楊寧選　曹海賓　孫茂珠

(石河子大學(xué)理學(xué)院物理系　新疆 石河子　832000)

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信息技術(shù)與原子物理教學(xué)整合探究*

楊寧選曹海賓孫茂珠

(石河子大學(xué)理學(xué)院物理系新疆 石河子832000)

隨著素質(zhì)教育的發(fā)展和教育信息現(xiàn)代化的要求，以多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)已經(jīng)在高校課程教學(xué)中逐漸普及.本文從一名普通高校教師的角度，探討了在信息環(huán)境下原子物理課程教學(xué)如何適應(yīng)信息環(huán)境的巨大變化和高速發(fā)展，充分利用信息技術(shù)，利用MOOC,微課等信息手段切實提高原子物理教學(xué)效果，結(jié)合自身教學(xué)實踐，對信息技術(shù)與原子物理教學(xué)的整合進(jìn)行了思考，提出了一些方法和建議，以供參考交流.

信息技術(shù)原子物理教學(xué)整合教學(xué)實踐

信息化是21世紀(jì)的標(biāo)志，是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的趨勢.以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)為核心的信息技術(shù)已成為拓展人類思維的工具，尤其是信息技術(shù)日趨成熟，對我們的工作和生活產(chǎn)生了巨大影響，人們獲取知識的途徑也越來越多.推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合，已經(jīng)成為高校教育教學(xué)課程改革的新視點[1～4].

所謂“信息技術(shù)與原子物理教學(xué)整合”是指在原子物理教學(xué)過程中，以信息技術(shù)為先導(dǎo)，以系統(tǒng)論和教育技術(shù)理論為指導(dǎo)，把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)信息資源信息方法、課程資源有機(jī)地結(jié)合起來，以實現(xiàn)原子物理課程教學(xué)目標(biāo)，完成相應(yīng)物理學(xué)課程教學(xué)任務(wù)的一種新的教學(xué)方式[5～8].信息技術(shù)作為一種工具融入到原子物理課程的有機(jī)整體中，從而使各種教學(xué)資源、各個教學(xué)要素和教學(xué)環(huán)節(jié)經(jīng)過信息技術(shù)工具的整理組合，相互融合，達(dá)到整體優(yōu)化，以實現(xiàn)高效的課程目標(biāo).其宗旨是通過在物理學(xué)教學(xué)中有效地學(xué)習(xí)和使用信息技術(shù)，將知識的表達(dá)多媒化，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式、教師教學(xué)方式的變革，為學(xué)生的多樣化學(xué)習(xí)創(chuàng)造環(huán)境，使信息技術(shù)真正成為學(xué)生認(rèn)知探究和解決問題的工具，培養(yǎng)學(xué)生良好的信息素養(yǎng)及利用信息技術(shù)自主探究、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生自主、協(xié)作的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的態(tài)度和能力.

1　信息技術(shù)與原子物理教學(xué)整合的優(yōu)點

計算機(jī)多媒體技術(shù)是現(xiàn)代教育技術(shù)中一種重要的形式，把它應(yīng)用于物理教學(xué)中，有著傳統(tǒng)教學(xué)不可比擬的優(yōu)勢，其表現(xiàn)為：(1)多媒體技術(shù)表現(xiàn)手法多種多樣，既有聲音又有圖像；(2)能將教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的多樣性展示出來；(3)能克服宏觀和微觀，時間和空間的限制，將事物與現(xiàn)象的演變過程再現(xiàn)于課堂，幫助學(xué)生掌握事物與現(xiàn)象的本質(zhì)，從而取得良好的教學(xué)效果；(4)多媒體技術(shù)蘊(yùn)涵信息資源豐富，為物理教學(xué)提供巨大的信息資源；(5)多媒體技術(shù)為學(xué)生提供了自主、探究和互動學(xué)習(xí)的平臺，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力提供了堅強(qiáng)的保障.

2　信息技術(shù)與原子物理教學(xué)整合的途徑

信息技術(shù)與物理教學(xué)的整合，一是信息技術(shù)要進(jìn)入物理課堂，使之成為課堂的有機(jī)組成部分；二是物理教學(xué)要采用信息技術(shù)，用信息技術(shù)去整合教學(xué)過程[9].

