信息技術(shù)與原子物理教學整合探究*

楊寧選　曹海賓　孫茂珠

(石河子大學理學院物理系　新疆 石河子　832000)

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信息技術(shù)與原子物理教學整合探究*

楊寧選曹海賓孫茂珠

(石河子大學理學院物理系新疆 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如何適應信息環(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效果，結(jié)合自身教學實踐，對信息技術(shù)與原子物理教學的整合進行了思考，提出了一些方法和建議，以供參考交流.

信息技術(shù)原子物理教學整合教學實踐

信息化是21世紀的標志，是當今世界經(jīng)濟和社會發(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.推進現(xiàn)代信息技術(shù)與學科課程的整合，已經(jīng)成為高校教育教學課程改革的新視點[1～4].

所謂“信息技術(shù)與原子物理教學整合”是指在原子物理教學過程中，以信息技術(shù)為先導，以系統(tǒng)論和教育技術(shù)理論為指導，把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)信息資源信息方法、課程資源有機地結(jié)合起來，以實現(xiàn)原子物理課程教學目標，完成相應物理學課程教學任務(wù)的一種新的教學方式[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整體中，從而使各種教學資源、各個教學要素和教學環(huán)節(jié)經(jīng)過信息技術(shù)工具的整理組合，相互融合，達到整體優(yōu)化，以實現(xiàn)高效的課程目標.其宗旨是通過在物理學教學中有效地學習和使用信息技術(shù)，將知識的表達多媒化，促進學生學習方式、教師教學方式的變革，為學生的多樣化學習創(chuàng)造環(huán)境，使信息技術(shù)真正成為學生認知探究和解決問題的工具，培養(yǎng)學生良好的信息素養(yǎng)及利用信息技術(shù)自主探究、解決問題的能力，培養(yǎng)學生自主、協(xié)作的學習方式，培養(yǎng)學生終身學習的態(tài)度和能力.

1　信息技術(shù)與原子物理教學整合的優(yōu)點

計算機多媒體技術(shù)是現(xiàn)代教育技術(shù)中一種重要的形式，把它應用于物理教學中，有著傳統(tǒng)教學不可比擬的優(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)能將教學內(nèi)容和教學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，幫助學生掌握事物與現(xiàn)象的本質(zhì)，從而取得良好的教學效果；(4)多媒體技術(shù)蘊涵信息資源豐富，為物理教學提供巨大的信息資源；(5)多媒體技術(shù)為學生提供了自主、探究和互動學習的平臺，為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力提供了堅強的保障.

2　信息技術(shù)與原子物理教學整合的途徑

信息技術(shù)與物理教學的整合，一是信息技術(shù)要進入物理課堂，使之成為課堂的有機組成部分；二是物理教學要采用信息技術(shù)，用信息技術(shù)去整合教學過程[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.學生接受起來非常吃力，如何讓學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教學，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復雜物理現(xiàn)象及過程的展示

在物理教學中，對許多復雜物理現(xiàn)象及過程，用語言文字有時很難講清楚，學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.多媒體教學避免了圖像不準確的問題，也避免了學生產(chǎn)生厭學心理.

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)，便于學生理解.如在原子物理教學中，經(jīng)常會給出大量復雜的圖形，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，又浪費了時間,如果是多媒體教學，教師可在課前把相關(guān)復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，提高教學效率.

2.4了解學科發(fā)展最新動態(tài)及相關(guān)歷史

原子物理學是物理學其中一個分支，它是在力學、熱學、電磁學、光學等學科基礎(chǔ)進一步發(fā)展而成的.原子物理學的發(fā)展無論對于物理學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)過程中有貢獻的物理學家的圖片、視頻等，有助于學生了解原子物理學的發(fā)展脈絡(luò)及原子物理學對于社會進步做出的貢獻.

