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[摘要]文章讨论了利用现代信息技术改善大学物理教学的意义,并总结了现代信息技术对大学物理教学可以发挥的重要作用:增大课容量,提高学生的学习兴趣;将抽象的知识形象化,帮助学生理解;建立开放式实验平台、模拟物理过程、仿真物理实验;推动学生进行研究性学习,提高科学素养。同时提出了充分利用现代信息技术改善大学物理教学过程中应注意的问题。
[关键词]大学物理 现代信息技术 改善教学
[作者简介]尹志会(1970- ),女,河北饶阳人,衡水学院物理与电子信息系,副教授,硕士,研究方向为物理教学、电磁场与电磁波。(河北 衡水 053000)
[课题项目]本文系河北省教育科学研究“十二五”规划2012年度专项课题“新课程背景下中学阶段有效开展综合科技实践活动,进行研究性学习的探究”的阶段性研究成果。(课题编号:1220248)
[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2014)05-0131-02
一、大学物理教学中引入现代信息技术的必要性
大学物理是我国高等院校理工科专业的基础必修课,教学目标是构架分析问题、解决问题的基本思路和方法,培养学生的科学素养,为后续专业课的学习打下扎实的理论基础。传统的大学物理教学主要依赖于教师的课堂讲授,学生课下自习完成作业。这种传授式的教学和接受式的学习弊端越来越明显,既不能提高学生的学习兴趣,也不能激发学生的学习热情,对培养学生的科学素养更是毫无益处。
现代信息技术主要是指以计算机为核心,以数字技术为基础,融合通信技术和传播技术,能处理、编辑、存储和呈现多种媒体信息的集成技术。21世纪信息技术日渐成熟,海量的信息通过互联网传播到世界的每个角落,在信息化高度发展的今天,信息技术已不应单纯地作为一门课程出现,它更应该成为学生学习的一种工具。对于求知欲强、精力旺盛的大学生而言,信息技术可以为大学物理教学和引导学生进行研究性学习提供有力的支持。
21世纪是知识经济时代,知识的更新速度之快使得终生学习成为必要,飞速发展的信息技术对人们的生活和学习的影响越来越大,使人们的生产、生活和学习方式都产生了巨大的变化。信息技术的主要作用在于:第一,能有效进行大量信息的储存与处理,使研究性学习过程更加方便、快捷、省时、省力;第二,信息技术作为以处理信息为中心的思维方式和操作工具已深深嵌入了人们的思维过程和认知过程中,使人们对学习的含义、性质和学习方式的认识都产生了质的变化;第三,信息技术也使得学习的课堂变成了开放式的大课堂,网络为我们构架了全球性的学习课堂和学习环境,可以足不出户地访问校外信息或与其他地域的人们进行交流。对大学物理而言,利用以计算机和网络为媒介的现代信息技术既能模拟物理过程和实验过程,又能使复杂的问题变得简单,使抽象的问题变得直观,使漫长或瞬时的物理过程变得可控和有序。这样既能增加物理内容的表现力,也能充分调动学生的学习积极性,激发学生的学习兴趣,还能帮助学生清晰地理解物理思想、物理方法、物理过程。所以,利用现代信息技术改善大学物理教学,促进学生进行研究性学习,对提高学生的学习主动性和积极性起到了良好的作用。同时,利用现代信息技术有助于实现分层次教学,为学生提供充足的选择学习内容的空间,尽可能地使每个学生根据自己的兴趣和爱好,利用自己的课余时间学习自己感兴趣的学科知识,也能给优秀的学生提供发展自己的机会。
二、现代信息技术在大学物理教学中发挥的作用
(一)增加课堂容量,丰富学习内容,提高学生对物理课程的学习兴趣
传统的教学过程中,教师经常要花较多的时间去板书,尤其是画图时用的时间则更多而且不准确,难以提高课堂效率。将信息技术结合到教学中就很容易解决这个难题。教师提前将与本节课教学内容相关的各种信息,如文本、公式、图片、视频、声音、动画等整理成教学课件,上课时鼠标一点就可清晰准确地显示出来,这样既能给学生多种感官刺激,提高学生的学习兴趣,又能使教师从许多重复的备课、教学工作中解脱出来,省出的时间可用来讨论教学重点、难点,补充相关的课外知识或本学科的前沿知识,开拓学生的视野。如在讲振动和波时,教师可以用学生学过的matlab仿真软件,利用其绘图功能很方便地展示出振动图形或波函数的形式,将很抽象难以描述的振动和波动直观地展示出来,比用语言描述要清晰得多。
