣和意志,使學生的認識活動成為一種樂趣,成為精神上的需要。物理教學藝術的表現,首先在于能激發學生強烈的求知欲望。
1.設計物理情景,激發學生學習興起。
即使是剛學物理的學生,頭腦中對物理知識的了解總有些“前科學概念”其中包含了理解和誤解。如在教“光的折射”現象時,介紹一個實驗情景:實驗裝置是一個玻璃槽中裝水,水中插上一個塑料泡沫片,在塑料泡沫片上粘貼一條用塑料紙剪成的魚,讓幾個學生各用一根鋼絲猛刺水中的魚,由于學生總認為眼睛所看到的魚的位置那么準確界定一樣,在這樣錯誤的前科學概念的影響下,自然出現在日常生活實踐中對一些自然現象憑自己的經驗或直覺形成錯誤的判斷。教師把泡沫片從水中提起來,發現三根鋼絲都落在魚的上方,接著說:要知道這個道理,就得學習“光的折射”現象。這樣的引入,將光學原理融入日常生活中來,可操作性,創設的簡易實驗把學生帶人一個漁民叉魚的情景中去,符合初中學生對新鮮事物好奇好動的特點,因而能很快地集中學生的注意力,這就為接下來用實驗研究光的折射結論創造了良好的認知起點。只有通過教師精心設計物理情景,才能使教學內容變美、變活,深入到學生的心靈之中,實現物理教學的情感轉移,學生將對物理學和物理教師的情感轉化為學習的動力,這樣才能產生出藝術的效果。
2.指導學生“實驗探索”,體會學習的樂趣。
教科書中呈現的知識,通常是科學家們早已發現,已形成定論的知識,固然學生在學習時并不是去尋求人類尚未知曉的事物或聯系,但它不會消極被動地接受教育者所灌輸的一切,把自己充當接受知識的容器,而會以自己的認識基礎、心理狀態為依據,有選擇地吸收外部輸入的各種信息,教學藝術的“基調”就在于找準學生心理狀態的“固有頻率”,使教學信息收發達到同步,激起學生情感的“共鳴”。同時,物理知識的傳授,它應是一個學生自己思考,親自獲得知識的探索過程,從這一意義上看,學習活動不僅是由認知和情感共同參與的過程,也是一個知識“再發現”或“重新發現”的過程?!皩嶒炋剿鳌笨梢陨罨瘜W習興趣,這一過程,教師應處于主導地位,精心備課,設計好合理的教學程序,引導學生去探索知識,學生應處在探索知識的主體地位上,教師應讓學生動眼、動手、動腦、動口積極主動、生動活潑地學習。要克服傳統教學中教師講的過多,統的過死的弊端,使學生完全置身于物理的環境中學習物理。如“密度”教學時,就可以指導學生“實驗探索”,教師對教材可作創造性的處理,而不必完全形式化的依據教材展開和進行。密度是初中力學中非常重要的概念,也是個教學難點。本節課可以用實驗——探索貫穿全課。首先教師提出問題,教師拿出兩塊大小不同涂上顏色的金屬塊,問學生能否很有把握的判定它們是否屬于同種物質?當學生感到困難時,教師指出:鑒別物質可以根據物質的特性來鑒別,只憑氣味、顏色、軟硬等這些物質的明顯特性來鑒別是不夠的,我們還必須探索物質的一種更隱蔽的特性,這種特性可以從物質的質量和體積的關系中發現。要求學生分組討論,設計出研究幾種物質的質量與體積關系的實驗方案。教師可根據學生的實際水平,進行誘導啟發:每一種物質的質量與體積能夠改變(如分別取幾塊大小不同的鐵、鋁等固體,幾杯體積不同的水、酒精等液體),分別測出每一種物質幾組對應的質量和體積,再來研究質量和體積之間的關系。接著讓學生分組設計實驗,開展全班討論,確定出最佳實驗方案,讓學生自選器材,分組實驗,得出數據,引導學生分析數據,對于同種物質體積越大,質量越大,讓學生猜想,它們之間可能存在什么關系,估計學生會說:質量與體積成正比。教師指出:質量與體積究竟是不是成正比關系,必須通過數據處理才能下結論。當學生發現同種物質質量與體積比值是一個恒量(成正比),不同種物質其比值不同,便可找出物質隱蔽著的重要特性m/v,其大小是由物質種類所決定的,反映了物質種類的一種特性,物理學上把物質具有這種特性叫做密度,這樣緊緊圍繞密度這個概念,創設情景置疑,讓學生大膽猜想,并設計實驗驗證猜想,教師善于啟發誘導,絲絲人扣,讓學生動手實驗主動探究,發現物理規律,當實驗探索發現伴隨著學生的學習過程時,學習將會充滿樂趣,將會產生強大的學習動力。
二、展示物理科學美
羅丹有一句名言:“生活中并不缺少美,而是缺少美的發現。問物理教學同樣如此,但物理本身并不是美學,要想使物理教程從枯燥的鉛字變成閃爍美的光彩的科學詩篇,關鍵在于我們教師平常教學中是否認真發掘物理科學美,是否去展示其美學特征,是否去創設美的意境,讓學生潛移默化受到物理科學美的陶冶,這就是教學的藝術。
1.展示物理學美學特征。
物理學的研究對象大到天體,小到共振粒子,從實體到另一形態的場、光等都是物質的。物質又是運動的,如機械運動、分子熱運動、光波傳播,實際上是不同形態的物質的不同運動形式,它們的運動是有規律的,自然界是合理的,簡單的、有序的,因此,科學家們在探索真理的過程中,往往以科學美作為追求的目標,通過他們的努力而形成的物理理論,在內容上、形式上是那么自然、簡單、和諧,都放射出美的光輝。教師平時教學中應向學生展示物理知識的美的一面,激發學生愛美天性。例如:物理內容的簡單美,表現在物理概念、規律的表達上,科學、準確、簡潔。熱是眾多物理學家爭論了一個多世紀的問題,卻以“大量分子的無規則運動”十個字做了結論;物理學的對稱美,給人一種圓滿。勻稱的美感,運動與靜止,勻速與變速,引力和斥力,反射和折射,“磁生電”和“電生磁”,平面鏡成化電荷的正負。磁場的兩極等揭示了自然界物質存在、構成、運動及其運動規律的對稱性而產生的美感。物理學理論內部相互間的自洽而展現和諧美,自由落體、豎直上拋、下拋以及各種直線的勻加速與勻減速運動都可以統一于運動學的速度和位移兩個公式中,牛頓力學公式,可以把地上的物體與天上的星體統一起來。由此可見,教學中只要我們善于發掘,物理學的“簡潔美”、“對稱美”、“和諧美”等美學特征在中學物理中便有許多例證。我們要讓物理學美的素材震撼學生的心田。
2.培養學生的審美能力在教學藝術活動中,教師的教學能否產生藝術效果,有賴于教材、教師的精心備課和表演水平,還要看學生是否具有一定的藝術情趣,而影響學生藝術情趣其中一條因素就是審美能力,所以教師在展示科學美的同時,要著重培養學生對科學美的審美能力。物理科學美的體驗不關是視覺或聽覺的,更多的是靠學生的心智去體驗,由學生的體驗產生的美的感受而產生的愉悅程度與學生的審美能力有關。所以,教師平常教學中,要引導學生積極主動地去探索自然界的奧秘,使他們在探索中領會許多事物的本質與聯系,感受到知難而進,解疑釋惑,獲得新知識的愉快,從而培養學生的審美能力。
三、促進學生發展
當前,世界面臨著激烈的經濟競爭和人才競爭,我們的教育目標應立足于培養學生適應科學技術的發展和未來的生存能力。物理教學必須根據物理學科的特點為完成教育培養目標作出貢獻,應致力于促進學生的全面發展,培養學生不斷獲取新知識的能力和創造力。在教學過程中應如何促進學生的發展?這體現著教師的藝術水平。
