运用现代教育技术来构建新型物理教学模式

运用现代教育技术 构建新型物理教学模式【内容摘要】在当前的教学改革中，以网络技术和多媒体技术、现代教育理论为核心的现代教育技术给现代教育带来了一场“革命”，本文以现代教育理论和建构主义理论为指导，阐述了如何运用现代教育技术构建“自主学习探究式”物理课堂教学模式的主体性物理教学模式，教学中引导学生主动学习和主动探究，注重学生自主学习，注重培养学生科学探究能力；倡导设置有利于学生主动探究学习的环境，进行自主学习探究式教学，进一步提高学生自主学习探究能力和创新能力。 【关键词】 现代教育技术 自主学习探究 现代教学理念 探究和创新能力 一、问题的提出：当前以多媒体与网络技术为核心的现代教育技术的迅速兴起与蓬勃发展正猛烈地冲击着高中各学科尤其是高中物理的教学。“传统的教和学的模式正在酝酿重大的突破，教育面临着有史以来最为深刻的变革。这场教育的大变革不仅仅是教育形式和学习方式的重大变化，更重要的是将对教育的思想、观念、模式、内容和方法产生深刻影响”。传统的“以教师为中心，靠老师讲、学生听”的教学模式，已不能适应现代教育技术环境下的要求。这种传统的教学模式的最大缺点是：（1）作为认知主体的学生在教学过程中自始至终处于受灌输的被动地位，其主动性、积极性难以发挥，很不利于培养学生的创造性思维，即不利于创新能力的形成和创造性人才的成长；（2）学生缺乏主动探索、主动发现的学习环境，并且与社会上、国际上的信息资源几乎隔绝，学生对信息的筛选、鉴别、获取、加工和处理的能力难以培养，无法满足信息社会对人才素质的需求。当前，现代教育技术发展打破了教学时空的界限，改变着教学环境和教学方法，对教学的内容、教学的手段和教学的质量产生了积极的影响。它促进了课程资源的整合和优化，对课程资源的呈现方式产生了根本性的影响：超文本技术突破了传统教学内容的学科逻辑结构，便于学生自主搜寻、检索、分析、组合与探究，为知识的获取和保存提供了极大的便利；网络技术极大地丰富了科学信息资源，使课程资源更开放，与实际问题及现代科技发展联系更密切；多媒体技术优化了科学知识的呈现方式，能满足学习者视觉、听觉等多种感官的需要，能最大限度地调动学生非智力因素和感知活动；信息技术所具有的高度交互性，更便于学生自主学习、交流合作，能适合学生个性发展的需要、形成民主和谐的师生关系。所以，现代教育技术环境为我们开展自主探究式学习型教学模式，培养学生自主学习探究能力的教学活动提供了便捷和强有力的信息和技术平台。也为在现代教育技术环境下对学生进行自主学习探究能力培养的教学研究及实践探索有着积极的现实意义和潜在价值。二、现代教育技术环境下高中物理自主学习探究教学模式理论依据和指导思想，1、以现代教育技术为手段所谓教育技术是关于学习过程和学习资源的设计、开发、利用、管理和评价的理论与实践。这个定义的基本思想可以概述为：(1)两个运用：一是运用现代教育教学思想；二是运用教育技术媒体。 (2)两个优化：一是优化教学资源；二是优化教学过程， 即探索如何为教学建构有效的教学信息资源环境或学习空间，探索能充分体现现代教育教学思想，融教育技术媒体于其中的教学方法、结构或模式。(3)五个操作：对教学资源和教学过程进行设计、开发、利用、管理和评价。现代教育技术的定义和内涵，明确要求我们在利用现代教育技术进行教育教学活动改革的过程中，必须自觉地运用现代教育教学思想。我们认为，当前指导我们基础教育教学改革的指导思想是素质教育理论2、以素质教育理论为导向所谓素质教育，是根据时代社会发展和人的发展需要，以全面提高全体学生的基本素质为根本目的，以弘扬学生的主体性为主要运作精神，注重潜能开发和健全个性发展，注重培养创新和实践能力为根本特征的教育。素质教育具有全体性、全面性、主体性、发展性、开放性的特性。