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1培养学生的探索和创新精神——谈谈计算机辅助教学(CAI)在研究式物理教学中的应用上海市洋泾中学肖斌众所周知,物理教学的任务是力图用一套相对稳定的模式和普遍适用的理论来描写一个物理系统,并且能根据系统的起始时刻的条件来定性或定量的地预测物理系统的运动的变化。在物理学习中,学生能记忆的往往是表面情景及有关秩序性、因果性相互作用的表象,而对一个物理知识点的理解总是受当时的学习方法和教学手段的限制和制约。如果说,正确的教学方法是教师对教学规律的自觉运用,那么,有效的教学手段和学习形式相结合就是各种教学媒体的积极综合。在实际的教学过程中,如果能利用现代教学手段——多媒体教育技术,特别是计算机技术;并且应用到能充分调动学生积极主动性的“研究式”课程中,往往能达到事半功倍的效果。首先谈谈计算机辅助物理教学的特点。由于物理教学的自身特点,应用计算机辅助物理教学对于解决重点、难点问题的分析,启发学生的兴趣,快速有效的建立物理模型,提高教学效率和效果,培养学生解决实际问题的能力和创新精神,有它独特的优越性。:(1)抽象内容形象化,激发学习兴趣。物理学是研究物质运动和变化的科学,在某些方面,用传统的教学手段不易表现物理学中的“动”和“变”的特点。在物理教学中有很多难理解、抽象的概念,如力学中的“功和能”的概念以及“平行四边形法则”,电磁学中的电场、磁场概念,光学中的干涉、衍射等,单凭语言是不易讲清楚的。还有一些实验室无法做的实验,如“光电效应”等,教师只能用语言讲光电子的产生过程,学生无法看见光电子的产生和运动,这样就影响了教学效果。若采用计算机辅助物理教学,就可以用程序在屏幕上模拟光电效应的过程,就会使很多传统教学无法表现的现象更生动、更形象地得以实现,提高了教学效果,促进了学生学习的积极性。同时,利用计算机的图形功能,能够教好的把抽象的教学内容通过图形形象地描绘出来,扩大了信息的传输量。如可以用计算机显示合力与分力的连续变化过程,用计算机显示布郎运动和电子衍射实验等,都能获得令人满意的效果。(2)实现“研究式”教学,调动学习的积极性,培养学生的探索和创新精神。中学物理教学过程与其他学科的教学过程有所不同,其突出的特点之一是:通过物理课程的教学,逐步培养学生具有一定的探索和创新精神,也就是说,教学过程不单纯以“承受知识”的活动为主,而且要辅之以“探索知识”的活动,不但发展一般运用知识的能力,还要发展高层次的能力——创造力。在物理教学过程中,减少学生对教师的依赖,按教学阶段逐步发展学生的独立思考、独立活动能力,这是学生进行探索性认识活动的客观要求。但在以往的传统教学中,往往以教师为中心,学生的探索性的认识活动难以开展。在计算机辅助教学中,可利用计算机来向学生提出问题、分析问题,从而解决问题,引导学生遵循教学思路掌握所学内容,通过屏幕显示,逐步引导。在课件的编制过程中,可以采用增添的方法,逐步形成完2整的概念,给学生以探索思考的机会。如在“力的等效替代”课件的编制中,可以先给出一般的概念,然后按内容逐步深入;又如在“单摆”课件的编制中,对于摆球的受力情况,可以事先设置多各“按纽”,让学生自己从“合力”、“向心力”等多各角度来分析,并用计算机当场演示“合力”、“向心力”及各分力的实时变化。这样学生可以边学习,边思考,边作图,边显示,达到开发智力、培养学生探索精神的目的。(3)学与练融为一体,提高了教学效率。例如“力的等效替代”这一内容,学生学起来感到非常枯燥,往往错误的认为只要掌握”平行四边形法则”就可以了,容易忽略一些关键的问题。在“力的等效替代”课件的编制中,采用了人机对话方式,学生与计算机之间有频繁的信息交流活动。期间随着教师有意识的提问,各类问题层层深入,使学生始终处于比较紧张的环境中,必须集中注意力才行,这样就大大提高了学习效率。(4)减轻教师的负担,避免重复性的劳动。一个良好的计算机课件,可以提供多数的教师使用,因而可以节省很多教学的劳力和时间,使教师有时间去从事教学研究活动。对于有危险性的或实验有困难的教材,计算机辅助教学更表现出其独特的特点。如“光电效应”、卢瑟福的a粒子散射实验的模型、原子核衰变模拟实验等。其次,计算机辅助“研究式”物理教学始终是围绕着计算机与学生的信息交流“对话”而开展的。其信息流程如图所示:计算机学生注意反馈决策选择课题呈现信息关注信息提出疑问问反应结束判断与反馈3再次,计算机辅助“研究式”物理教学,在形式上又可分为课堂演示和辅助实验两部分,主要可归纳为如下几方面:(1)利用计算机信息处理和反馈速度快的特点,通过频繁地“人机对话”,指导学生学习一些普遍感到困难的物理内容,如密度、矢量的变化和应用、电压等概念。这种方式信息反馈快,有利于因材施教。(2)演示程序。即利用计算机显示图形,把抽象的物理概念或物理过程形象地演示出来,弥补了常规演示的不足,如电力线的分布、波的叠加、力的等效替代和“平行四边形法则”、“单摆”中对于摆球的受力情况等。栩栩如生的画面能激发学生的兴趣和积极性,获得更多的感性认识。加深了感知程度,提高了学生动态思维的能力,物理概念的抽象性降低了,而物理规律却牢牢地印刻在学生的脑海里。(3)模拟演示。以已有的物理规律和物理事实为依据,在一定的理论模型上用图象或数据反映真实物理世界的一种模式。如卢瑟福的a粒子散射实验的模型、原子核衰变模拟实验等。如利用计算机来模拟核裂变的内容,可以看到核裂变时不断有能量释放,使学生有身临其境的感觉。具有省时、省费用、安全、不受客观条件限制却能达到效果等特点。(4)试验辅助。即可模拟实验,也可帮助学生分析实验,进行数据处理。在用于分析实验结果的方式中,可使教学实验带有一定的研究性实验的成分。(5)建立物理模型。如用计算机来模拟交流电对电容的充放电过程,可以看到电子在电力场的作用下,在正负极板间不断的运动和变换,这是用常规的实验无法实现的。在一定的范围内,直观、具体、甚至是夸张的模型能协助学生化抽象为具体,逐步建立起一个物理模型,最大限度的发挥学生的创制力和想象力。最后,值得指出的是,尽管计算机辅助“研究式”物理教学有其显著的特点,但传统的教学方式仍居重要的、不可替代的地位。计算机辅助物理教学,只有在“以学生为主,以学生发展为本”的素质教育思想的指导下,通过教师对课件、教案的精心设计和各种有效教学手段的相互综合、灵活运用,才能发挥其教学的最大功效,才能真正提高学生的整体素质,培养学生的综合能力及创新精神。
本文标题:培养学生的探索和创新精神
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