1.促進學生積極思維。長期以來,由于受到片面追求升學率的影響,使學校教育失之偏頗,引向應試教育的誤區,由此形成了一整套應試機制和模式,只注意到教學要依賴于學生發展的一個方面,忽視了教育要促進學生的全面發展,采取傳統的注入式教學方法,使教學處于教師“給”與學生“收”的單調局面,學生在學習物理中處于被動隨從的地位,這對促進學生的發展毫無神益,要想促進學生的發展,培養學生的能力,發展其智力,首先必須使學生的大腦積極主動地思維起來,我們在教學中要善于設計一些讓學生”跳一跳能吃到果子”的問題,讓學生思維,可以通過設計實驗情景,故事借景,習題情景,漫畫情景等激發學生思維。如在教“壓強”應用時,可出示一張漫畫,題目是“三毛應該怎么辦”,畫的是三毛陷入沼澤地里,正在下沉,情況萬分危急、周圍又無人幫助,請你為三毛出主意,設計這樣緊扣學生心弦的情景問題,把學生帶入物理情景中,利用學生善良的天性調動其思維的積極性,大家都主動地為三毛出主意,達到促進學生積極思維的目的,同時也促進了學生的發展,培養了學生運用知識解決問題的能力。
捷克教育家夸美紐斯認為:“教育者的藝術表現在使學生能夠透徹地、迅速地、愉快地學習知識技能?!苯虒W的技巧和藝術就要使學生渴望獲得知識和不斷追求真理,并帶有強烈的情緒色彩去探索、認識客觀世界,所以教學過程必須遵循這一真理,要精心設計教學程序,以啟迪學生的心靈,點燃其思維的火花,來激發學生的情感、興趣和意志,使學生的認識活動成為一種樂趣,成為精神上的需要。物理教學藝術的表現,首先在于能激發學生強烈的求知欲望。
1.設計物理情景,激發學生學習興起。
即使是剛學物理的學生,頭腦中對物理知識的了解總有些“前科學概念”其中包含了理解和誤解。如在教“光的折射”現象時,介紹一個實驗情景:實驗裝置是一個玻璃槽中裝水,水中插上一個塑料泡沫片,在塑料泡沫片上粘貼一條用塑料紙剪成的魚,讓幾個學生各用一根鋼絲猛刺水中的魚,由于學生總認為眼睛所看到的魚的位置那么準確界定一樣,在這樣錯誤的前科學概念的影響下,自然出現在日常生活實踐中對一些自然現象憑自己的經驗或直覺形成錯誤的判斷。教師把泡沫片從水中提起來,發現三根鋼絲都落在魚的上方,接著說:要知道這個道理,就得學習“光的折射”現象。這樣的引入,將光學原理融入日常生活中來,可操作性,創設的簡易實驗把學生帶人一個漁民叉魚的情景中去,符合初中學生對新鮮事物好奇好動的特點,因而能很快地集中學生的注意力,這就為接下來用實驗研究光的折射結論創造了良好的認知起點。只有通過教師精心設計物理情景,才能使教學內容變美、變活,深入到學生的心靈之中,實現物理教學的情感轉移,學生將對物理學和物理教師的情感轉化為學習的動力,這樣才能產生出藝術的效果。
2.指導學生“實驗探索”,體會學習的樂趣。
教科書中呈現的知識,通常是科學家們早已發現,已形成定論的知識,固然學生在學習時并不是去尋求人類尚未知曉的事物或聯系,但它不會消極被動地接受教育者所灌輸的一切,把自己充當接受知識的容器,而會以自己的認識基礎、心理狀態為依據,有選擇地吸收外部輸入的各種信息,教學藝術的“基調”就在于找準學生心理狀態的“固有頻率”,使教學信息收發達到同步,激起學生情感的“共鳴”。同時,物理知識的傳授,它應是一個學生自己思考,親自獲得知識的探索過程,從這一意義上看,學習活動不僅是由認知和情感共同參與的過程,也是一個知識“再發現”或“重新發現”的過程?!皩嶒炋剿鳌笨梢陨罨瘜W習興趣,這一過程,教師應處于主導地位,精心備課,設計好合理的教學程序,引導學生去探索知識,學生應處在探索知識的主體地位上,教師應讓學生動眼、動手、動腦、動口積極主動、生動活潑地學習。要克服傳統教學中教師講的過多,統的過死的弊端,使學生完全置身于物理的環境中學習物理。如“密度”教學時,就可以指導學生“實驗探索”,教師對教材可作創造性的處理,而不必完全形式化的依據教材展開和進行。密度是初中力學中非常重要的概念,也是個教學難點。本節課可以用實驗——探索貫穿全課。首先教師提出問題,教師拿出兩塊大小不同涂上顏色的金屬塊,問學生能否很有把握的判定它們是否屬于同種物質?當學生感到困難時,教師指出:鑒別物質可以根據物質的特性來鑒別,只憑氣味、顏色、軟硬等這些物質的明顯特性來鑒別是不夠的,我們還必須探索物質的一種更隱蔽的特性,這種特性可以從物質的質量和體積的關系中發現。要求學生分組討論,設計出研究幾種物質的質量與體積關系的實驗方案。教師可根據學生的實際水平,進行誘導啟發:每一種物質的質量與體積能夠改變(如分別取幾塊大小不同的鐵、鋁等固體,幾杯體積不同的水、酒精等液體),分別測出每一種物質幾組對應的質量和體積,再來研究質量和體積之間的關系。接著讓學生分組設計實驗,開展全班討論,確定出最佳實驗方案,讓學生自選器材,分組實驗,得出數據,引導學生分析數據,對于同種物質體積越大,質量越大,讓學生猜想,它們之間可能存在什么關系,估計學生會說:質量與體積成正比。教師指出:質量與體積究竟是不是成正比關系,必須通過數據處理才能下結論。當學生發現同種物質質量與體積比值是一個恒量(成正比),不同種物質其比值不同,便可找出物質隱蔽著的重要特性m/v,其大小是由物質種類所決定的,反映了物質種類的一種特性,物理學上把物質具有這種特性叫做密度,這樣緊緊圍繞密度這個概念,創設情景置疑,讓學生大膽猜想,并設計實驗驗證猜想,教師善于啟發誘導,絲絲人扣,讓學生動手實驗主動探究,發現物理規律,當實驗探索發現伴隨著學生的學習過程時,學習將會充滿樂趣,將會產生強大的學習動力。
二、展示物理科學美
羅丹有一句名言:“生活中并不缺少美,而是缺少美的發現。問物理教學同樣如此,但物理本身并不是美學,要想使物理教程從枯燥的鉛字變成閃爍美的光彩的科學詩篇,關鍵在于我們教師平常教學中是否認真發掘物理科學美,是否去展示其美學特征,是否去創設美的意境,讓學生潛移默化受到物理科學美的陶冶,這就是教學的藝術。
1.展示物理學美學特征。
物理學的研究對象大到天體,小到共振粒子,從實體到另一形態的場、光等都是物質的。物質又是運動的,如機械運動、分子熱運動、光波傳播,實際上是不同形態的物質的不同運動形式,它們的運動是有規律的,自然界是合理的,簡單的、有序的,因此,科學家們在探索真理的過程中,往往以科學美作為追求的目標,通過他們的努力而形成的物理理論,在內容上、形式上是那么自然、簡單、和諧,都放射出美的光輝。教師平時教學中應向學生展示物理知識的美的一面,激發學生愛美天性。例如:物理內容的簡單美,表現在物理概念、規律的表達上,科學、準確、簡潔。熱是眾多物理學家爭論了一個多世紀的問題,卻以“大量分子的無規則運動”十個字做了結論;物理學的對稱美,給人一種圓滿。勻稱的美感,運動與靜止,勻速與變速,引力和斥力,反射和折射,“磁生電”和“電生磁”,平面鏡成化電荷的正負。磁場的兩極等揭示了自然界物質存在、構成、運動及其運動規律的對稱性而產生的美感。物理學理論內部相互間的自洽而展現和諧美,自由落體、豎直上拋、下拋以及各種直線的勻加速與勻減速運動都可以統一于運動學的速度和位移兩個公式中,牛頓力學公式,可以把地上的物體與天上的星體統一起來。由此可見,教學中只要我們善于發掘,物理學的“簡潔美”、“對稱美”、“和諧美”等美學特征在中學物理中便有許多例證。我們要讓物理學美的素材震撼學生的心田。
2.培養學生的審美能力在教學藝術活動中,教師的教學能否產生藝術效果,有賴于教材、教師的精心備課和表演水平,還要看學生是否具有一定的藝術情趣,而影響學生藝術情趣其中一條因素就是審美能力,所以教師在展示科學美的同時,要著重培養學生對科學美的審美能力。物理科學美的體驗不關是視覺或聽覺的,更多的是靠學生的心智去體驗,由學生的體驗產生的美的感受而產生的愉悅程度與學生的審美能力有關。所以,教師平常教學中,要引導學生積極主動地去探索自然界的奧秘,使他們在探索中領會許多事物的本質與聯系,感受到知難而進,解疑釋惑,獲得新知識的愉快,從而培養學生的審美能力。
