运用多媒体提升实验教学有效性的研究.doc

运用多媒体提升实验教学有效性的研究1.付 点 2.杨 荣 1.简阳 阳安中学，四川省 简阳市 6414002.资阳 市教科所，四川省 资阳市 641300摘要 在潜心研读课标和教材、细心揣摩学生认知规律的基础上，设计出“四个模块、八个环节”的课堂教学模式；开发出运用多媒体提升实验教学有效性的课程资源“六化”；提炼出灵活运用“六化”的策略；采集连续四年(2007年-2010年)不同实验班学生的中考成绩,证明“六化”的价值。主题词 多媒体 实验教学 有效性一、研究背景1山穷水尽疑无路课程标准的要求是：学生在探究知识发生、发展的过程中自主构建起鲜活的认知表象。目前的问题是：许多实验无法提供核心内容，教学有效性差。镜头（1）声音是怎样产生的？人又是如何听到声音的？初二的学生睁大明亮的双眼，满怀好奇走进物理学科的殿堂，他们在课堂上欣赏了录音机放出的天籁般的音乐后，急切地想知道“声源振动的样子，人耳接收声波时鼓膜在干什么”？而我们根本就没有帮助学生自主探究的实验设施。学生只能草草地翻翻课本，机械地记忆各种条款似的结论。看着学生黯然失色的样子，笔者的心情越加沉重！如果让学生大脑中已经燃起的求知火花就此熄灭，我们真是愧对学生。镜头（2）烧开水时壶嘴喷出的“白烟”是什么？与空中弥漫的“白雾”、蒸汽机车头上不断冒出的“白烟”相同么？怎样观察它们的形成过程？兴致勃勃的学生只能看到“水的沸腾实验”中不断产生的“白烟”、盖住烧杯口的玻片上的“白雾、白汽”，不可能观察到它们的形成过程液化。笔者原来的做法也是先介绍气体是透明的，是看不见的，人能够看见的“白烟、白雾、白汽”是细小的水珠。学生迫于教师的权威，只好唯唯诺诺地往大脑里塞进现成的结论。实际上，多数人仍然顽固地认为“白烟、白雾、白汽”是“水蒸气”，遇到具体问题就不假思索地脱口而出：“白烟是水蒸气”，练得越多，错得越离谱。大量的无效活动还为后面学习分子动理论设置了相当大的认知障碍。依据传播学理论，实验教学过程是一种传播现象，它的有效性就是教师在最短的时间内，投入最少的人力、物力，让学生获得最多的、有用的信息。从知识与技能，过程与方法，情感、态度、价值观三个维度上获得比较好的实验教学效果。怎样提升实验教学的有效性呢？2柳暗花明春事深1959年，美国IBM公司研制成功第一个计算机辅助教学（CAI）系统，宣告人类开始进入计算机教育时代。美国学生解决实际问题的能力在国际上领先的重要原因之一就是恰当地使用计算机辅助教学，提升教学的有效性。镜头（3）2009年10月1日国庆阅兵式中，空中加油机和受油机翱翔蓝天的画面，将静态的、聊无生趣的文字陈述演变为生动的视觉感受，让学生过目难忘。镜头（4）初2010级4班学生根据课本上的图示，自制了“小孔成像”的仪器，但实验中却不容易观察到蜡烛的像。而互联网上的视频不仅能够吸引学生的注意力，让学生迅速形成直观、生动的记忆表象，还可以启发学生自主猜测小孔成像的原因。因此，我们自主研制、开发出运用多媒体提升实验教学有效性的课程资源。二、理论依据1建构主义理论建构主义理论认为，虽然学生学习的知识都是前人已经建造好的，但是对学生来说仍然是全新的、未知的，需要每个人再现类似的创造过程来形成，即用学生自己的活动对人类已有的知识建立起自己正确的理解。2学生认知特征长期生活在电视和网络环境中的学生，普遍喜欢图文并茂、浅显易懂的电子类读物，对抽象的文字符号、数学运算有一种本能的畏惧。大量的教学实践表明：多媒体教学可以在较低的学生的认知能力、动手能力和较高的实验要求之间搭建一个拾级而上的通道。3多媒体用户通过计算机来控制或操纵的两种或多种媒体的集合，能同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信息媒体的技术，它将文本、图形、动画、静态视频、动态视频、声音等媒体结合，借鉴各种媒体的优势，形成一种在功能上更完善的体系。特点：集成性和交互性。