(二)将抽象的物理概念形象化,帮助学生理解掌握
大学物理中的许多概念、定理、定律都比较抽象,生活中的经验容易理解,而将经验转化成抽象的物理术语却很难。比如惯性的概念,同学们都能理解汽车突然刹车时人为什么会向前倾,汽车突然加速时人为什么会向后仰,但抽象出惯性的概念却不容易接受。教学中可以先引入一段汽车启动或刹车的视频或动画,然后抽象为模型,再对模型进行受力分析。通过这种由抽象到具体的处理,学生很轻松就能理解并记住“惯性是物体保持原来运动状态不变的性质”,同时明白了“外力是改变物体运动状态的原因”。
又如,驻波的概念,驻波是由振幅、频率和传播速度都相同的两列相干波,在同一直线上沿相反方向传播时叠加而成的一种特殊形式的干涉现象。这个物理过程非常抽象,同学们很难想象出来,我们通过Flash演示这个干涉效果,非常直观,同学们一目了然;我们还用Matlab的绘图功能,由驻波的方程转化成直观的函数曲线,和前面的动画配合,同学们就很容易接受并理解这个过程。还有声音的传播、电场、磁场的分布等都可以通过Flash动画或Matlab仿真的形式直观反映在教学过程中,给学生以直观的视觉效果,教学效果比任何语言解释要来得更好。我们也鼓励学生自己动手做一些物理过程的仿真,增加了学生的学习兴趣,拓展了学生的空间想象力。
(三)建立开放式物理实验平台、模拟物理过程、仿真物理实验
随着高校招生规模的扩大,高等教育人才培养目标已经从精英教育转型为大众化教育,社会经济发展之快也需要能够尽快适应社会经济发展需求、具有扎实的理论和实践基础、富有创新能力和创新意识的复合型人才。这一转型对高校实验教学提出了新的挑战,实验教学工作成为衡量高校办学实力和人才培养质量的重要标志。为弥补实验教学资源的不足,为学生创造一个开放式的实验教学环境,可将信息技术手段与实验课程进行整合,从而提高学生学习的自主性和便捷性,这也是网络化教育的需求,是未来教学发展的方向。目前许多高校都在进行这方面的尝试,包括网络选课的实现、实验讲解录像的教学链接、教学资源库的建立、仿真软件的开发和使用等等。物理作为一门以观察和实验为基础的学科,通过与信息技术相结合,能够有效发展物理学的实验教学体系,加强物理实验的示范性,拓展实验教学空间。 中国地质大学(北京)物理实验中心将信息技术与实验物理课程整合,初步形成基于信息技术的课程教学链,努力提高开放式实验教学的质量。衡水学院物理与电子信息系已有两个开放实验室,为学生提供了实验和模拟仿真的平台,通过这个平台已有许多学生参加各种科技大赛并获得奖项。
(四)推动学生进行研究性学习,培养科学素养
21世纪是信息时代,知识的更新速度之快使得终身学习成为必要,所以能充分调动学生的学习兴趣和学习积极性的“研究性学习”成为一种很有效的学习方法。将现代信息技术应用于大学物理教学,既有利于激发学生的学习热情,又有利于培养学生大胆创新、百折不挠的创新意识和创新精神,更有利于培养学生的科学素养,形成积极的学习方法,为终身学习发展打下良好的基础。大学物理中的教学内容可以探究性学习形式引出,引导学生学习仿真软件,或让学生以小组的形式自己提出问题,自己完成对问题的仿真过程,这样的学习过程既增强了学生对物理知识的理解深度,又熟悉了学生对仿真软件的使用方法,学生通过自己查找、阅读、收集等环节,在自己提出问题又自主解决问题的过程中,既学到了知识又提高了自己的综合素质。
三、大学物理教学中引入现代信息技术应注意的问题
(一)提高物理教师的科学素养,发挥物理教师的创新思维
科学素养是指对科学知识、科学的研究过程和方法、科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度。创新思维是指以新颖独创的方法解决问题的思维过程,通过这种思维能突破常规思维的界限,以独特的视角去思考问题,提出与众不同的解决方案,从而产生新颖的、独到的、有社会意义的思维成果。只有提高了物理教师的科学素养,才能提高教师对信息技术的把控能力,充分发挥教师的创新思维,让信息技术成为辅助教学的良好方法和手段,丰富教学方法和形式,提高学生的学习兴趣,使枯燥的学习充满活力,使学生快乐积极地学习。
(二)提高物理教师的信息素养和信息技术操作技能