三、促進學生發展
當前,世界面臨著激烈的經濟競爭和人才競爭,我們的教育目標應立足于培養學生適應科學技術的發展和未來的生存能力。物理教學必須根據物理學科的特點為完成教育培養目標作出貢獻,應致力于促進學生的全面發展,培養學生不斷獲取新知識的能力和創造力。在教學過程中應如何促進學生的發展?這體現著教師的藝術水平。
1.促進學生積極思維。長期以來,由于受到片面追求升學率的影響,使學校教育失之偏頗,引向應試教育的誤區,由此形成了一整套應試機制和模式,只注意到教學要依賴于學生發展的一個方面,忽視了教育要促進學生的全面發展,采取傳統的注入式教學方法,使教學處于教師“給”與學生“收”的單調局面,學生在學習物理中處于被動隨從的地位,這對促進學生的發展毫無神益,要想促進學生的發展,培養學生的能力,發展其智力,首先必須使學生的大腦積極主動地思維起來,我們在教學中要善于設計一些讓學生”跳一跳能吃到果子”的問題,讓學生思維,可以通過設計實驗情景,故事借景,習題情景,漫畫情景等激發學生思維。如在教“壓強”應用時,可出示一張漫畫,題目是“三毛應該怎么辦”,畫的是三毛陷入沼澤地里,正在下沉,情況萬分危急、周圍又無人幫助,請你為三毛出主意,設計這樣緊扣學生心弦的情景問題,把學生帶入物理情景中,利用學生善良的天性調動其思維的積極性,大家都主動地為三毛出主意,達到促進學生積極思維的目的,同時也促進了學生的發展,培養了學生運用知識解決問題的能力。
小學生的數學學習過程實質上是數學模式的構建過程,因此會產生各種錯誤,其中有一類淺層次的錯誤,又稱形成性錯誤,就是誤讀。所謂“誤讀”是指人們在接受一種新的知識時,按照自己所熟悉的思維方式進行選擇和切割而產生的對原意的偏離。這種偏離可以是有意識的曲解,也可能由于客觀因素制約出現的無意識誤讀。小學生的數學誤讀大多是無意識的。過去我們對小學生數學錯誤的分析往往局限于錯誤的形式與結果,而忽略了錯誤的層次分析,尤其是對誤讀的剖析,這種狀況亟待改變。小學生的數學誤讀發生率較高,產生面也較寬,幾乎每個小學生都出現過不同程度的誤讀。進一步研究可以發現,常見的小學生數學誤讀有以下三點:①視覺性誤讀。這是低年級小學生容易出現的誤讀,主要特征是對符號或數碼字母解讀失誤,尤其是在較為緊張的口算訓練中,小學生心理壓力增大,辨讀符號準確率降低;也有小學生為追求運算速度,眼看口念心算,一心多用導致誤讀;還有的小學生符號解讀能力較差,停留在“出聲思維”階段,一道算題非得要用嘴讀上一遍方可“輸入”,囿于課堂環境,他們不敢讀出聲,而只能在嘴里默讀,這樣勢必影響計算速度,當看到其他同學已經做完時,他們開始著急,這時往往會出現誤讀,真是“忙中出錯”。②趨同性誤讀。注意到兩種數學模式之間相同性,忽視了相異之處,誤以為可用同一種方式去處理而發生的誤讀。這是思維定勢所造成的誤讀。最典型的例子是:“一條船上有75頭牛,33只羊,問船長的年齡多大?”據浙江一次調查結果表明,只有5%的學生認為無解,而另外95%的學生居然根據已有的兩個數據計算出了船長的年齡(75+33=108歲,或75-33=42歲)。他們的理由是,“凡老師出的題都是可以解的”。這就是趨同性誤讀。小學生的趨同性誤讀還有:在口算練習時,連續幾道加法題之后夾一道減法題,一些同學仍做成加法;變式訓練中,忽視算式中細微的差別,仍按過去的辦法做;在應用題列式時,不根據已知條件獲取信息(總數、部分數或總數、份數、每份數),決定使用何種算法,而是根據問句中的“一共”、“平均”等詞簡單分類,機械記憶,從而出現判斷失誤。③習慣性誤讀。這是一種模式性誤讀,由已有的模式對新模式產生的干擾所致,即心理學的“前攝作用”,也是一種知識間的負遷移。小學生在做四則混合運算的應用題時,有人會根據數字特征來決定算法,如果給出兩個數字具有倍數關系,他們首先想到用除法,因為可以整除,而忽視其實際條件的要求,這是他們頭腦中已形成的“除法計算模式”(即“乘法口訣”的逆用)在起作用而出現的誤讀;又如在學習“三角形的認識”一節時,小學生通過各種變式圖形的辨認,在頭腦中形成了單一三角形的模式,接著讓他們數一數圖形
附圖{圖}中有幾個三角形時,一些人認為只有4個,而不是8個。發生這種誤讀的原因是單一三角形模式的影響,看到復合起來的三角形圖形不會辨認,以為它不是三角形,這是“習慣性誤讀”。
小學生數學誤讀的出現具有雙重含義:首先說明了學生已經在用腦思考數學問題,正在形成新的數學模式的過程中,這是一種形成性錯誤。有經驗的教師決不會橫加指責、諷刺挖苦他們,而是諄諄誘導,助一臂之力;其次,誤讀的出現說明小學生在學習中遇到了障礙,發生了困難和偏差,教師需認真分析、仔細反省:是由于自己的誤導所致,還是學生的認知失誤?是新舊數學模式之間臺階過大、坡度太陡,還是學生思維惰性或知識遺忘而產生的?教師應仔細分析,及時處理,不可掉以輕心!
2信息技術與物理學整合在物理教學中的作用
以計算機為核心的信息技術與物理學的有機整合,會給現在的物理教學帶來根本性的變革:使教學信息傳輸網絡化、教學過程智能化、學習資源系列化、教學形式多樣化.突破現有的教學結構、教學模式,改變傳統教學的方式、方法.其在物理教學中的作用具體體現在以下幾點:
2.1易于突出重點、突破難點,有利于激發學生的學習興趣、培養想象力
許多物理知識比較抽象,不容易理解,這是造成物理難學的一個原因.例如運動電荷在磁場中所受到的洛倫茲力和電場的雙重作用時,它的運動軌跡是怎樣的?交流發電機是怎樣工作的?在傳統教學方式下只能描述,而且很難說清楚,學生也很難想象出那種情景來.但在新技術下,利用Flash制作的動畫利用多媒體在屏幕上演示出來,學生一看,馬上記住了它的運動情景和工作情景,建立起感性認識,難點隨即被突破.類似的問題還有好多,如運動的合成與分解(飛機投彈),機械運動(地球繞太陽公轉),光學(雙縫干涉)等,這些內容既是教學的重點,也是難點.在傳統教學方式下不易被突破,但在信息技術下的多媒體中,利用虛擬實驗室,可以非常形象、直觀地演示出來.在信息技術下,學生感受到的不再只是語音和靜止的圖像.由于多媒體技術把電視機的視、聽功能和計算機的交互功能合二為一,產生一種圖文并茂、豐富多彩的畫面,進行多方位地刺激,這有利于知識的獲取和保持,還有利于右腦的開發.實驗心理學家赤瑞特拉曾經做過一個關于人類獲取信息途徑的實驗.實驗表明:人類獲取的信息其中83%來自視覺,11%來自聽覺.可見,視聽功能在學生的學習中有重要的作用.另外,網絡的應用,使學生做物理實驗的機會更多,學生得到的信息會更多,更方便,能夠彌補由于教師或地域文化的不同所造成的教學質量信息技術與中學物理教學整合模式的教學設計研究的差異,最大限度地做到資源共享,聆聽名師的授課.所有這些都有利于激發學生學習物理的興趣,使其產生強烈的學習欲望,從而形成學習動機.信息技術在物理教學中的應用,學生不但比較容易地理解知識,而且還有利于培養想象力.通過動畫模擬物理動態圖景,能大面積地提高學生的想象力,能使學生建立起正確的動態物理情景,特別是對培養時空和微觀動態方面的想象力,作用十分明顯.
