信息化环境下理化实验教学的实践研究

信息化环境下理化实验教学的实践研究摘要：高中物理化学学科是自然基础科学，是基于观察与实验的科学，还是数据规律研究科学，涉及面广，从微观的原子世界到漫无边际的宇宙世界，如何把如此广泛的知识景象展现给学生，一直困扰着物理化学教师，智慧教室的建立为解决该问题提供了很好的平台，学校智慧教室所建立的硬件及软件，实现了物理化学教学的“互联网+”模式，使“智慧物理化学课堂”的理念得以施行，平台以教师个性化教学、学生个性化学习为理念，分析教师和学生个体特征及情景，提供全方位、全时段的网络通信，有效支持物理化学教学的过程分析、评价，形成智能决策的开放教学环境。本课题主要探究如何利用智慧教室的各种数字化功能来形成交互性，智慧型的课堂，来辅助推进物理、化学实验教学的实践研究。关键词：信息化、理化实验、实践研究“大数据”“互联网”“云时代”的到来，使信息技术与教育教学的深度融合成为可能。特别是物理化学学科课程的理论性、抽象性、实践性都很强，很多内容只靠学生的想象、记忆很难真正把握。采用传统的教学模式，学生普遍感觉学习枯燥乏味、学习难度大，学习效果差，因而望而生畏。信息化环境下理化实验教学的实践研究与信息技术的深度融合为解决上述问题进一步推进教学改革闯出了一条新路。利用现代化教育设备与教学实践有机融合，是一种全新的教学形态，与传统的实验教学相比，具有很多优越之处，不仅从手段和形式上有所突破，还从观念、过程、方法以及师生关系方面赋予了实验教学全新的体验。智慧教室融入课堂教学，其多样化的师生交流互动方式让每一个学生真正参与到实验教学当中，每位学生都有公平的机会来表达自己的观点、看法、意见和建议，快捷的反馈系统和精细化的数据分析技术，为教师充分掌握学生的学习状态，根据学生吸收知识的情况，教师调整教学思路，促进师生、生生之间的有效互动，大大提高了课堂教学效率，为有效推进教学，打下坚实基础。下面就是本研究的具体情况：一、信息化环境下理化实验教学的实践研究主要取得了以下突破性的进展：1、利用“钉钉群”“qq群”“51校园”“希沃白板”等推送功能引导学生提前进行实验内容的预习。提前布置理化实验内容，并设计一系列探究问题，让学生分析、讨论、思考，然后教师收集反馈的信息，做到学生对实验内容提前了解、预习，教师通过这一环节明确学生的疑难点从而提高教学的针对性和实效性。为了有效开展综合学习，优化学生的学习路径，在历次课题小组会上，我们都会要求各科教师根据自己的学科特点安排适合的教学app来让学生进行线上学习并与课堂学习有机结合。每周每个参加实验教学的学科要至少安排一节进行线上学习的课程，可以组织学生观看在线课程、也可以让学生学习微课课程。同时相应学科要给学生布置在线学习任务。下图是我校的网络平台，供学生学习相关物理教学实验内容。2、利用智慧教室的云直播和云点播系统实现优质教育资源的共享。我校采用了江苏科达(KEDACOM)公司建设的校园安防和智慧云平台来辅助教学。该教学系统由内置电子白板功能的触控投影机一体机、功放、音箱、无线麦克、拾音器、问答器和配套控制软件构成。使用内置电子白板功能的触控投影机代替传统的黑板教学，可在投影画面上操作电脑，在每个桌位上配置问答器，实现师生交互式课堂教学。课前，教师只需一键导入课程，就可轻松完成备课。同样，只需轻轻点击按键，即可让录播系统、光能黑板、交互大屏与物联设备等进入上课状态。上课期间，投屏共享可供教学演示，并将学生对实验课程的理解实时同步，方便教师进行互动教学。与此同时，录播系统完整的记录下整个教学过程。一键下课，设备将迅速恢复至课前状态。学生通过终端设备自主复习，重现课堂细节，进一步夯实学习成果。通过全景视角，将教学、设备、环境等多维数据综合分析，便于管理者展开教学评估，做出科学决策，有针对性的改进教学策略。近年来，因为生二胎部分教师请假，各校均出现了师资匮乏的现象，智慧教室的云直播，在很大程度上解决了由于师资短缺造成的不利因素。通过云课堂还可以点播回放优秀教师授课过程，解决新教师培训问题。