中学物理计算机辅助课堂教学模式初探

1、中学物理计算机辅助课堂教学模式初探舒信隆（华东师范大学物理系 200062） 摘要 本文主要依据现代教育理论，就构建中学物理计算机辅助课堂教学模式的意义、中学物理计算机辅助课堂教学模式的界定以及开展中学物理计算机辅助课堂教学模式的教学程序等问题进行探讨。 关键词 计算机多媒体技术、教学模式、教学程序、教学案例。 一、中学物理计算机辅助课堂教学模式的界定高速发展的现代社会需要学校培养具有“创造型”、“综合型”的人才。为此，现代教育理念十分强调通过学校教育来培养学生的“创新意识”和“实践能力”，竭力倡导教育应以“学生为本”，以“学生发展为本”，即现代教育过程应努力为学生的学习创设良好的学习环境，使

2、学生通过建立在协作交流基础上的自主学习，去发现知识、理解知识并通过意义建构形成自己的认知结构，进而在获取知识的同时发展学生多方面的能力。也就是说，情景、协作、会话和意义建构是构建现代教育过程十分重要的教学要素。随着现代教育技术的不断发展，充分利用计算机多媒体技术的优势，构建基于计算机多媒体技术的中学物理计算机辅助课堂教学模式，是实现具有上述教学要素的现代教育过程的有效途径之一。所谓中学物理计算机辅助课堂教学模式，就是依据现代教学理念，通过综合运用以计算机多媒体等技术为核心的现代教学技术，使物理教学手段、教学资源多样化，以此带动物理教学组织形式、教学方法的多样化，进而促进物理教学过程中信息交流、

3、认知方式的多元化，最终实现物理教学目标的多元化。二、中学物理计算机辅助课堂教学模式的教学程序符合现代教育理念的中学物理计算机辅助课堂教学模式的基本教学程序主要有以下几个教学环节组成： 设疑激趣 讨论猜想 探究发现 意义建构 应用创造 1、设疑激趣。 这一教学环节的主要任务是：通过营造具有“疑”“趣”“难”特征的问题情景，使学生在认知结构上产生知与不知的矛盾，感到自己知识锁链上的脱节，形成较为稳定的学习动机。实施这一教学环节应采取的教学策略是：充分运用计算机多媒体技术，通过联系生产、生活实际，选择即贴近生活又具有时代气息的事例，以图文并茂、形象生动且有利于学生内心体验的表现手法，向学生展示具有“

4、疑”“趣”“难”特征的问题情景，以激发学生学习物理知识的兴趣。衡量这一教学环节达标的要求是：所创设的问题情景不仅应符合认知客体所具有的主要特征，同时也应符合认知主体的认知水平，即应能使学生心理亢奋，产生强烈的求知欲，并将这求知欲转化为学习的动力。2、讨论猜想。这一教学环节的主要任务是：通过创设能多视角引发学生思维的学习情景，使学生在对学习材料进行初步分析、整理后，运用有意义的猜想，提出初步的探究问题的方案（主要包括：研究思路、选材、建模和具体操作方法等）。实施这一教学环节应采取的教学策略是：通过多视角地为学生自主探索创设可引发发散性思维的学习情景，使之通过协作交流的方式进行科学猜想，以制定出初

5、步的探究问题的方案。衡量这一教学环节达标的要求是：所创设的学习情景，能为学生进行发散思维提供尽可能宽畅的想象空间。此外，对探索方案的讨论，应充分体现“以学生为本”的教学策略，以此培养学生的自主学习能力、想象力和初步的科学研究的思维方法。3、探究发现。这一教学环节的主要任务是：在前面讨论猜想的基础上，通过营造能按照不同方案进行自主探索研究的学习环境，使学生经过自主的或协作基础上的操作、观察，来感知现象、建立表象，并通过分析、判断等思维过程，形成对物理现象和规律的初步认识。实施这一教学环节应采取的教学策略是：在探究过程中，应充分利用各种媒体手段（比如，计算机对多种媒体信息的智能化展示、计算机的网上

6、搜索、课堂演示实验、学生随堂实验、实物展示等），并采用研究性教学方法，以实现重“过程”和重“能力”培养的现代教学理念。衡量这一教学环节达标的要求是：所营造的探究问题的物理情景，应有利于通过学生自主的观察与操作去加深对物理现象和过程的理解，进而形成初步的物理表象，培养学生初步的科学能力和体会科学方法和科学创新精神。4、意义建构。 这一教学环节的主要任务是：针对在探究过程中以建立的物理表象，使学生通过与学习伙伴的协作交流，对研究对象进行更深入的思维加工，以形成较为完整的认知结构，并领悟出其中所蕴藏的科学方法以及辨证唯物主义思想。 实施这一教学环节应采取的教学策略是：充分利用计算机的高超编辑和再现功