2.2有利于因材施教和個性的培養,發揮學生的主體作用
在信息技術下,利用人工智能技術構建的導師系統能夠根據學生的不同特點和需求進行教學和提供幫助.學生可以自主選擇適合自己的和自己喜歡的內容和方式進行學習,甚至可以選擇個別化教學策略;學生選擇的空間會更大,更有利于教師個別指導.信息技術與物理教學的整合有利于學生主體性的發揮.在傳統的教學過程中,教師是課堂的主宰.從教學內容、教學過程、教學方式到作業,都由教師決定,學生只是被動地聽、寫、記,學生缺乏學習的主動性.但在整合的情況下,學生可以按自己的學習情況來選擇適合自己的學習內容.這有利于因材施教和個性培養.基于信息技術的物理教學更是動態的.在教學中,通過人-機,人-人交互,通過親自做實驗,讓學生更主動地思考、探索、發現,感受獲得知識的過程.現代信息技術環境下,教師的指導性活動和學生的自主參與性活動增多,學生在學習過程中充分體驗到了作為學習主體的感受.
2.3有利于學生經歷知識的產生和培養學生的合作精神
由于物理學是一門以實驗為主的學科,所以許多知識都源于實驗.但在傳統情況下,學生很難親自體驗知識的產生過程.這是因為很難做到每人都能親自做每一個實驗,沒有有利于體驗的環境,交流主要發生在師生之間.但在信息技術與物理教學整合的情況下,卻很容易做到這一點.利用網絡提供的虛擬實驗室及所提供的器材,學生可以做各種各樣的實驗,而且還可以發揮自己的想象力,構建新的實驗.學生利用計算機網絡可以完成合作的小組作業,學生合作的頻率也增大,另外,計算機還可以扮演同伴角色等等.所有這些都有利于學生體驗知識的產生和培養合作的精神.
2.4有利于培養學生的創新精神、實踐能力和信息能力
創新能力、實踐能力和信息能力(包括對信息進行獲取、分析、加工利用和評價)是信息社會的人所必備的能力.在整合的情況下,教學方式、方法是新的,再加上網絡所提供的豐富材料和方案,學生會利用多種手段和方法達到目的.在這種方式下訓練,這對學生創新信息技術與中學物理教學整合模式的教學設計研究意識、創新能力和實踐能力的培養十分有利.在整合的情況下,教與學是開放的.教師提出問題后要靠學生自己收集信息、分析信息和應用信息來完成.信息技術和網絡為這些能力的發展提供了理想的環境.因特網是世界上最大的知識庫、資源庫.它擁有豐富的教育資源.而且這些都是按照符合人類聯想思維特點組織起來的,適合學生基于自主發現、自主探索的探究性學習.這種學習方式有利于培養學生收集信息、分析和處理信息的能力.并由此發展和帶動學生的思維能力、解決問題的能力、決策能力和交流能力的發展.
2.5有利于豐富學生的情感和減輕教師的工作強度
在傳統教學方式下,交流主要發生在教師和學生之間,而且往往是教師對學生的單向交流居多.但在信息技術與物理教學整合的情況下,現代媒體能同時提供多方位的、雙向的及時地交流.在交流中,教學內容是紐帶,學生交流的對象和渠道都增多了.通過這種多向的互動,很容易豐富學生的情感、促進學生的情感發展.當教師和學生利用媒體教學時,教師的一些重復性體力勞動就會減輕.例如在物理復習課中利用CAI制作的課件能濃縮內容,突出重點、突破難點,提高效率;另外如備課、板書、作業等方面都可以得到減輕,使教師把更多的精力投放到設計教學、關注學生的發展和自身的提高等方面.
2.6有利于實現對教學信息最有效的組織與管理
信息技術中的多媒體系統具有超文本特性.超文本(Hypertext)是按照人的聯想思維方式,用網狀結構非線性地組織管理信息的一種技術.它可以管理文字、圖形、動畫、圖象、聲音、視頻等其他媒體的信息.利用多媒體的這種性質可以實現對教學信息最有效地組織與管理,例如:可按教學目標的要求,把包含教學信息的各種教學內容組成一個有機的整體,例如在《超導及其應用》中,把教學目標用文字、電流流過導體發熱的機理用fls演示,超導研究用圖片和聲音給以呈現,這樣就實現了圖、文、音、像并茂,能更好地達到教學目的.再如,按教學內容的不同,把包含教學信息的資料組成一個有機的整體加以呈現,如把練習題、習題、測驗題、答案及解答的過程、相應的演示或實驗等組合在一起,而且這種組合條理清楚,可以大大節省課堂的時間,提高效率.
2.7有利于開拓學生的視野
信息技術與物理教學的整合可以按照學生不同的基礎與水平把相關學科的預備知識和開闊眼界的資料組成有機的整體,實施因材施教.這種做法在傳統教學中很難做到,但有了多媒體的幫助,這一點很容易做到.
3信息技術與物理學整合下的教學模式
研究和實踐信息與物理課程的目的在于構建現代教育技術支持下的整合的教學模式.經過近年來的不斷努力,根據不同教學內容,結合教學實踐過程,初步形成了整合下的教學模式的基本框架.
3.1教學設計的指導思想
(1)現代教育技術的支持下,尊重學習的主體,將學生的主體能動性與教師的主導性相結合.建構主義理論指出,學習是主體對知識的主動建構的過程,不是在外部刺激作用下形成反映的過程.因此學生學習的過程中的主體能動性對學習效果的影響起著決定性的作用;當學生在思維和操作遇到困難或阻礙時,教師應發揮引導作用,合理借助現代教育技術調動學生的學習主動性,引導學生進行主動的意義建構.(2)以提高學生的科學素質為核心,結合學生已經掌握的知識結構和能力基礎,從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀等方面確定多元的物理課堂教學目標,并充分考慮到學生認知水平和認知風格的差異將教學目標分層.為學生設計能幫助有效理解新知識的“先行組織者”.(3)在教學過程中,利用傳統媒體和現代教育技術媒體精心組織教學活動,充分利用現代教育技術作為集體演示工具、信息加工工具和協作組織工具,創造條件讓學生積極主動的參與物理課堂教學的全過程.強化物理概念和物理規律形成過程和實際運用過程,在強調基礎知識學習和基本能力訓練的同時,重視創新精神和創造能力的培養.
3.2教學設計的一般過程
教學設計過程就是運用系統方法分析教育教學問題、確定教育教學解決方案檢驗和評價解決方案的過程.物理課堂教學的教學設計流程為:分析教學目標(確定教學內容或教學主題)協作學習環境設計評價方式設計強化練習設計分析學習者特征確定教學起點,設計組織者情景創設信息資源設計與提供自主學習策略設計結束.一般來說,教學要經過“感知—理解—概括”三個過程,這種模式就是在演示實驗的基礎上,用計算機模擬實驗現象的物理過程,從而強化學生的表象,促進學生識別實驗現象發生及變化的條件,然后再進行抽象概括,形成概念規律或找出物理現象的共同特征.此模式以此流程為基礎可以有多種變式.例如,可以有多次演示實驗和模擬實驗,也可以利用計算機呈現問題情景、物理模型等作為補充.該模式的基本課程流程如圖所示.
4教學案例
下面以《波的形成和傳播》一節的教學為例,對這種模式進行探討.
4.1教學目標
(1)知識與技能①知道波是怎樣形成的②能分析波上各質點的運動③知道波是能量的一種傳播形式(2)過程與方法①能優化和完善認知結構.②能掌握應用物理知識和物理思想解決實際問題的方法.(3)情感態度與價值觀①培養學生的觀察能力和分析能力②培養學生正確表述實驗現象的能力③通過討論培養學生合作學習的習慣,培養自信心
4.2學生分析
學習者是我校高二年級的學生,他們基礎知識掌握的不很扎實,所以本節教學的起點為質點的振動和波的形成.