并且教师可以通过该平台实现在线教研，及时对授课过程中的某些活动和某些环节进行点评，同时，该平台还支持观课教师直接给授课教师匿名评分，鼓励教师提升自己的教学能力。新冠疫情期间，高三年级实行分班教学任务，一个班变成两个班，我校因为前期的积累，出色的完成了线上教学、线上辅导、线上考试任务。高考成绩优异。教师还通过网络，组织学生观看一师一优课平台或者从其它途径获得的各省市、国家级优质实验课程给学生观看。通过座谈调查，学生反映普遍良好。通过这几项实践，我校收集制作了几百节名师课、优质课、微课、实验视频课。实现了优质教学资源的共享。下面是平台运用的场景展示：3、优化资源平台，依据学科特点建立符合学生特点的综合学习平台开展本次课题后，我们确定高一（4）班（理科）和高一（15）班（理科实验班）作为本次课题的实验班级。并为两个班的学生配备了平板设备，搭建了智能学习平台。例如电学实验是教学的难点和重点，学生一是不熟悉如何连接，二是连接失误以后很容易造成电表损失，利用《中学生虚拟实验电路》可以找让学生在电脑上反复练习如何连接，把握注意事项。还可以练习电表的读数等，闭合电建可以模拟真实情况。下图是是演示实验场景：通过这一操作提高了学生的动手能力、实践能力，提高了学生的实验素养的提升物理课需要沉浸感，如何激发学习兴趣是物理学科急需解决的问题之一，课堂中适当使用多媒体声音、影像、互动等功能，刺激学生的各种感官，可使学生沉浸在课堂环境之中，针对物理实验中危险系数大、实际实验效果不明显、大型实验等难以在课堂中去完成的问题，课题开展班级则利用了NOBOOK虚拟实验室和学科网微课堂等手段来辅助课堂教学极大调动了学生的积极性、求知欲，激发了学生学习的兴趣。另外有的实验危险性很大，受条件的限制，不可能都做，利用虚拟实验操作，解决了相关环节的空白，有效弥补了教学的盲点。以下是一些实验演示：运用“希沃白板”推送习题，用“门口易测”、“七天网络”进行习题处理。实验教学完成后，为进一步巩固学习成果，对实验过程中设计的习题进行进一步处理，学生可以利用“希沃白板”再次观看视频，并完成相应的题库中习题。在平时选择题的评阅上主要应用门口易测，有总数据即班级正确率、有班级报告即每个学生的分数情况及每个学生每道题的答题情况、试题报告即每道题的正确率及每个选项的正确率，详实的数据为教师讲评提供有效的依据，也减轻了教师的备课负担。在周考、月考中利用“七天网络”，里面有“考试管理”、“阅卷任务”、“分析中心”等，我们主要应用“阅卷任务”判卷，对优秀试卷、异常卷、问题卷进行保存，结合保存的试卷和数据进行试卷分析，找到共性问题。各个班级教师根据“卷面质量分析”、“成绩概况”“单题质量分析”“各班级单题得分情况”“学生做题详情”“学科分析报告”“成绩概况”用线形图形式表示出来，“成绩分段分析”用柱形图表示，更清楚。“四率一分分析”“分档达线分析”“临界生群体分析”“成绩结构比例分析”“重点学生信息”“学科均衡对比分析”，这样教师能够非常清楚的掌握学生的答题情况和知识掌握的程度，讲解、辅导起来更具有针对性。还可以保存每次学生成绩，班级排名，看出学生一段的学习情况进行全过程的跟踪指导。分析试卷的“平均分”“中位数”“标注差”“难度”“区分度”“难度比例”全方位了解试卷质量。下面是七天网络数据分析二、学术价值的自我评价1、本研究针对中学实验教学的薄弱环节，借鉴国内外有关实验教学研究的理论成果，并结合我校的智慧教室资源进行立项研究，该研究系符合我国国情的中学实验教学理念和教学模式的创新，建立新的教学方法和模式的积极探索。选题具有重要的现实意义和理论价值。2、本研究理论基础扎实，政策法规依据及教育科学依据充分，目标明确。从学习教育理论到构建教育教学模式，从理论探讨到实践操作应用，从教师的身体力行到学生主体的积极自主发挥，采取教师边探讨边实践，学生“学中做”、“做中学”的师生互动的研究形式，整个研究过程组织得当、方法科学合理。3、研究立足于素质教育和创新教育，在理论与实践上探索出一条有效提高学生动手习惯与能力、兴趣和乐趣，增强创新意识和实践能力的新路子。