素质教育的宗旨是“一切为了孩子，为了孩子的一切”，面向全体学生，促进学生的健全个性发展。课堂教学是实施素质教育的主要阵地，是激励学生发展的最重要的外部条件。一种教学是否有利于素质教育的发展，关键要看它是否体现了素质教育的基本特征。如：教学对象要面向全体学生；教学目标要注重发展整体素质；教学关系要强调民主合作互助；教学过程要体现主动生动活泼；教学方法应启发内化转化；教学环境要和谐愉悦共鸣。素质教育的基本特征主要有：全体性、全面性、主体性、开放性： 实施素质教育，实质上是创造和使用一切有利的外部条件，使受教育者主动地将人类科学、文化、审美、劳动、道德等文明成果内化为自身较为全面的素质，使身心两方面的潜能获得充分发挥与提高。教学是实施素质教育的主要阵地，是激励学生发展的最重要的外部条件。教学改革如何适应当前实施素质教育的需求，是当前基础教育中最主要的改革课题3、以建构主义理论为指导 建构主义认为，学习是学生根据自己的经验背景，对外部信息进行主动的选择、加工和处理，主动进行意义建构的过程。它提倡在教师指导下以学习者为中心的教学，即在教学过程中，强调学习者的认知主体作用，同时也不忽视教师的主导作用，学生是学习信息加工的主体，是教学活动的积极参与者和知识的积极建构者；教师则是意义建构的帮助者、促进者、是学生建构知识的忠实支持者、合作者。基于建构主义的教学模式特征：以学为中心，给学习者的主动发挥创设条件；创设真实的情境并引导学习者进入情境；为学习者提供多种资源，让学生自主学习和进行问题的探究；组织学习者之间进行协商学习活动；还要组织学生运用语言和文字进行表述。“建构主义学习理论认为：“自主学习”不是由教师直接告诉学生应如何去解决面临的问题，而是由教师向学生提供解决该问题的有关线索（例如需要搜集哪一类资料、从何处获取有关的信息资料以及现实中专家解决类似问题的探索过程），并要特别注意发展学生的“自主学习”能力。4、以主体性教育理论为中心 主体教育的主要内涵在于强调教育中要有“人”的意识：教师是主导性主体。在教学过程中，教师是教学过程的认识者、组织者，他的教学活动是一个科学探索的过程，是一个体现创造性，获得自我发展和自我价值实现的过程；学生是主动性主体。学生只有把自己看成是学习的主人，充分发挥自己的主体作用，才有可能真正积极主动地参与学习，使学习进入一种自觉能动和创造的状态。而对于教学来说，培养学生的主体意识和主体性特征，既是教师教育起作用的前提，更是教育的终极追求因为，教育的最终目的就是不教，。师生双方共同受益。对学生来说，在教师的主导主体作用下，通过教学活动，他们的认知能力、情感体验和情感控制能力日益增强，其主体性，即能动性、创造性和自主性获得了锻炼、培育和发展，最终成为一个独立自主的人。对教师来说，教学过程也是提升和发展自己的主体性的过程。“自主学习探究式”教学模式是指在教学中，它要求教师把教学活动组织成一个在教师激励和指导下学生自主学习的互动过程，它能促进学生自主地学，主动地学，创造性地学，使学生真正成为学习的主人，做自我发展的主人。三、“自主探究学习型”物理课堂教学模式的建构教学模式是指在一定的教学思想、教学理论和学习理论的指导下，在特定的教学环境下展开的教学活动进程中，各要素之间稳定的关系和结构形式，那么在建构主义学习理论的指导下，如何运用现代教育技术来建构新型的现代物理教学模式呢?本人经过多年的探索，运用和构建了一种自主探究学习”物理课堂教学模式。 可构建如下教学程序：创设情境设疑、提出问题假设、自主设计探究、实验仿真研究、协作讨论、学习效果评价、课堂反馈总结、课题拓展。自主学习探究型”物理课堂教学模式是以学生自主学习、主动探究、强化创新意识为主要特征的课堂教学模式。