2.1利用多媒體課件模擬物理演示實驗

原子物理的發(fā)展始于19世紀(jì)末人類關(guān)于X射線和發(fā)現(xiàn)電子的兩個實驗.其后，原子物理的發(fā)展一直離不開實驗.原子物理研究的對象是原子及原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其半徑只有1 nm.學(xué)生接受起來非常吃力，如何讓學(xué)生能夠直觀地了解微觀世界的知識?用多媒體輔助原子物理學(xué)教學(xué)，清晰、形象地模擬具體的過程或展示相關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如多電子原子的譜線躍遷、粒子的散射過程.

2.2復(fù)雜物理現(xiàn)象及過程的展示

在物理教學(xué)中，對許多復(fù)雜物理現(xiàn)象及過程，用語言文字有時很難講清楚，學(xué)生也很難想象出具體的情景，但是如果利用多媒體技術(shù)就能變靜為動、變難為易.如原子物理中有時需要做相關(guān)圖形，例如一維、二維，甚至三維的圖像，這樣就會占用教師講解的時間.多媒體教學(xué)避免了圖像不準(zhǔn)確的問題，也避免了學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)心理.

2.3抽象物理概念及規(guī)律的剖析

抽象物理概念及規(guī)律學(xué)生難于理解，利用多媒體技術(shù)，可以變抽象概念和規(guī)律為具體和直觀的現(xiàn)象和形態(tài)，便于學(xué)生理解.如在原子物理教學(xué)中，經(jīng)常會給出大量復(fù)雜的圖形，比如原子光譜，而且可以展示動態(tài)的效果.又如外磁場對原子的作用過程,采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，需要大量的時間來畫圖和板書，既增大了教師的工作量，又浪費(fèi)了時間,如果是多媒體教學(xué)，教師可在課前把相關(guān)復(fù)雜的圖畫和板書做成圖片及動畫效果的課件，在課堂上直接播放，就可以大大增加課堂容量，節(jié)省大量時間，提高教學(xué)效率.

2.4了解學(xué)科發(fā)展最新動態(tài)及相關(guān)歷史

原子物理學(xué)是物理學(xué)其中一個分支，它是在力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)進(jìn)一步發(fā)展而成的.原子物理學(xué)的發(fā)展無論對于物理學(xué)科還是整個社會都會帶來推動作用.利用多媒體技術(shù)，展示相關(guān)過程中有貢獻(xiàn)的物理學(xué)家的圖片、視頻等，有助于學(xué)生了解原子物理學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)及原子物理學(xué)對于社會進(jìn)步做出的貢獻(xiàn).

2.5利用多媒體技術(shù)創(chuàng)設(shè)問題 激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

問題情境的創(chuàng)設(shè)其目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生有效地解決問題.此類課件呈現(xiàn)出虛擬的物理情境，為學(xué)生提供一個探索解決問題的空間，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維.原子物理是一門以近代實驗為基礎(chǔ)，以假設(shè)作為理論引導(dǎo)，在相關(guān)定理和定律的框架下以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推導(dǎo)作為工具的課程.在原子實際教學(xué)中，相關(guān)概念、相關(guān)空間模型引入以及數(shù)學(xué)知識缺乏使得學(xué)生覺得難以理解，且不易勾勒相關(guān)立體模型.如果采用多媒體課件，演示相關(guān)空間模型，且用伴隨聲音的動畫來展示，既有利于相關(guān)抽象過程的展示，且有時可以用動態(tài)形式來驗證分析的結(jié)果.如此這樣，一下就能激發(fā)學(xué)生探索的熱情，從而調(diào)動學(xué)生對原子物理學(xué)習(xí)的積極性.

3　教學(xué)改革措施

3.1引入MOOC教學(xué)模式

和傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式相比較，MOOC教學(xué)模式具有顯著的優(yōu)勢[10].首先，MOOC課程的授課教師教學(xué)水平高，對知識點深度、廣度的認(rèn)識深刻，課件形式簡單但內(nèi)容豐富，每個視頻均為一個完整知識點的教學(xué)過程.學(xué)習(xí)者可以選擇在自己最高效的時間進(jìn)行學(xué)習(xí).其次，MOOC可以通過大型開放式網(wǎng)絡(luò)，使用客觀、自動化的線上學(xué)習(xí)評價系統(tǒng)，實現(xiàn)與學(xué)習(xí)者的互動與回應(yīng).再次，教師可以借助MOOC教學(xué)平臺在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，使教師能隨時掌握每個學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，并通過開放式網(wǎng)絡(luò)及時提供反饋指導(dǎo)和學(xué)習(xí)資源，使得師生之間的交流互動快速而便捷.