（1）研究以开放实验、培养动手习惯与能力为出发点和归宿，从理论和实践的结合上，对实验教学进行了具体的研究和改革，增强了实验教学的针对性和可操作性，改变了传统教学以知识传授为中心的单一化教学模式的局面，形成了以学生为主体、实验为主导、以创新思维为基调的新型教学模式，为教师提供了一个较为科学且较易操作的新型教学活动框架。（2）通过该研究和实践，教师明确了新课标理科实验教学的目标、任务、方法、要求，增强了实验教学的时代责任感和主动自觉性。积极进行角色转换，并积极投入、认真、探索和实践，从而提高了自身素质和综合能力。在组织、指导学生实验、实践，特别是师生互动过程中，促使教师自身必须动手动脑且身体力行，为教师自我提高、自我进修、自我角色转变提供了一个好形式。（3）通过该研究和实践，师生解放了思想，群策群力研制教具学具和仪器。不仅结合教材和教学研制教具、学具解决仪器、教具学具的不足或不适合的问题，而且大胆探索，发明创新了一些构思新颖、结构简单、效果明显的新教具、仪器，培养了学生的科学探索精神，增强了学生的创新意识和能力，同时也提高了教师自身实验研究、教具仪器的研制及开发能力。三、成果的社会影响1、该研究在教学理论和实践方面有新的发展和突破。根据实验教学的科学性、实用性、优效性、创新性原则，构建了以学生为主体，以实验为杠杆，以创新思维为基调的由学生在学校、家庭、社会三个系统中自主选题、自行设计、自己动手动脑制作的大实验教学模式，且具有较强的针对性和可操作性，在实验教学模式的学科化研究方面达到了较高水平。2、教师理论水平，师生的实验能力、实践能力及创新意识大大提高。撰写论文20篇，其中在国家、省级CN报刊上发表文章14篇（含学生发表文章6篇）。获奖论文13篇,其中国家级3篇，省级7篇。自制教具学具10多件（其中学生3项）。学生调查报告、研究报告4份，研究性学习论文十多篇。3、突出了素质教育理念。素质教育与创新教育的要求贯穿始终，注重认知、情感、技能目标的统一，重视培养学生动脑动手、独立思考、积极探索的习惯和能力，提高学生自主、自觉、自信和创新意识、能力。把素质教育创新教育潜移默化地贯穿于学生自主实验的环节里，实实在在地落实到开放实验的教学之中。4、产生较广泛的社会效应。学校先后三次获县、市青少年科技活动先进单位、优秀组织奖。化学教研组、物理教研组被市教育局评为优秀教研组。在市智慧校园创建现场会上，我校教师的专题讲座作为重点发言，我校被评为智慧校园创建先进校，产生了较大的社会影响和效应。四、研究中存在问题1.信息化资源使用率低:高中的教师大多教学活动比较封闭，思想比较保守，对新资源使用起来不太熟练，导致好多应用都没来得及开发使用。2.维护压力大:对于学校教室的多媒体资源，会维护的老师比较少，有问题需要几位微机老师一起负责全校教室维修，而且技术更新速度快，一些资源需要不断升级给维护也带来了一定的压力。3.教学模式仍以传统为主:虽然每间教室都安装希沃白板，但仍有不少教师在课堂上以传统教学为主，不会变换花样教学，导致学生的主体性无法体现，更不利于实验教学的开展。4、如何能够全面、有效评价学生这一问题摆在我们面前在传统教育中，学生与老师的成绩基本上都是由学生的考试成绩来体现，在信息化的教育环境中，学生的评价指标更加多元化，对教师的评价也更加具象。整体而言．在信息时代，教学评价将进一步完善和技术化。在大数据思维、技术、方法的影响之下，学生评价的功能将更加凸显发展性、评价标准将体现差异性、评价内容将更为全面、评价方法将体现多元化、评价主体将更为多元、评价过程将更加注重形成性。在数字化学习环境中，教师的评价素养应该更新为：教师需要知道如何运用数字化工具设计评价、收集学生的评价数据，并利用这些评价信息来促进学生的学习；教师需要明确如何利用数字化学习环境来提升学生的参与意识以及参与动机；教师要学会将评价权力教给学生，培养学生的自主学习和自我反思能力。这些都将是摆在我们面前需要努力的问题。五、今后的研究设想运用互联网、大数据来辅助实验教学，让学生学的更明白，让教师教的更加有的放矢。信息化的发展给日常教学带来了全面转型的机遇，教学方面，我们要适应从数字化教学向智慧教学的转变，同时在学生方面，学生也要适应从数字化学习转型为泛在学习。而在辅