其核心目标是在学生的自主探究活动中，以学生发展为本，发挥学生的主动学习积极性，成为意义的主动建构者，成为学习的主体，教师成为学生建构意义的帮助者和促进者，充分展现学生的思维过程和情感体验过程，强调培养学生自主探究能力和创新意识。坚持通过落实学生在学习中的主体地位，实现在教师的引导下，带着学生走向知识和能力双重素质的全面发展。四、自主学习探究式”物理课堂教学模式实施步骤探索现代教育技术环境下物理，最重要的是建构适合高中学生身心发展、将现代信息技术与高中物理课程加以整合的、体现自主学习探究的新型高中物理课堂教学结构或程序。“自主学习探式”教学模式分以下几人阶段：创设情境设疑、提出问题假设、自主设计探究、实验仿真研究、交互协作讨论、学习效果评价、课堂反馈总结、课题拓展。1、设情境设疑：创设物理情境的方式多种多样，但运用现代教育技术创设物理情境，效果更为突出。（1）运用现代教学技术创设物理情景，更能激发学生的学习兴趣，产生创新欲望。十八世纪启蒙思想家卢梭曾经说过：“教育的艺术是使学生喜欢你所教的东西”。兴趣是打开成功之门的钥匙，是创造的非智力源泉。有了兴趣可以变苦学为乐学；变被迫、被动地学习为主动、创造性地学习。而兴趣作为支配人们行为的动机，并非人的头脑中固有的，为使学生产生对物理学科产生兴趣，除了要在教学内容上挖掘外，还可以借助一定的外部条件，鲁迅先生说过：“意美以感心，音美以感耳，形美以感目”。现代教育技术新颖、形象、直观、艺术化的特点，可创设出悦耳、悦目、悦心的教学情景，使学生产生如见其人、如闻其声、身临其境的感受。和谐宽松的教学环境，无疑会诱发学生感情上的参与，激发学生的求知欲望和探索精神。（2）运用现代教学技术创设物理情景，不仅能使学生更好地理解知识的实质，把握知识的内涵，而且还能强化学生的情感，从而使“情感、态度和价值观”的教学目标在潜移默化中顺利实现。（3）运用现代教学技术创设教学情景能引发学生积极思考，合理想像。为学生各方面能力的提高打下坚实的基础，尤其有利于培养学生的创造性思维能力因此利用多媒体教学资源精心设计与主题相关的、尽可能仿真的情境，使学习能在和现实情况基本一致或相类似的情境中发生。学生在仿真的设疑情境下学习，可以激发学生的联想思维，激发学生学习物理的兴趣与好奇心, 使学生能利用原有认知结构中的有关经验，去同化和索引当前学习的新知识，从而在新旧知识之间建立起联系，并赋予新知识以某种意义和某种疑问。教师在教学设计时，要注重创设多种教学情景来激发学生的学习情感。应该重视：创设真实情境，激发学生学习物理的兴趣与好奇心；创设质疑情境，使物理概念、规律由“机械接受”变为“主动探究”； 创设想象情境，使学生的物理思维由“单一思维”变为“多向拓展”；创设纠错情境，培养学生严谨的逻辑推理能力。使教学过程中的师生之间、学生之间能充分交流，也能使学生民主地、和谐地、理智地参与教学过程，确保师生相互作用达到最佳状态，有效地培养学生自主学习探究能力。2、提出问题假设：通过精心设计教学程序，指导学生通过课题质疑法、因果质疑法、联想质疑法、比较质疑法、批判质疑法等方法展开学生自我和相互设问、师生之间设问，最终提出问题，并对提出的问题进行猜想和假设。培养学生提出问题及研究问题的能力，促使学生由过去的“机械接受”向“主动探究”发展。例如， “电流表的工作原理”笔者在教学中针对学生基础知识扎实的特点，布置学生做好课前预习，要求学生自己预习了解电流表的结构和特点，找出不理解的问题并提出自己的相应看法，继而做出初步的探索。在课前查阅学生的预习作业时，发现学生提出了大量问题：（1）为什么电流表中线框所处的磁场不是匀强磁场而是均匀的辐向分布的磁场？（2）电流表的刻度是均匀的，为什么欧姆表的刻度不均匀呢？允许通入的电流不能超过Ig由什么来决定？电流表有没有一定的内阻Rg，它的内阻由什么来决定等。