3.2引入微課教學(xué)模式

所謂微課，又名微型課堂教學(xué)視頻，是指以視頻為主要載體，明確學(xué)生所應(yīng)掌握的學(xué)習(xí)目標(biāo)，圍繞一個知識點(重點、難點、疑點)或一個教學(xué)環(huán)節(jié)而開展的教與學(xué)的活動[11～14].在教學(xué)內(nèi)容上，以知識點為單位，以學(xué)生視域為基礎(chǔ)創(chuàng)建視頻、過關(guān)測驗和小實驗，以兼顧不同學(xué)生個性化的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法，實現(xiàn)互動與游戲化學(xué)習(xí).在教學(xué)長度上，一般不超過15分鐘，易于吸引學(xué)生的注意力.在教學(xué)形式上，強(qiáng)調(diào)片段化、碎片化，數(shù)據(jù)量小，便于網(wǎng)絡(luò)傳輸分享，有利于自主學(xué)習(xí).在教學(xué)過程上，強(qiáng)調(diào)知識與思維的可視化與動態(tài)展示，主要用于幫助學(xué)生完成某個知識概念的理解與建構(gòu).在教學(xué)資源上，除了教學(xué)講解外，還包括與該知識點有關(guān)的課程習(xí)題、教師點評和學(xué)生反饋等教學(xué)資源.

3.3多媒體課件與板書的合理結(jié)合

教學(xué)課堂上，PPT課件已經(jīng)成了授課過程中不可或缺的資料.PPT課件信息量大、內(nèi)容豐富，集文字、圖像、動畫、視頻于一體，給學(xué)生以感官上的刺激.但是，PPT容易忽略細(xì)節(jié)，學(xué)生來不及做筆記，而內(nèi)容像看電影一樣一掃而過，對于大多數(shù)學(xué)生來說，印象不深，前后內(nèi)容不連貫，不利于教學(xué)過程的繼續(xù).因此，在使用PPT的過程中，不能忽略傳統(tǒng)板書的作用.板書是教師在課堂上自由發(fā)揮的領(lǐng)地.根據(jù)教學(xué)過程的需要，將貫穿每次課的主要公式和概念有序合理地寫到黑板上，便于學(xué)生理解、記憶，分清重點、難點，對主要內(nèi)容一目了然.對每一堂課，我們都要合理設(shè)計，靈活地使用PPT和板書，取利棄弊、各展所長、互為補(bǔ)充.

3.4Flash動畫與演示實驗結(jié)合

PPT和Flash上的動畫和視頻可以在一定程度上拓寬視野，加深對物理現(xiàn)象和規(guī)律的理解.但這些素材都是提前錄制好的，實驗不身臨其境，是很難觸及本質(zhì)的，印象也不深刻.因此，在教學(xué)過程中適當(dāng)開放演示實驗室，讓學(xué)生親自動手，體會物理實驗過程.

4　信息技術(shù)與物理教學(xué)整合中應(yīng)注意的幾個問題

(1)多媒體課件要注意科學(xué)性.由于原子物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，因此在容易出現(xiàn)問題的課件設(shè)計與制作中，特別要把科學(xué)性放在首位.

(2)多媒體課件要注意實用性.“整合”的目的是為提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，不是擺花樣，因此在整合實驗時，要講究實用性，不能脫離實際，要把教學(xué)質(zhì)量提上去，這種整合才是真正有意義的.

(3)多媒體教學(xué)為學(xué)生提供了十分清晰的直觀材料，有助于學(xué)生思維活動的培養(yǎng).但是這種直觀形式也會成為一種限制，學(xué)生正常的思維活動受到影響，學(xué)生會產(chǎn)生依賴性，形成思維的惰性.單純的多媒體教學(xué)，長期使用會挫傷學(xué)生思考的主動性，大大限制了學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)揮.

(4)教師在使用信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)時，不能總用課件替代真實的物理實驗.用課件模擬物理實驗，學(xué)生在觀看動畫的過程中僅僅學(xué)習(xí)了知識的表象，缺乏真正的感知活動.甚至有的學(xué)生會覺得課件中模擬的實驗現(xiàn)象和結(jié)果都是老師為了教學(xué)需要而設(shè)計的，缺乏可信性.這樣的實驗就喪失了它應(yīng)有的功能，教學(xué)效果也不會很理想，更重要的是不利于學(xué)生動手、實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).