4.3教學方法情境導入式
4.4器材水波發生器、多媒體課件、實物投影儀
在此基礎上,大三大四年級設置相應的綜合實驗及實訓項目5項,進行相關實驗技能的綜合應用實訓,包括生物技術綜合實訓(內容包括生物樣品的制備、含量測定、層析技術、電泳技術等)、發酵工程綜合實訓(內容包括菌種選育、發酵原料準備、發酵工藝控制及產品分離技術等)、生物工藝實訓(內容包括抗生素生產工藝實訓和啤酒生產工藝實訓等)、酶工程實訓(內容包括淀粉酶發酵技術,生物制劑的生產工藝等)、職業技能培訓(內容包括<營養配餐員>、<食品檢驗工>國家級職業技能證書考核培訓等)。要求學生必須通過所要求的專業技能訓練項目才可以參加后續的專業(畢業)實習和畢業論文(設計)等工作。通過專業技能達標訓練,保證學生掌握本科生必須具備的現代生物技術基礎實踐技能,顯著增強學生在食品生物技術與生物制藥技術兩個專業方向的專業技能,并具有一定的行業綜合技能,具有一定的實驗設計、產品研發能力,具有歸納、整理、分析實驗結果的能力以及撰寫論文、參與學術交流的能力,同時強化職業技能資格證書作用,將擁有相關職業資格證書算入學分,進入學生的生物技術能力評價的標準,鼓勵學生多參加相關職業技能證書的培訓和考證活動,提高學生適應社會需要的能力。
二、轉變觀念,積極探索能力培養的新模式
1.改變教育觀念,在教與學中促進學生能力培養。
教學改革的首要任務是教學形式的改進。要改進過去單純傳授知識、演繹知識的教學方式,在課堂教學中努力實踐、探索師生積極互動、共同發展的教學方式與學習方式的變革;研究教師在教學中的角色轉變;提倡啟發式、討論式等生動活潑的教學方法,創設寬松、民主、高效的課堂氛圍。探討培養學生自主學習、合作學習、探究性學習的策略;培養學生在新的教學理念下搜集與處理信息的能力,獲取新知識的能力,發現、分析、探索、解決問題的能力;交流與合作的能力等。尋求適合于、滿足于不同學生學習需要的,使每個學生都能得到充分發展的教育教學途徑,開發學生智力、培養學生創造思維和實際操作能力。其實關于能力培養,我們還必須對生物教學中的存在的大量技能、技巧性的知識加以挖掘與開發。上世紀50年代英國哲學家邁克爾•波蘭尼(MichaelPolanyi)研究人類知識的形式,提出人類知識有兩種:一種類型的知識是通常以書面文字、圖表和數學公式加以表述的;另一種知識是我們知道但難以言述的知識,包括那些非正式的、難以表達的技能、技巧、經驗和訣竅等。前者稱為顯性知識,后者稱為隱性知識。顯性知識是能夠被人類以一定符碼系統(最典型的是語言,也包括數學公式、各類圖表、盲文、手勢語、旗語等諸種符號形式)加以完整表述的知識。隱性知識和顯性知識相對,是指那種不能通過語言、文字、圖表或符號明確表述,很難進行明確表述與邏輯說明,它是人類非語言智力活動的成果。這是隱性知識最本質的特性。隱性知識是存在于個人頭腦中的,它的主要載體是個人,它不能通過正規的形式(例如,學校教育、大眾媒體等形式)進行傳遞,因為隱性知識的擁有者和使用者都很難清晰表達。但是隱性知識并不是不能傳遞的,只不過它的傳遞方式特殊一些,例如通過“師傳徒授”的方式進行(波蘭尼《個人知識》,貴州人民出版社2000年11月出版)。生物教學中的能力培養,實際上確實存在著大量的隱形知識,生物技術是多門操作性很強的學科(生物技術領域包括發酵工程、細胞工程、蛋白質與酶工程、基因工程),它所涉及的多種技術(如熒光定量PCR、蛋白雙向電泳和分子雜交等)都有非常詳細的步驟,有的操作只需30秒、幾分鐘不等,幾十個步驟下來有的要耗時一周左右,而且整個過程的操作對象都不是肉眼所能分辨的,只有到了最后一步或者通過染色、或者借助儀器(凝膠成像儀、放射自顯影等)才能得出結果。即使是同樣的操作流程,不一樣的操作者完全有可能得到不一樣的試驗結果甚至大相徑庭。從此方面來看,除了依靠課堂教學的知識傳遞以外,還需要更多的重復性、個體性的操作演練,這是我們長期教學實踐所忽視的一面。
2.改革教學評價機制,多形式提高學生的專業學習能力。
在高考指揮棒下,高校的教學評價也沿襲了用分數評價學生一切學習狀況的慣性與惰性,目前高校最主要的人才評價機制是分數標注的學業成績,其他評價機制只能淪為輔助作用。如何改進教學評價機制,對專業學習能力的提高具有重大意義。為科學評價教學質量,需要確定科學的評價方法和建立科學的評價體系。為此,在專業素質能力等少數知識性較強的課程中采用百分制的積分方式,而其他的技能與創新能力的課程則盡量采用其他的計分方式,如用國家職業技能證書(如營養師考核證書、食品檢驗師考核證書等技能證書)代替課程成績,頂替學分,用研究成果(如、研究成果、科研項目等)取代實驗課成績,盡量不用量化的分數評價學生的生物技能。即使在普通生物學知識的學習評價,也盡量注重對學生學習及研究過程和方法的引導,采取通過查閱有關資料或進行實驗才能完成且無統一答案的作業等形式進行評價??荚嚪椒ǘ鄻踊?,如采取開卷或半開卷、文獻綜述、專題論文、案例分析等形式,評分標準則側重學生研究、解決問題的思路和方法,是否有獨立見解和創新,從而培養學生自我學習和自我發展的能力。
作者:安梅梅 李曉東 單位:天水師范學院 天水師范學院
緩蝕劑的作用機理緩蝕劑通常是通過與青銅器金屬表面吸附、配位后在青銅文物表面形成一層銅離子與緩蝕劑緊密結合的配位型高聚物膜[Cu(Ⅰ)-BTA)]n[10,13-14],從而將在外界的銅離子包裹起來,防止“青銅銹”向內部金屬銅的進一步轉移腐蝕,而反應過程中產生的Cl-會在完成的清洗中去除,從而減少了青銅器的進一步腐蝕.其作用機理以苯并三氮唑(BTA)與銅離子的作用過程為例加以說明(圖略).目前,常用的緩蝕劑主要有苯并三氮唑(BTA),5-氨基-2-巰基-1,3,4-噻二唑(AMT),2-氨基-5-乙硫基-1,3,4-噻二唑(AETD),2-氨基-5-乙基-1,3,4-噻二唑(AETDA),5-苯基-4-氫-1,2,4-三唑-3-硫醇(PTAT),2-巰基苯并惡唑(MBO),2-巰基苯并噻唑(MBT)和2-氧代苯并咪唑(MBI)等.其優化后的幾何構型見(圖略)緩蝕劑分子的構型一般而言,緩蝕劑分子與金屬作用時其活性中心主要是分子中的氮原子(N)、氧原子(O)和硫原子(S)等雜原子[15-16],而這些雜原子主要存在于吡啶環、噻唑環和三唑環等分子及其衍生物中,這些雜原子又與碳原子相互作用,影響到緩蝕劑分子與金屬的相互作用.所以,本文在利用Gaussian09程序在B3LYP方法和631+GD基組的基礎上,對緩蝕劑分子中雜原子與碳原子、雜原子之間的鍵長(表略)和幾何構型作了詳細的分析,以利于研究緩蝕劑分子與銅離子的作用原理.通過對8種常見的緩蝕劑分子進行結構優化后發現,其大多數分子成平面型或近似平面型結構,僅有PTAT分子的幾何構型中苯環和三唑環各處于不同的二個平面中,其主要原因是二個環僅有一個碳碳單鍵相連所致.對表1的數據歸納后還發現,所有緩蝕劑分子中都存在共軛體系.在AETD分子中C1=N1、N1-N2、N2=C2和C2=N3雙鍵的鍵長比非共軛體系中相應的鍵長(0.128nm、0.137nm和0.128nm)要長0.001nm、-0.010nm、0.002nm和0.010nm.可見,該分子中N原子以P軌道上的孤對電子參與共軛,使得C=N雙鍵鍵長增長,N-N單鍵鍵長縮短;另外,在AETD分子中C1-S1-C2單鍵鍵長分別為0.178nm和0.177nm,比單獨的C-S單鍵鍵長縮短了0.005nm和0.006nm,說明S原子中3P軌道上的電子也參與了共軛體系.在其它的緩蝕劑分子中也同樣存在與AETD相似的鍵長增長與縮短的現象,可參見表1相關數據和圖2中優化后的幾何構型得到其結果.