针对同学们提出的问题，笔者先用多媒体展示，后组织他们分类进行了探究：（1）自行拆开电流表对照教学挂图，观察、剖析电流表的内部结构；（2）探究矩形线框在匀强磁场与均匀的辐向磁场中所受的磁力矩有何不同；（3）启发指导学生利用公式和力矩平衡知识推导电流表工作原理进行探究等。这堂课从开始到结束，气氛十分热烈，同学们积极主动参与到实验设计及实施过程中。让学生从观察、提问交流到探究，真正体验学习与研究的过程，教学效果很好。这样，一方面培养了学生分工合作、交流讨论的团队精神；另一方面发展了学生的独立思考、探究能力和创新能力， 3、自主设计探究：通过教师启发引导（例如演示或介绍类似概念、规律的理解过程或多媒体展示），然后让学生自己去分析、去设计有关的实验进行分析研究。探究学习过程中教师要适时提示，帮助学生沿概念规律的框架逐步攀升。学生始终处于主动探索、主动思考、主动建构意义的认知主体位置，但是又离不开教师事先精心所作的教学设计和在协作学习过程中画龙点睛的引导。4、实验仿真研究：创设实验情境，培养学生物理创新能力和实践能力。对于教材中各种实验，教师尽可能将其转变为探索性实验，培养学生的创新能力。如：验证牛顿第二定律分组实验，可以转化为探索性实验，让学生先用实验探索加速度和力的关系以及加速度和质量的关系，然后启发学生分析实验结果，自己得出实验结论，提高学生动手能力和探究精神。对于高中物理教材中不容易做或无法重演的实验，可以借助利用虚拟仿真实验室。如仿真物理实验室是南京金华科软件有限公司自主开发的具有世界先进水平的物理教学软件平台，是一种很好的课件制作工具，优秀的物理课堂教学平台，和学生的探索性学习平台。仿真物理实验室为您提供了一个实验器具完备的综合性实验室，供您任意驰骋，您可以亲自动手创建您所能想象的所有实验和物理模型。现在仿真物理实验室有三个部分：主模块（包含力学、运动及动力学等内容）部分、光学部分和电学部分。基本上函概了中学物理中80%的内容。每个部分都为您提供了充分的物理器件和物理环境。您只需要搭建器件，并设置器件的属性就能完成您所想的创作。例如：运动及动力学中的自由落体运动、平抛运动、单摆、人造地球卫星、带电粒子在磁场中的圆周运动等；光学中的平面镜反射、介质对光线的折射和全反射、凸透镜成像等；电学中的串联与并联电路、用仿真物理实验室创建的物理模型不但可以向您展示动画，更可以为您提供多样的实验实时数据。您还可以使用辅助分析工具，对实验数据进行分析。仿真物理实验室的操作非常简单。用它来制作物理教学课件，一般不会超过十分钟，有些简单的课件，例如：平抛运动，几乎花一分钟就可以完成。 无论是教师制作课件、物理课堂上的现场应用、学生用于探索性的学习，仿真物理实验室都是一个不可多得的好工具，为学生创设物理虚拟仿真实验情境，再让学生自主设计实验进行探究。也可以借助多媒体软件如Flash MX、方正奥思、几何画板等工具软件，制作网络课件。又例如在原子结构部分，由于微观粒子及其内部结构不可感知性，多数学生感到难以理解。如关于“氢原子的电子云”的教学，笔者曾用过课本上的图片来解释，也用过相关模型进行直观教学，但实际效果并不理想。前者学生会误以为电子的运动有一定轨道，后者则会让学生认为原子是一些实心的几何体。为此，笔者通过搭建学习数字平台、提供原创作资料库、整合各种网络资源、设置导航提示、准备必要的导学说明、设立广泛的交流空间、对学习效果在线评价、建立研究性学习的窗口等，制作了网络课件核外电子的绕核运动，让学生自主学习。通过动画模拟，学生能真正体会到一种不同的速率下的视觉印象，并能根据自己的认识水平选择相关内容学习、探索，真正认识和理解电子运动的特点及描述的方法。由此可见，网络环境下采用自学交互法，提高了学生学习的自主性。5、交互协作讨论 优化建构协作应贯穿在整个学习活动之中。