21世纪是信息时代,信息素养是每个公民生存和发展必备素养之一。信息素养是指一个人足够的元认知策略,能够指导其对信息的获取、评价和利用。只有提高了教师的信息素养,才能提高教师开发教学资源的能力,提高教师信息技术操作能力,熟练驾驭相关教学辅助软件,为创造灵活多样的教学氛围服务。对于新时期的物理教师,尤其要培养自身的信息素养,积极学习信息技术,灵活运用各种信息技术,不仅要掌握平时的常用的教学软件,学会制作各种电子教案和电子课件,使其服务于课堂教学以及实验教学,同时,还要积极运用网络技术,建立基于网络的物理教学。
(三)完善对物理教师的管理和培训机制
首先,将现代信息技术与物理和实验教学相结合不是一个简单组合拼凑,应该是一个优化、整合的过程,要做到统筹规划,建立完善的教学、实验管理体制。其次,要加强师资队伍建设,制订合理可行的学习和培训计划,提高教师的业务素质。最后,要加强教师教学监督工作,组成监督小组,随时随地参与到教学的各环节,经常听取学生和老师的意见,及时调整教学过程中出现的问题,以不断提高教学质量,高效合理地利用教学资源。
总之,在信息技术高度发展的今天,充分应用现代信息技术改善大学物理教学对物理教师和其他教育工作者来说既是机遇,又是挑战。现代信息技术为我们改善教学提供了丰富的操作空间,这就需要我们教育工作者主动学习现代信息技术,提高自身的信息素养和信息操作技能,只有这样才能优化教学资源,提高教学质量,把学生培养成具有科学素养、学习能力和创新能力的高素质人才。
[参考文献]
[1]章鸿.代教育技术中的现代信息技术应用[J].数字化用户,2013(11).
[2]蒋芸,王亚芳.基于信息技术的实验物理开放式教学的探索与实践[J].中国地质教育,2013(1).
[3]秦梅.应用信息技术创新高职物理实验教学[J].现代阅读,2012(9).
[4]靳辉.初中信息技术教学之我见[J].现代阅读,2012(11).
[5]高耀林.运用现代信息技术优化中学物理教学[J].信息化教学,2012(12).
[6]谢红梅,蓝孝帅.运用现代信息技术,改革大学物理实验教学[J].考试周刊,2011(62).
[7]孙秋华,赵言诚.互联网时代现代信息技术在基础教学中的应用[J].电化教育研究,2011(4).
[8]李腾,张晴,袁晓梅.基于信息化理念的大学物理教学[J].高校理科研究,2010(12).
[9]姜爱梅.信息技术与高中物理课程整合的教学实践[J].新疆师范大学学报:自然科学版,2007(9).
[关键词]大学物理 现代信息技术 改善教学
[作者简介]尹志会(1970- ),女,河北饶阳人,衡水学院物理与电子信息系,副教授,硕士,研究方向为物理教学、电磁场与电磁波。(河北 衡水 053000)
[课题项目]本文系河北省教育科学研究“十二五”规划2012年度专项课题“新课程背景下中学阶段有效开展综合科技实践活动,进行研究性学习的探究”的阶段性研究成果。(课题编号:1220248)
[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2014)05-0131-02
一、大学物理教学中引入现代信息技术的必要性
大学物理是我国高等院校理工科专业的基础必修课,教学目标是构架分析问题、解决问题的基本思路和方法,培养学生的科学素养,为后续专业课的学习打下扎实的理论基础。传统的大学物理教学主要依赖于教师的课堂讲授,学生课下自习完成作业。这种传授式的教学和接受式的学习弊端越来越明显,既不能提高学生的学习兴趣,也不能激发学生的学习热情,对培养学生的科学素养更是毫无益处。
现代信息技术主要是指以计算机为核心,以数字技术为基础,融合通信技术和传播技术,能处理、编辑、存储和呈现多种媒体信息的集成技术。21世纪信息技术日渐成熟,海量的信息通过互联网传播到世界的每个角落,在信息化高度发展的今天,信息技术已不应单纯地作为一门课程出现,它更应该成为学生学习的一种工具。对于求知欲强、精力旺盛的大学生而言,信息技术可以为大学物理教学和引导学生进行研究性学习提供有力的支持。