7、能，依据研究客体的主要特征，结合学习者的认知水平，通过对相关媒体信息进行微观过程宏观化、瞬变过程定格化等特技的处理，创设基于自主探究且有利于意义建构的良好学习情景。让学生在主动参与、内心体验的基础上，对感知的物理现象，经过科学的抽象，形成物理概念或物理规律。 衡量这一教学环节达标的要求是：所选用的媒体能为意义建构创设变抽象为具体、变静态为动态的学习情景，且能进一步深化学生在实践探索中所获得的内心体验。此外，所选用的教学方法，应能充分体现“以学生发展为本”的现代教学理念。5、应用创造。 这一教学环节的主要任务是：在以营造好的应用知识、创新知识的学习情景中，使学生通过联想、迁移等思维方式，促进其认

8、知结构的进一步完善。此外，使学生通过创新思维，并经历创新设计等实践活动，使其认知结构得到进一步的扩展。实施这一教学环节应采取的教学策略是：针对以创设好的需要解决问题的情景，通过对应用对象结构的合理解剖与展示以及仿真模拟，为进一步深化、活化所学知识提供支撑。此外，还应努力创设好将知识应用于新情景的学习环境，使之借助于新问题情景的刺激，促进学生的创新思维。 衡量这一教学环节达标的要求是：所选用的应用性情景素材，应体现出现代性和可迁移性等特征；所选用的创造性情景素材，也应具有实用和开放等特性，进而为激发学生的创造性学习，培养其创新精神提供保障。 三、中学物理计算机辅助课堂教学模式的案例分析 1、电磁

9、感应教学案例的设计。 充分发挥中学物理计算机辅助课堂教学模式所具有的多媒体、多手段、多情景、多资源等优势，结合电磁感应教学课题所具有的知识特性与能力特性，通过以景设疑、以景激趣、以景质疑、以景猜想、以景探索、以景建构、以景应用、以景创新的构思来策划其教学过程。具体设计如下（按箭头所指顺序）： 情景1 设疑激趣 情景2 质疑提问 活动1 析疑猜想录像展播：现代生活与 演示：手摇发电机发电 讨论、交流“磁能否生电电能（主要包括万家灯 及奥斯特实验；多媒体 ”课题的研究方案（主要火、各类发电厂等）引 展示：发电机核心结构。 包括选材、建模、操作方发电能由来的思考。 引发“磁能否生电”。 法等）。 活

10、动2 解疑发现 活动3 交流思索 活动4 讨论析疑通过对研究方案的实际 总结、交流获得感应电 讨论、交流进一步探究产操作，发现能产生感应 流的各种方法。诱发想 生感应电流本质的研究方电流的各种方法（观察 了解产生感应电流本质 案（运用比较、归纳等方、思考、记录、调整）。 的思索。 法优化方案）。 活动5 探究解疑 活动6 交流豁疑 情景3 景中质疑通过进一步较为深入的 总结、交流探究成果， 录像展播：1、演唱会上， 实验或理论探索，归纳 明了结论和方法。引导 歌手手持话筒纵情地在歌 出产生感应电流本质的 思考研究成果在实际生 唱。2、演唱会上，乐手在 初步结论。 活中的应用。 纵情地弹奏电吉它

11、。 情景4 点拨启思 情景5 感悟解疑 活动7 解惑创造 多媒体展示：1、动圈 多媒体展示：1、发电机 在理性解惑的基础上，运 式话筒核心结构。2、 工作过程。2、动圈式话 用电磁感应原理，设计（ 电吉它核心结构。 筒工作过程。3、电吉它 制作）具有一定实用价值 工作过程。 的小发明。 活动8 交流引思在交流设计（制作）小 发明的基础上，进一步诱发研究电磁感应现象主要特征的思索。2、电磁感应教学案例中研究性教学方法的运用。 （1）、运用以景设疑、以景激趣的方法引入课题。物理教育心理学的研究指出，兴趣出与好奇好奇出于意想不到意想不到源于丰富多彩的物理世界实验及来源于生活实际的案例是再现丰富多彩的

12、物理世界的最有效的途径。为此，在开展电磁感应教学活动时，可通过充分合理地运用计算机多媒体技术来展示现代生活与电能的实景（比如，包括火力的、水利的、核能的、风力的各种类型的发电厂；现代生活对电能的依赖等）以及运用小型手摇发电机演示其能生产电能的实验情景，以此来激发学生的学习兴趣，并从中引发学生对情景中隐含的问题的思考。在这一教学环节中，研究性教学方法主要体现在：充分运用计算机多种媒体技术合理展示情景以及引发对情景中隐含的问题的思考。运用研究性教学方法所要达到的教学目标是：使学生从情景中感悟问题。 （2）、运用以景质疑、活动猜想的方法展开课题。从情景中感悟问题过渡到从情景中提出问题是人们在认识客观