(5)教師不能利用課件進(jìn)行“灌輸式”教學(xué)，不能把信息技術(shù)作為演示工具來使用，在教學(xué)活動中用課件簡單地替代板書.例如，上課時只是通過課件清楚地說明講解的知識結(jié)構(gòu)，加快了教學(xué)節(jié)奏，增加了教學(xué)容量.也有很多教師利用多媒體課件，形象地演示其中某些難以理解的內(nèi)容或用圖表、動畫等展示動態(tài)的變化過程和理論模型等，起到強(qiáng)化教學(xué)重點或幫助學(xué)生突破一些教學(xué)難點的作用.但是信息技術(shù)的參與并沒有使教學(xué)模式和教學(xué)方法得到根本的改變，學(xué)生仍然處于被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性沒有得到體現(xiàn)，整個教學(xué)過程還是“灌輸式”的.

總之，隨著計算機(jī)多媒體技術(shù)在教學(xué)中的逐步應(yīng)用，信息技術(shù)與原子物理學(xué)科的整合勢在必行，只有我們在教學(xué)實踐中恰當(dāng)?shù)乩谜n件，才能使“整合”的優(yōu)勢突現(xiàn)出來.

1何克抗.信息技術(shù)與課程深層次整合的理論與方法.電化教育研究,2015(1)

2李子運(yùn),李芒,陳維嘉.信息技術(shù)與課堂教學(xué)的整合.中國遠(yuǎn)程教育,2001(5)

3顧衛(wèi).建構(gòu)主義教學(xué)理論在信息技術(shù)課程整合中的應(yīng)用.中國教育技術(shù)裝備,2004(5)

4史琴.淺談信息技術(shù)與課堂教學(xué)整合的一些思考.現(xiàn)代交際,2015(2)

5郭振華.原子物理學(xué)課程的教學(xué)改革與實踐.物理,2002(9)

6柴花斗.原子物理學(xué)教學(xué)探究.長春教育學(xué)院學(xué)報,2015,31(9)

7徐國亮.創(chuàng)設(shè)基于信息技術(shù)的原子物理學(xué)習(xí)情境.許昌學(xué)院學(xué)報,2010,29(5)

8林秀瑜.泛在學(xué)習(xí)環(huán)境下微課的學(xué)習(xí)模式與效果研究.中國電化教育,2014(6)

9胡峰.淺析多媒體技術(shù)在原子物理教學(xué)中的利與弊.佳木斯教育學(xué)院學(xué)報,2014(2)

10姜偉,陳志剛,楊娜.信息環(huán)境下大學(xué)物理教學(xué)改革.中國管理信息化,2015,18(22)

11徐梅丹,蘭國帥,孟召沖,等.微課ACTSER教學(xué)模式設(shè)計與應(yīng)用.中國教育信息化, 2014(22)

12王竹立.微課勿重走“課內(nèi)整合”老路——對微課應(yīng)用的再思考.遠(yuǎn)程教育雜志, 2014(9)

13徐穎麗.將微課引入現(xiàn)實課堂教學(xué)的探索.課程教育研究,2013(7)

14胡征.基于翻轉(zhuǎn)課堂的高校教學(xué)模式研究.現(xiàn)代教育科學(xué),2015(11)

Study on Integration of Information Technology and Atomic Physics Teaching

Yang NingxuanCao HaibinSun Maozhu

(Department of Physics, College of Science, Shihezi University, Xinjiang,Shihezi832003)

With the requirement of the modernization of education information, the information technology based on multimedia technology and network technology has been gradually popularized in the teaching of college courses. The paper discusses how to adapt to the great changes of information environment of atomic physics teaching in the information environment. Using MOOC, micro-lecture and other information means to effectively improve the teaching effect of atomic physics. Combining with the teaching practice, the integration of information technology and atomic physics teaching has been carried on, Some methods and suggestions are put forward for reference.

information technology; teaching integration of atomic physics; educational practice

楊寧選(1981-)，男，碩士，講師，主要從事物理教育教學(xué)研究.

2016-01-11)

*石河子大學(xué)優(yōu)秀青年科技人才培育計劃項目,項目編號：2013ZRKXYQ09