通過以上分析認為,8種緩蝕劑分子都存在P-p共軛體系,而P-p共軛的結果使緩蝕劑中雜原子上的電子更易離域,p電子將更加容易轉移到銅離子或銅原子上,從而形成配位鍵.同時,也利于未氧化的銅原子向緩蝕劑分子的空軌道反饋電子,使緩蝕劑分子穩定地與銅原子表面形成有效吸附,阻止了腐蝕介質向其它銅原子擴散.緩蝕劑中雜原子的電荷密度當緩蝕劑和青銅器相互作用時,緩蝕劑中雜原子的電子云會進入青銅器中銅離子的空軌道,從而形成化學鍵[16].緩蝕劑中雜原子的電荷密度越多,即凈電荷越多,理論上則會有更多的電子進入銅離子的空軌道,所形成的化學鍵也愈加穩定,則緩蝕率就愈高,所以,通過判斷緩蝕劑中雜原子上的電荷密度,就可以從理論的量化參數上初步確定緩蝕劑的緩蝕能力.,在緩蝕劑分子中雜原子N、S和O的電荷密度值有正負之分,正值表示在該原子上相對于其它原子有較少的凈電荷,而負值則恰恰相反.通過比較表2中的各種緩蝕劑后發現,雜原子中凈電荷較多的緩蝕劑有MBI、BTA、AMT和AETDA,并且在N原子上的凈電荷要大于O和S原子上的凈電荷,所以推測在和銅離子形成的配位化學鍵主要發生在N原子緩蝕劑的前線軌道能量前線軌道理論認為[15,17]分子的最高占有軌道HOMO的能量EHOMO越低,則表示分子給予電子的能力越弱;反之,EHOMO越高,則分子向外提供電子的能力越強,隨之親和性也就越強.而分子的最低空軌道LUMO能量ELUMO越低,表明分子接受電子的能力就越強,反之則越弱.另外,分子的最低空軌道與最高占有軌道的能量差(ELUMO-EHOMO)是分子穩定性的重要指標,其差值越大,分子越穩定,越不易參與化學反應;差值越小,分子越不穩定,越易參與化學反應.圖3為文中所列的8種緩蝕劑分子的最高占有軌道、最低空軌道和能量差值.從圖2中可見,緩蝕劑分子中EHOMO最高的分子是MBI,最低的是BTA;ELUMO中最高的是MBI,而最低的是BTA.從以上分析說明分子MBI具有較強的親和性,易于銅原子或銅離子發生作用,但不易接受銅原子的反饋電子,使得其形成的配位鍵穩定性降低,而緩蝕劑BTA則恰恰與MBI相反,能與銅原子或其離子形成較為穩定的配位鍵,但難于銅離子或原子相互作用.從圖3還可見,緩蝕劑分子中最低空軌道與最高占有軌道的能量差E以AEDTA為最高,而BTA和MBI分子的能量差幾乎一樣.可見,要得到既能快速與銅離子或原子作用形成配位鍵,又可使其配位鍵鍵能提高的緩蝕劑是今后設計開發的又一挑戰.緩蝕劑的最高占有軌道量子化學中的前線軌道理論認為,反應物間的相互作用僅在分子的前線軌道之間進行[15,18],所以要進一步了解緩蝕劑分子與銅離子或原子間的相互作用就必須了解其分子的HOMO與LUMO的軌道分布,才能直觀清楚的掌握緩蝕劑分子的作用機理.圖4和圖5分別為上述8種緩蝕劑分子的HOMO和LUMO軌道分布圖形.從圖4中可以清晰地看出,MBI的軌道能均勻的分布于整個分子的周圍,增加了HOMO軌道在有效空間內的活性區域.這種分布提高了MBI分子的親和性.從圖5中可見,BTA分子的LUMO軌道分布較其它軌道更為均勻,有利于外界的孤對電子進入該軌道.該結論也符合ELUMO與EHOMO的變化.
本文對8種常見的緩蝕劑分子采用Gaussian09程序,在B3LYP方法和631+GD基組的基礎上對分子結構和反應活性作了詳細的理論分析.結果表明:大多數分子成平面型或近似平面型結構,所有緩蝕劑分子中都存在共軛體系;并且緩蝕劑分子MBI、BTA、AMT和AETDA中所有N原子上的凈電荷要大于O和S原子上的凈電荷,推測其活性中心可能在N原子上;通過對所有緩蝕劑分子的HOMO、LUMO和E分析后發現,BTA和MBI分子在ELUMO和EHOMO上具有其特殊的能量值,并且在軌道分布圖形中得到驗證.結合以上理論分析可以得出最具有緩蝕性能的緩蝕劑是苯并三氮唑(BTA)和2-氧代苯并咪唑(MBI).
2.在大學物理教學中運用多媒體技術的必要性
2.1形式靈活可以激發學習物理的興趣
運用多媒體的教學方式,可以實現用更形象生動的方式去表達物理知識,這樣學生學習起來會更加直觀。多媒體技術可以對教學內容中比較難懂抽象的概念進行現象再現,把難以弄懂的問題變得更加具體,這樣深澀難懂的物理知識就會變得有趣,讓學生產生學習的興趣,從而對學習物理有了繼續深入探索的愿望,就提高了學生的學習效率和效果。比如在闡述物理中地球在宇宙中的關系時,如果只是老師單調的口頭表述,就讓學生很難想象那種形式,利用多媒體放映動畫時,就會比較容易理解。
2.2可以增強物理實驗教學的成效
在大學物理中,有很多的實驗要進行闡述。對于大學物理中實驗是比較多的,如果都逐一帶學生去做實驗,那么沒有那么多的時間和設備,有的實驗學生也會比較生疏,就需要用多媒體先對物理實驗進行演示,這樣就可以增強物理教學的成效。對于一些物理實驗,學生做過了也許就忘了,通過多媒體教學,學生還能幫助學生回憶起實驗,達到加深記憶的作用。對于一些比較抽象的物理現象,比如透鏡成像或者波的干涉等現象,老師講述,學生想象就比較難,這時如果用多媒體的動畫來呈現這些,就能讓學生更具體的了解。還有一些實驗是比較危險的,或者難以在實驗室完成,這時就必須通過多媒體來演示實驗的過程,使學生對這方面的知識也能有形象的了解。
3.大學物理教學中有效運用多媒體技術的方法
3.1多媒體中的網絡平臺技術可以幫助物理教學
大學物理教學中,它的內容多而難懂,覆蓋面比較廣。但是在大學課程的安排中,物理的課又不是夠多,所以學生在課堂上學習了之后如果有問題就沒有地方可以問。這時教師就可以借助多媒體技術,建立公共交流的網絡平臺,學生有問題可以再網絡平臺上提出,教師在有時間時就可以查看問題,并給予及時的解答。這樣學生在學習過程中遇到的問題就能及時的解決,在復習時變得比較容易,因此,學生學習物理的積極性和興趣就會越來越高。同時對于課堂上老師的教學資料,有時學生會來不及記錄,或者有的實驗視頻比較好,教師都可以將其放在網絡平臺上供學生瀏覽和下載。在網絡平臺上,還可以設置多媒體試卷網絡評價系統,日常學生可以進行下載或者在線答題,測試自己的物理知識學到是否扎實,然后在真正的考試到來時,就能夠應對自如。對于這套測評系統,要讓學生能夠準確的填自己的信息,這樣可以讓教師實時掌握學生的學習情況。所以利用多媒體中的網絡平臺,可以幫助學生更好的學習物理,教師更及時的掌握學生的學習情況。
3.2將真實的實驗和多媒體演示實驗相結合
在大學物理教學中,物理實驗是基礎,是物理教學不可缺少的一部分??梢酝ㄟ^多媒體技術對物理實驗進行演示,這樣讓學生更加形象的了解實驗的過程。通過教師精心選擇的演示的物理實驗,能讓學生腦海中形成更具體的物理圖像,對重點和規律更好的把握,激發了學生的學習興趣和想象力。可以把物理的真實實驗所需要的設備和內容及步驟利用多媒體進行演示這個實驗,從而進行有機的融合。利用多媒體,可以避免在實驗室無法做實驗和時間空間的限制,保證了學生在實驗條件無法滿足的條件下,也可以讓學生了解實驗。