13、事物过程中一个十分重要的环节。从教育角度来看，它对于培养学生的创新精神和创新能力具有举足轻重的作用。因此，在实际教学过程中应合理运用以景质疑的方法来实现这一过渡。为此，应充分运用计算机多媒体技术及其它媒体手段对问题情景进行更为深入的剖析和更为全面的展示（比如，利用计算机多媒体技术中的三维动画清晰地去展示发电机的内部结构；再结合利用演示实验展示电流的磁效应），以此启发引导学生从情景中发现问题和提出问题。为进一步揭示问题的本质特性，应运用计算机多媒体技术以及其它媒体手段，创设能拓展学生思路且有利于培养学生寻找研究方向能力的学习环境（比如说，利用网络资源来丰富学生的感性认识以及利用“虚拟实验”技术进

14、行研究方案的设计）。并在此基础上，营造有利于协作交流的学习氛围（比如，利用计算机网络交互技术或其它方式进行网络式或直接式学生与学生、学生与教师间的讨论与交流）。以此，通过活动思考和协作交流，尽可能多地提出“磁能否生电”或“发电机为什么能源源不断地生产出强大的电能”的研究方案。在这一教学环节中，研究性教学方法主要体现在：运用多种媒体手段对问题情景做更深入的剖析和更为全面的展示以及启发引导学生从情景中发现并提出问题；运用网络资源、“虚拟”技术创设有利于学生寻找研究方向的学习环境以及运用网络式或直接式交流方式启发引导学生提出研究方案。运用研究性教学方法所要达到的教学目标是：使学生学会从情景中提出问题

15、以及在活动和协作中提出研究问题的方案。 （3）、运用活动探索、交流建构的方法深化课题。为进一步深化学习过程，应引导学习者利用多种媒体手段对以确定的多种研究方案，通过采用自主或小组协作的方式进行实验探索，并对观察得到的现象进行记录、整理、初步分析。在实际教学中，应注意把教学的重点放在引导学生去发现和掌握可产生电磁感应现象的各种方法或途径上。这是因为，提出可产生电磁感应现象的各种途径或方法，其本身就意味着已经开拓了学生对电磁感应现象认识的视野。此外，这种不受约束的发现需要有创新精神和发散性思维能力的支撑，因而，有助于学生创新能力的培养和有利于今后对知识的创新运用。另一方面这种教学策略也有助于培养学

16、生的学习兴趣和善于深入探究问题的能力。因为，利用精简的实验装置通过简单的操作即可“无中生有”的获得具有潜在“实用价值”的电能，无疑能激发学生的学习兴趣。最后，当学生面对能获得感应电流的各种途径和方法时，实际上已经意味着能“水到渠成”地诱发学生产生进一步了解这一现象本质的思索，因而也将有助于培养学生深入探究问题的能力。当学生已经有了探究产生电磁感应现象本质的思索以后，即应通过开展对前期实验结果的小结交流方式，来对其探究欲望予以强化。然后，引导学生利用比较、归纳等思维方式对原探索方案进行优化处理，并进行更为深入的实验或理论的探索，最终完成意义建构。在这一教学环节中，研究性教学方法主要体现在：强调采

17、用自主或小组协作的方式进行实验探索以及重视引导学生发现和掌握可以产生电磁感应现象的各种方法或途径；在明了知识形成过程的基础上完成意义建构。 （4）、运用景中启思、活动创新的方法活化课题。将知识运用于生活实际，即能运用所学到的知识解释生活中的物理现象。这也是现代教学理念十分强调的学习环节。为此，在开展中学物理计算机辅助课堂教学活动时，应在总结、交流意义建构的基础上，引导启发学习者将已建构的理论知识应用于实际。为帮助学习者完成这一学习过程，应采用的方法是：利用计算机多媒体技术创设有利于知识应用的学习情景。比如，可通过利用计算机的影视展播技术，向学习者提供具有时代特征的“现代生活与电能”以及具有时代气息的大型演唱会上歌手手持电吉它对着话筒进行纵情弹唱的影视录像，启发学习者思考情景中隐含的“电磁感应现象”在实际生活中的应用。然后，再次运用计算机多媒体技术，用形象生动、逼真的三维动画展示应用对象不易观察到的核心结构和工作过程，为开展自主式或小组协作式的应用学习创设良好的环境。将所学到的知识应用于新的情景，即利用已掌握知识设计（制作）具有一定“实用价值”的小发明，这也是现代教学理念十