21世纪是知识经济时代,知识的更新速度之快使得终生学习成为必要,飞速发展的信息技术对人们的生活和学习的影响越来越大,使人们的生产、生活和学习方式都产生了巨大的变化。信息技术的主要作用在于:第一,能有效进行大量信息的储存与处理,使研究性学习过程更加方便、快捷、省时、省力;第二,信息技术作为以处理信息为中心的思维方式和操作工具已深深嵌入了人们的思维过程和认知过程中,使人们对学习的含义、性质和学习方式的认识都产生了质的变化;第三,信息技术也使得学习的课堂变成了开放式的大课堂,网络为我们构架了全球性的学习课堂和学习环境,可以足不出户地访问校外信息或与其他地域的人们进行交流。对大学物理而言,利用以计算机和网络为媒介的现代信息技术既能模拟物理过程和实验过程,又能使复杂的问题变得简单,使抽象的问题变得直观,使漫长或瞬时的物理过程变得可控和有序。这样既能增加物理内容的表现力,也能充分调动学生的学习积极性,激发学生的学习兴趣,还能帮助学生清晰地理解物理思想、物理方法、物理过程。所以,利用现代信息技术改善大学物理教学,促进学生进行研究性学习,对提高学生的学习主动性和积极性起到了良好的作用。同时,利用现代信息技术有助于实现分层次教学,为学生提供充足的选择学习内容的空间,尽可能地使每个学生根据自己的兴趣和爱好,利用自己的课余时间学习自己感兴趣的学科知识,也能给优秀的学生提供发展自己的机会。
二、现代信息技术在大学物理教学中发挥的作用
(一)增加课堂容量,丰富学习内容,提高学生对物理课程的学习兴趣
传统的教学过程中,教师经常要花较多的时间去板书,尤其是画图时用的时间则更多而且不准确,难以提高课堂效率。将信息技术结合到教学中就很容易解决这个难题。教师提前将与本节课教学内容相关的各种信息,如文本、公式、图片、视频、声音、动画等整理成教学课件,上课时鼠标一点就可清晰准确地显示出来,这样既能给学生多种感官刺激,提高学生的学习兴趣,又能使教师从许多重复的备课、教学工作中解脱出来,省出的时间可用来讨论教学重点、难点,补充相关的课外知识或本学科的前沿知识,开拓学生的视野。如在讲振动和波时,教师可以用学生学过的matlab仿真软件,利用其绘图功能很方便地展示出振动图形或波函数的形式,将很抽象难以描述的振动和波动直观地展示出来,比用语言描述要清晰得多。
(二)将抽象的物理概念形象化,帮助学生理解掌握
大学物理中的许多概念、定理、定律都比较抽象,生活中的经验容易理解,而将经验转化成抽象的物理术语却很难。比如惯性的概念,同学们都能理解汽车突然刹车时人为什么会向前倾,汽车突然加速时人为什么会向后仰,但抽象出惯性的概念却不容易接受。教学中可以先引入一段汽车启动或刹车的视频或动画,然后抽象为模型,再对模型进行受力分析。通过这种由抽象到具体的处理,学生很轻松就能理解并记住“惯性是物体保持原来运动状态不变的性质”,同时明白了“外力是改变物体运动状态的原因”。
又如,驻波的概念,驻波是由振幅、频率和传播速度都相同的两列相干波,在同一直线上沿相反方向传播时叠加而成的一种特殊形式的干涉现象。这个物理过程非常抽象,同学们很难想象出来,我们通过Flash演示这个干涉效果,非常直观,同学们一目了然;我们还用Matlab的绘图功能,由驻波的方程转化成直观的函数曲线,和前面的动画配合,同学们就很容易接受并理解这个过程。还有声音的传播、电场、磁场的分布等都可以通过Flash动画或Matlab仿真的形式直观反映在教学过程中,给学生以直观的视觉效果,教学效果比任何语言解释要来得更好。我们也鼓励学生自己动手做一些物理过程的仿真,增加了学生的学习兴趣,拓展了学生的空间想象力。
(三)建立开放式物理实验平台、模拟物理过程、仿真物理实验
随着高校招生规模的扩大,高等教育人才培养目标已经从精英教育转型为大众化教育,社会经济发展之快也需要能够尽快适应社会经济发展需求、具有扎实的理论和实践基础、富有创新能力和创新意识的复合型人才。这一转型对高校实验教学提出了新的挑战,实验教学工作成为衡量高校办学实力和人才培养质量的重要标志。为弥补实验教学资源的不足,为学生创造一个开放式的实验教学环境,可将信息技术手段与实验课程进行整合,从而提高学生学习的自主性和便捷性,这也是网络化教育的需求,是未来教学发展的方向。目前许多高校都在进行这方面的尝试,包括网络选课的实现、实验讲解录像的教学链接、教学资源库的建立、仿真软件的开发和使用等等。物理作为一门以观察和实验为基础的学科,通过与信息技术相结合,能够有效发展物理学的实验教学体系,加强物理实验的示范性,拓展实验教学空间。 中国地质大学(北京)物理实验中心将信息技术与实验物理课程整合,初步形成基于信息技术的课程教学链,努力提高开放式实验教学的质量。衡水学院物理与电子信息系已有两个开放实验室,为学生提供了实验和模拟仿真的平台,通过这个平台已有许多学生参加各种科技大赛并获得奖项。