(一)信息量大,教學效率高。大學物理課程中有大量的公式、圖形,如果僅靠手寫,會耗費大量的教學時間,而且在合班教學時,教師較多手寫的內容不易被所有學生看清,這都會影響到教學效率。多媒體教學中,教師備課時將要講的知識點事先做好課件,可以在課堂上節省出較多的時間,這些時間可以用來講解原理、公式的發現和推導過程。多媒體授課形式直觀、有效,能夠調動學生的學習興趣,可以培養學生的科學思維方式,傳授知識的效果更好。
(二)直觀、生動,便于學生理解抽象的物理概念。物理課中有很多難以直接感知的概念和運動過程,例如:氣體分子速率分布、電磁波的產生和傳播、狹義相對論等,學生對這些物理模型僅憑想象很難理解。多媒體教學能夠將這些概念和運動過程用模擬的圖像、動畫等多種方式表現出來,這樣使學生能夠直觀、生動的去感知物理現象和物理內涵,再由表及里,由感性認識上升到理性認識,從而加深學生對物理模型的理解。另外,物理是以實驗為主的學科,利用多媒體技術,可以將一些經典的實驗過程做成演示課件,緊密配合課堂教學內容進行演示,對物理理論知識的教學有積極促進作用。
(三)多媒體課堂互動性強。學生參與教學活動能夠提升學習的主動性,多媒體教學可以實現互動式教學。當講解完某一知識點后,教師可以提出問題讓大家分析、討論,當教師總結時,可以將已講過的相關內容用多媒體課件再次演示,在這個過程中,加深了學生對知識點的理解,同時教師也知道了學生對知識點的掌握情況,因地制宜地調整教學節奏。針對一些難懂的知識點,可以根據多媒體課件反復演示、講解,以免學生因不理解而造成興趣低落。
(四)有助于學生了解物理學的發展歷程和物理學在本學科中的作用。利用多媒體技術,能夠更多地演示物理學的發展歷程和相關的物理學家圖片、視頻等,這有助于學生了解物理學的發展脈絡。也可以介紹一些當前的研究特點,尤其是物理學和本專業學科的交叉領域的研究特點,這樣不僅能拓寬學生的物理視野,同時還能使學生對專業、學科有一個綜合的理性認識,也就是對物理學的重要性有了理性的認識,從而提高學習積極性。
二、大學物理多媒體教學實例
多媒體技術在教學中具有上述優勢,可如何將多媒體技術優勢與具體的物理教學結合起來?我們以光的粒子性為例進行探討。光的粒子性在《大學物理》的近代物理基礎部分,《原子物理學》、《固體物理學》和《半導體物理》的量子物理部分,以及《量子力學》均有體現,是大學階段很重要的物理概念。因為光具有粒子性,所以當光照射到金屬表面時,電子從金屬表面逸出,稱為光電子。這部分知識比較抽象,為了加深學生的認知和理解,可以將光電效應的原理和現實生活中的應用利用多媒體課件展示給學生。利用光電效應開發的光控繼電器,如圖1所示,其原理是:當光照在光電管上,光電管電路中產生光電流,經過放大器放大,使電磁鐵M磁化,而把銜鐵N吸住。當光電管上沒有光照時,光電管電路中沒有電流,電磁鐵就把銜鐵放開,將銜鐵和控制機構相連接,就可以進行自動控制了。這種光控繼電器可以用于自動控制,如自動計數、自動報警、自動跟蹤等設備。在課堂上,展示給學生示意圖,并讓學生對光控繼電器的這些應用展開探討,拉近物理理論和現實生活的距離,同時讓學生認識到物理的重要性,從而提高學生的學習興趣。
三、多媒體教學應注意的事項
多媒體教學雖然有諸多優勢,但在教學過程中也碰到了一些問題。任何事物都具有兩面性,因此我們也不能過分夸大多媒體教學的作用。以下結合多年教學經驗,談一下多媒體教學過程中應注意的問題。
(一)教研室群策群力開發高質量的多媒體課件。課件的質量影響著多媒體教學的效果,如果不結合教學實際,僅僅是網上復制、粘貼制作而成的課件,其教學效果難以保證。針對這一問題,我院應用物理教研室各位老師在素材的收集和編排上融入了集體的智慧,針對每個章節、每個演示內容都做到精益求精。課件在教學使用中,我們還不斷收集學生對課件的意見和建議,而后進行推敲、修改。制作課件要摒棄一勞永逸的態度,應該緊跟學生的特點和時代的特征,不斷的優化和完善課件內容,從而使其作用發揮到最大。
(二)把握好教學節奏。多媒體課件的使用,使教師部分擺脫了手書的辛苦,但也出現了一些老師講課速度過快,或者僅僅照著課件讀出來等現象,這非但不能提高教學質量,而且還會造成學生的學習興趣低落。[3]對此,教師應該清醒地認識到,多媒體只是輔助教學工具,不是萬能的,只有對知識系統、詳細的講解和剖析,才能夠使學生聽到關鍵內容。教師備課時對課件內容要爛熟于心,授課時可以以課件為提綱,實現課件頁面與知識點講解的有機對接,游刃有余地組織教學,并且根據學生的掌握情況,適當調整、安排進度。
(三)多媒體教學應與傳統教學有機結合。如果過分強調教學手段現代化的作用,只能導致教學重“形式”輕“效果”。從本質上講,多媒體教學和傳統教學只是不同的教學形式,并不對立。[4]尤其是對于大學物理教學,里面有很多重要公式,如果僅靠課件的展示,學生很難理解公式的推導過程,這時傳統教學的優勢就體現出來了。教師將公式的詳細推導過程逐步書寫出來,學生在了解公式推演過程的同時,能夠加深對公式的理解。對于部分例題,采用傳統的教學方法,循序漸進地書寫出每一步的推導過程,同樣也可以提高學生的科學思維能力。所以,在大學物理教學過程中,應將多媒體教學與傳統教學巧妙地結合起來,交替使用,才能真正提高教學效果。
[37]The Wittenberg Honor Council.Wittenberg University Code of Academic Integrity [EB/OL].(2009-05-31)[2010-09-07].www4.wittenberg.edu/academics/academicintegrity/honorcode.pdf.
[38]Office of Academic Integrity University of Waterloo.Toward a Level Playing Field:Enhancing Academic Integrity at the UNIVERSITY OF WATERLOO[EB/OL].(sine die)[2011-02-19].uwaterlooca/academicintegrity/Report/Report_Towards%20a%20Level%20Playing%20Fieldhtml.
初中生經過中考的奮力拼搏,剛跨入高中,都有十足的信心、旺盛的求知欲,都有把高中課程學好的愿望。但經過一段時間,他們普遍感覺高中物理并非想象中那么簡單易學,覺得物理這門學科太抽象,做習題、課外練習時,經??目呐雠?、跌跌撞撞,常常感到茫然,不知從何下手。有的越學越困難,甚至逐漸失去學習興趣和信心,造成學習成績不良,影響學生全面發展。造成這種現象的原因是多方面的,那么,如何讓學生順利過渡到高中物理學習當中呢?