2.5利用多媒體技術(shù)創(chuàng)設(shè)問題 激發(fā)學習興趣

問題情境的創(chuàng)設(shè)其目標是引導學生有效地解決問題.此類課件呈現(xiàn)出虛擬的物理情境，為學生提供一個探索解決問題的空間，激發(fā)學生的創(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，在相關(guān)定理和定律的框架下以嚴謹?shù)臄?shù)學推導作為工具的課程.在原子實際教學中，相關(guān)概念、相關(guān)空間模型引入以及數(shù)學知識缺乏使得學生覺得難以理解，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)學生探索的熱情，從而調(diào)動學生對原子物理學習的積極性.

3　教學改革措施

3.1引入MOOC教學模式

和傳統(tǒng)課堂教學模式相比較，MOOC教學模式具有顯著的優(yōu)勢[10].首先，MOOC課程的授課教師教學水平高，對知識點深度、廣度的認識深刻，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過程.學習者可以選擇在自己最高效的時間進行學習.其次，MOOC可以通過大型開放式網(wǎng)絡(luò)，使用客觀、自動化的線上學習評價系統(tǒng)，實現(xiàn)與學習者的互動與回應.再次，教師可以借助MOOC教學平臺在學習者學習過程的各個環(huán)節(jié)進行大數(shù)據(jù)分析，使教師能隨時掌握每個學生的學習狀況，并通過開放式網(wǎng)絡(luò)及時提供反饋指導和學習資源，使得師生之間的交流互動快速而便捷.

3.2引入微課教學模式

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

3.3多媒體課件與板書的合理結(jié)合

教學課堂上，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，給學生以感官上的刺激.但是，PPT容易忽略細節(jié)，學生來不及做筆記，而內(nèi)容像看電影一樣一掃而過，對于大多數(shù)學生來說，印象不深，前后內(nèi)容不連貫，不利于教學過程的繼續(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，在教學過程中適當開放演示實驗室，讓學生親自動手，體會物理實驗過程.

4　信息技術(shù)與物理教學整合中應注意的幾個問題

(1)多媒體課件要注意科學性.由于原子物理學是一門實驗科學，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水平和教學質(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，要把教學質(zhì)量提上去，這種整合才是真正有意義的.

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

(4)教師在使用信息技術(shù)進行教學時，不能總用課件替代真實的物理實驗.用課件模擬物理實驗，學生在觀看動畫的過程中僅僅學習了知識的表象，缺乏真正的感知活動.甚至有的學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需要而設(shè)計的，缺乏可信性.這樣的實驗就喪失了它應有的功能，教學效果也不會很理想，更重要的是不利于學生動手、實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).

(5)教師不能利用課件進行“灌輸式”教學，不能把信息技術(shù)作為演示工具來使用，在教學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)，加快了教學節(jié)奏，增加了教學容量.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，起到強化教學重點或幫助學生突破一些教學難點的作用.但是信息技術(shù)的參與并沒有使教學模式和教學方法得到根本的改變，學生仍然處于被動的學習狀態(tài)，學生學習的主體性沒有得到體現(xiàn)，整個教學過程還是“灌輸式”的.

總之，隨著計算機多媒體技術(shù)在教學中的逐步應用，信息技術(shù)與原子物理學科的整合勢在必行，只有我們在教學實踐中恰當?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,李芒,陳維嘉.信息技術(shù)與課堂教學的整合.中國遠程教育,2001(5)

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

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

5郭振華.原子物理學課程的教學改革與實踐.物理,2002(9)

6柴花斗.原子物理學教學探究.長春教育學院學報,2015,31(9)

7徐國亮.創(chuàng)設(shè)基于信息技術(shù)的原子物理學習情境.許昌學院學報,2010,29(5)

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

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

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

11徐梅丹,蘭國帥,孟召沖,等.微課ACTSER教學模式設(shè)計與應用.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——對微課應用的再思考.遠程教育雜志, 2014(9)

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

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

2016-01-11)

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