(四)推动学生进行研究性学习,培养科学素养
21世纪是信息时代,知识的更新速度之快使得终身学习成为必要,所以能充分调动学生的学习兴趣和学习积极性的“研究性学习”成为一种很有效的学习方法。将现代信息技术应用于大学物理教学,既有利于激发学生的学习热情,又有利于培养学生大胆创新、百折不挠的创新意识和创新精神,更有利于培养学生的科学素养,形成积极的学习方法,为终身学习发展打下良好的基础。大学物理中的教学内容可以探究性学习形式引出,引导学生学习仿真软件,或让学生以小组的形式自己提出问题,自己完成对问题的仿真过程,这样的学习过程既增强了学生对物理知识的理解深度,又熟悉了学生对仿真软件的使用方法,学生通过自己查找、阅读、收集等环节,在自己提出问题又自主解决问题的过程中,既学到了知识又提高了自己的综合素质。
三、大学物理教学中引入现代信息技术应注意的问题
(一)提高物理教师的科学素养,发挥物理教师的创新思维
科学素养是指对科学知识、科学的研究过程和方法、科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度。创新思维是指以新颖独创的方法解决问题的思维过程,通过这种思维能突破常规思维的界限,以独特的视角去思考问题,提出与众不同的解决方案,从而产生新颖的、独到的、有社会意义的思维成果。只有提高了物理教师的科学素养,才能提高教师对信息技术的把控能力,充分发挥教师的创新思维,让信息技术成为辅助教学的良好方法和手段,丰富教学方法和形式,提高学生的学习兴趣,使枯燥的学习充满活力,使学生快乐积极地学习。
(二)提高物理教师的信息素养和信息技术操作技能
21世纪是信息时代,信息素养是每个公民生存和发展必备素养之一。信息素养是指一个人足够的元认知策略,能够指导其对信息的获取、评价和利用。只有提高了教师的信息素养,才能提高教师开发教学资源的能力,提高教师信息技术操作能力,熟练驾驭相关教学辅助软件,为创造灵活多样的教学氛围服务。对于新时期的物理教师,尤其要培养自身的信息素养,积极学习信息技术,灵活运用各种信息技术,不仅要掌握平时的常用的教学软件,学会制作各种电子教案和电子课件,使其服务于课堂教学以及实验教学,同时,还要积极运用网络技术,建立基于网络的物理教学。
(三)完善对物理教师的管理和培训机制
首先,将现代信息技术与物理和实验教学相结合不是一个简单组合拼凑,应该是一个优化、整合的过程,要做到统筹规划,建立完善的教学、实验管理体制。其次,要加强师资队伍建设,制订合理可行的学习和培训计划,提高教师的业务素质。最后,要加强教师教学监督工作,组成监督小组,随时随地参与到教学的各环节,经常听取学生和老师的意见,及时调整教学过程中出现的问题,以不断提高教学质量,高效合理地利用教学资源。
总之,在信息技术高度发展的今天,充分应用现代信息技术改善大学物理教学对物理教师和其他教育工作者来说既是机遇,又是挑战。现代信息技术为我们改善教学提供了丰富的操作空间,这就需要我们教育工作者主动学习现代信息技术,提高自身的信息素养和信息操作技能,只有这样才能优化教学资源,提高教学质量,把学生培养成具有科学素养、学习能力和创新能力的高素质人才。
[参考文献]
[1]章鸿.代教育技术中的现代信息技术应用[J].数字化用户,2013(11).
[2]蒋芸,王亚芳.基于信息技术的实验物理开放式教学的探索与实践[J].中国地质教育,2013(1).
[3]秦梅.应用信息技术创新高职物理实验教学[J].现代阅读,2012(9).
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[5]高耀林.运用现代信息技术优化中学物理教学[J].信息化教学,2012(12).
[6]谢红梅,蓝孝帅.运用现代信息技术,改革大学物理实验教学[J].考试周刊,2011(62).
[7]孙秋华,赵言诚.互联网时代现代信息技术在基础教学中的应用[J].电化教育研究,2011(4).
[8]李腾,张晴,袁晓梅.基于信息化理念的大学物理教学[J].高校理科研究,2010(12).
[9]姜爱梅.信息技术与高中物理课程整合的教学实践[J].新疆师范大学学报:自然科学版,2007(9).