教师与学生之间，学生与学生之间的协作，对学习资料的搜集与分析、假设的提出与验证、学习进程的自我反馈和学习结果的评价以及意义的最终建构均有十分重要作用。而交流则是协作过程中最基本的方式或环节。在“自主学习探究式教学模式”中，借助于良好的课堂教学氛围，根据教师提出的问题（在合作探讨的过程中，学生自己提出问题或课堂上随机生成的问题价值尤为重要）展开讨论，以小组为单位，互相启发、相互补充，寻求答案。在此过程中，坚持开放性原则。重在展现学生思维的过程，合作学习的过程。教师通过指导，让学生在个人自主探究的基础上利用网络进行小组协商、交流、讨论，进行协作学习，进一步完善和深化对主题的意义建构，并通过不同观点的交锋，补充、修正、加深每个学生对当前问题的理解。通过这种合作和沟通，学生可以看到问题的不同侧面和解决途径，从而对知识产生全方位的认识和新的洞察。教师在指导学生进行“协作学习”时，必须注意处理与“自主学习”的关系，把学生的“自主学习”放在第一位，“协作学习”在“自主学习”基础之上在教师指导下进行。6、学习效果评价以学为中心的教学设计的学习效果评价主要分为两个部分：一是学生自我评价和小组对个人评价；二是教师对学习效果的评价。第一种评价是相对难以外显，在小组讨论和个人自主研究中学生自己对自己以及在小组中的表现情况实际上有一个认识，对于教师对学习效果的评价可来源于多方面：比如课堂上学生的表现；教学是否达到预期效果；学生掌握知识的程度如：强化练习设计，自主网络测试（1）强化练习设计以学为主的教学设计，应为主动权交给学生，在学生知识的掌握上不好把握，所以必须用多媒体技术为学生设计出一套可供选择并有一定针对性的补充学习材料和强化练习。这类材料和练习应经过精心的挑选，既要反映基本概念、基本原理又要能适应不同学生的要求，以便通过强化练习纠正原有的错误理解或片面认识，最终达到符合要求的意义建构。在本课中结合具体的重点和难点都有相应的反馈练习，并且学生做完后才可以通过特殊键看到正确的解释。（2）自主网络测试：学生在教师指导下，运用网络课件、网络题库和测试评估软件进行以学生自我评价为主的多种形式的学习效果评价。网络课件、网络题库和测试评估软件可利用网络技术、数据库管理技术、程序设计等技术手段来开发制作，应具有以下功能：随机出题，测验试卷自动生成的功能；自动控制测试过程，锁定系统，不允许学生无关测试的浏览，控制测试时间，自动交卷等功能；自动批改即时反馈功能，可以根据学生的答案提供个性化的反馈内容；自动记分智能反馈的功能，自动将成绩登录，并建议学生下一步的学习内容；测试结果分析功能，对具体学生给出诊断，并对下一阶段学习提出建议和要求。7、课堂反馈总结：可以由学生或教师进行课堂总结，交流学习的心得体会，交流学习的难点、存在的问题及今后学习提高的建议；也可以由学生写小论文，进行论文答辩式总结：由答辩者在规定的时间内介绍探究学习过程，再由答辩者回答教师和其他学生就其研究情况的提问。8、课题延伸课外：充分利用网络技术和多媒体平台大搞物理课外活动和研究性学习，进一步促进学生自主学习探究能力的提高。组织开展物理课外活动，有学科小组活动、科技小组活动（如航模、无线电、摄影、教具制作、地震观测等）、物理竞赛小组集训活动、各种讲座活动等。积极实施研究性学习，能促进基础知识向实际能力的转化，是培养学生能力的重要途径；能发挥学生的个性与特长，发挥探究的自觉主动性，进一步培养学生自主学习探究的能力，培养学生学习物理的兴趣，提高学生的综合素质和综合能力。通过组织物理课外活动，指导学生利用课余时间阅读一些科技报刊、杂志等书籍资料，指导学生上网搜索资料、活动内容方案等，进行活动策划、准备和实施。甚至可以在专家或老师的指导下，让学生利用图书资料、网络资源搜集资料，利用“仿真物理实验室”等软件虚拟仿真环境，自己组织开展物理科普讲座，如开展：“人造地球卫星讲座”，“正负粒子