一、背景
1.初、高中物理教材的差別顯著。物理教材的編排是由淺入深的,初中物理教材難度較小,比較重視感性認識,物理教材趣味性較強,注重生產和實際,一般都是從生產、生活實際、實驗及有關自然現象等具體生動事例引入課題,經過對現象的觀察分析,歸納總結出簡單的物理規律,學生以較多的感性認識為基礎,便于接受,而高中教材作為基本的物理知識體系沒有很多改變,但分析、綜合、推理能力方面,尤其是應用數學工具的能力有明顯提高。使不少剛升上高中的學生感到物理知識相當抽象、難懂。另外,初中物理教材則重于對物理規律的定性講解;而高中教材則在定性描述的基礎上更加注重定性分析、定量研究,一些公式單位復雜多變,從而使新生在學習過程中明顯表現出從定性到定量、從簡單到復雜、從具體到抽象上認知的差異,從客觀上導致學生不能很好地適應新的學習要求而產生學習上的困難。2.學生對教師教學方法的不適應。初中物理教學內容少,知識難度不大,教學要求較低,因而教學進度較慢,對于某些重點、難點,教師可以有充裕的時間反復講解、多次演練,從而各個擊破。但是進入高中以后,教材內涵豐富,教學要求高,進度快,知識信息廣泛,題目難度加深,知識的重點和難點不可能像初中那樣通過反復強調排難釋疑。而且高中教學往往通過設導、設問、設陷、設變,啟發引導,開拓思路,然后由學生自己去思考、解答,比較注意知識的發生過程,側重對學生思想方法的滲透和思維品質的培養。使剛進入高中的學生不容易適應這種教學方法。聽課時存在思維障礙,不容易跟上教師思維,從而產生學習障礙,影響高一物理學習。
物流管理專業涉及到的學科較多,如社會學、計算機學科、經濟學、機械學、管理學等,同時也涉及到各行各業,如倉儲業、工商、金融業、海關、零售業、稅務、海陸空交通運輸業、通訊業等,因而物流管理專業包含的理論知識與技能較為復雜,在教學過程中,需要涉及到各個學科專業術語,在實踐過程中涉及到各種物流設備、技術,由此可見,物流管理專業課程具有十分強的專業性,并且涉及到各方各面。
(二)物流管理專業理論知識過于抽象
在物流管理課程中,由于涉及到很多學科及各行各業的知識,因此,存在部分理論知識過于抽象,增加學生對其的理解難度,學生學習起來較為吃力,并且有些學生會覺得枯燥乏味,因而,很多學生對其學習的態度并不積極,而對于很多數學基礎較弱的學生而言,當物流管理課程中出現微積分學、運籌學等理論知識時往往遇到頸瓶。
二、現代教育技術應用在物流教學的現實重要意義
(一)可以提高學生的學習物流管理知識的興趣
總所周知,興趣是學習一切知識的動力源泉,只有對某種事物產生一定的興趣,才會主動、積極地探究其本質。將現代教育技術應用到物流管理課程教學當中,可以通過圖文并茂、角色扮演等方式,吸引學生的注意力,充分活躍學生聽覺、視覺、觸覺等感官神經的興奮性,調動學生積極參與到教學活動當中,讓學生由被動學習轉變為主動學習,同時在一定程度上實現信息傳遞多樣化。
(二)在一定程度上培養學生參與意識
在傳統的教學模式中,以教師為主體地位,教師負責講,學生負責聽,這種灌溉式教育不僅無法提高課堂教學效率,還嚴重限制學生自主學習的積極性。利用現代教育技術中的網絡資源,可以讓學生通過網絡技術查詢相關物流方面的資料,提高學生對物流管理專業的認識與理解。網絡技術的應用提高了學習的開放性,加強學生與學生之間、學生與教師之間及師生與網絡媒體技術之間的交流。通過網絡技術學生可以進行相關物流管理知識制作,如PPT制作,這樣不僅可以使學生充分體驗物流管理學習的樂趣,還可以促使學生養成積極參與的意識,提高學生在課堂教學過程中的積極性與互動性。
(三)利用現代教育技術可以創設情境教學
由于物流管理專業涉及到的范圍過廣,故其相關專業概念與專業術語較多并且較為抽象,采用傳統的教學模式,是無法使學生很好地理解盤點、分揀、出入庫、配送、流通加工及裝卸搬運等作業流程,而通過利用現代教育技術可以建設一個物流管理實訓基地,在這個實訓基地中可以讓學生操作相關系統軟硬件設備,如電子標簽揀貨、第三方物流軟件等,使學生身臨其境,真真正正得到相關物流管理技能鍛煉。
(四)有效地解決物流管理教學過程中遇到的實際問題
利用現代教育技術可以提高物流管理教學質量,可以地解決相關實踐教學問題,讓學生通過在教學過程中實踐,發現問題,并利用教育技術解決問題,在總結教訓的同時積累一定的實踐經驗,通過這樣可以彌補傳統教學的缺陷。
三、現代教育技術在物流管理教學中的應用對策
(一)健全完善現代教育技術硬件設備建設
現代教育技術可以順利應用的前提與基礎是擁有較為完善的現代教育技術硬件設施建設,因此,應健全完善物流管理課程中的現代教育技術硬件設備建設,主要有實訓基地建設與教學資源庫建設兩大方面內容。加強對物流管理實訓教學基地的建設,可以確保學生積極參與到物流管理實踐活動當中,進而加強學生的理論知識的應用與動手能力。另一方面,應做好教學資源庫的建設工作,建立規模齊全的資源庫,以實現教學資源共享,同時還應鼓勵物流管理專業教師多利用資源庫進行課件制作,提高課堂教學有效性。
(二)提高物流管理教師綜合業務素質
為了提高物流管理專業教師的綜合素質與教學水平,應加強對其業務及技能的培訓,提高其應用現代教育技術的有效性。物流管理專業教師應明確教學目標,根據現代物流發展狀況、學生學習情況及教學大綱要求,制定合理科學的教學方案,培養物流管理型人才。此外,物流管理專業教師應不斷學習相關專業知識,提高自身知識水平,多關注市場動態,做好相關物流行業的探究與分析工作,確保掌握最新物流行業動態,使學生學習新知識、掌握新的技術。
(三)采用積極有效的教學模式
物流管理專業教師應將傳統的教學模式摒棄,以學生為主體,教師為輔導,提高學生學習的獨立性與主動性,采用科學合理的教學模式,激發學生對物流管理專業知識的學習興趣,充分調動學生參與到物流管理模式探究活動當中,發揮學生的創新能力與創造能力。例如,物流管理專業教師可以采用項目式教學模式,以項目的形式進行教學,明確每個項目目標及相關任務,按照相關步驟開展(目標—計劃—實施—評估),讓學生一一進行探究與解決,進而提高學生對物流管理的有效性掌握。如開展“物料采購計劃與組織”項目式教學模式教學時,物流管理專業教師應充分發揮自身輔助作用,正確引導學生緊繞項目任務制定相關項目計劃并予以實施,明確物料管理與采購管理目標,構建有效的物料管理與采購組織結構,制定合理的物料采購計劃,做好相物料與采購成本分析,完善相關細節工作內容,通過這樣可以讓學生通過對相關問題的探究與解決,進而牢固并掌握好“物料計劃與采購管理”相關內容。
(四)采用適當的實踐教學模式
通過采用適當的實踐教學模式,可以讓學生實現理論與實踐相結合,提高學生的實際動手能力和操作能力,而學生的實際應用能力提高了也反作用于理論知識,在一定程度上鞏固理論知識。例如,可以采用“分散式與集中式相結合”的實踐教學模式(是指每門專業課的課內實踐與學期集中實踐教學相結合的教學形式,如物流實驗中心軟件實訓、單元實訓、典型物流企業參觀實習、綜合實訓等。)進行教學,該模式主要突出整個業務流程的綜合實訓目的,基于工作過程和以真實工作任務為根據的教學內容的基礎上實現重組、整合、程序化。分散式實踐教學是使學生認知與行動、感性與理性相結合的方法,通過分散式實踐教學可以激發學生學習物流的興趣,刺激學生的求知欲望,可以有效地帶動學生自主發現問題、探究問題及解決問題。讓學生邊學邊做,邊做邊學,將學習與實踐有機結合。而集中式實踐教學是由學校統一安排學生到相關企業進行實習的一種模式,讓學生將所學到的知識應用到實際工作當中,積累一定的經驗,為今后就業打下扎實基礎。