作用：利用生动、直观的形象有效地激发联想，促使学生感知并动手操作虚拟现实中的各种对象，帮助学生自己同化和顺应新知识。三、改革措施实验不是表面上的热热闹闹，而是要尽可能地引导学生深层次地参与，积极推进学生的认知构建。因此，在实验教学中，笔者从三个方面着手，运用多媒体提升实验教学的有效性。1设计是前提课堂是实验教学主阵地，笔者依据课标，设计出“四个模块、八个环节”的课堂教学模式。多媒体提升实验教学的有效性的课堂教学基本模式：模 块1问题实验提供整体轮廓、真实的过程、现象多媒体凸现放大、减小；减慢、加快；拓展、定格的内容2猜想学生运用自己的语言提出自己的问题多媒体再现学生需要猜想的内容3实验演示或学生自主探究多媒体弥补、强化、实验的缺陷；再现重要现象、过程4提炼运用多媒体展示探究过程，把科学方法变成可操作的程序性方法。学生运用可操作的程序性方法解决实际问题2“六化”是基础好的教学设计需要有好的教学资源。笔者分析了每一个实验，找出需要弥补的缺陷或强化的内容。从六个方面（即“六化”）把多媒体和实验内容结合起来，提升实验教学的有效性。（1）化无为有把教材上无法用实验探究、演示的内容转换成多媒体的模拟实验，学生借助虚拟的实验过程，建构概念和规律。【案例1】 “声音的形成、传播、接收”教学片断内容容量方式过程多媒体使用原因、设计思想时间学生收获声源的振动、声波的特点、人耳接收声波时鼓膜的振动、回声3个知识点多媒体的模拟实验新课的问题模块播放FLASH动画课件，运用多媒体模拟声波形成的同时鼓膜振动、人听到声音的情景。学生沉浸在清脆悦耳的铃铛声中欣赏着大屏幕上摇动的铃铛、像水波一样扩散的声波、振动的鼓膜一节课时的5分钟课堂上学生自主构建、存储“声源、声波、人耳接收声波时鼓膜的振动”的动作表象理解“声源、声波“的物理意义课后学生运用多媒体自己感悟“回声”的意义（2）化有为无物理实验分为基本仪器的使用和探究物理规律两类。正确使用测量工具，迅速读取合理的实验结果是实验教学有效性的重要保障。传统的教学中教师演示的器材可视性差，学生因为不是自己亲自操作，对仪器不感兴趣。等到学生自己做实验时，由于不会使用测量工具，导致实验结果错误，效率低下。多媒体的虚拟实验可以在有限的课堂教学时段内，既充分展示测量工具的结构、原理、使用方法，又给学生以充足的时间进行实际操作。【案例2】 运用多媒体提升实验操作测试复习的有效性内容容量方式过 程多媒体使用原因、设计思想时间学生收获基本物理测量工具的原理、使用；中考实验操作考试项目7个基本仪器20个考试项目多媒体做模拟实验复习课的实验、提炼模块在模拟实验和真实实验过程中，让学生自行思考、选择自己薄弱的实验和某个试验环节，尽量暴露各种认知、操作的问题多媒体示范正确的动作模式，强化测量工具的使用技能；教师运用数码相机拍摄记录典型问题，仔细分析学生的问题及其原因，突破难点4节课时学生有充足的时间和空间，严格按照考试要求实际操作，节约操作时间，提高效率和成绩（3）化静为动学生面对许多概念，只知其然，不知其所以然。我们运用多媒体，将静态的文本转化成动态的场景，学生只需用手点击鼠标，就可以“看到”建构概念的思维过程。如分析“重力”时，笔者在课堂教学的“虚拟实验”环节让学生自己点击“重力集中作用”形成“重心” 的动画场景，理解“等效”的物理思想。教学实践表明，大部分学生在分析杠杆自身重力的时候会有意识地找杠杆的重心，减少了学生做题时出错的次数，节约教师评讲时间。【案例3】 利用数学知识背景：“点到直线的距离”建构“力臂”概念内容容量方式过 程多媒体使用原因、设计思想时间学生收获力臂一个知识点多媒体做模拟实验新课实验、提炼模块运用多媒体的动画凸现杠杆、力、力臂组成的不同的直角三角形的特点及变化过程运用多媒体展示最大力臂支点到力的作用点的距离及最小力运用辩证法中内外因有机联系的思想，启发学生：如何将杠杆的外因力和内因支点联系起来？把学生自己的推断变成可以触摸、观看、记忆的生动的场景学生离开具体的实物后仍然可以再现实验，节约时间和空间一节课时的10分钟理解支点到力的作用线的距离反映力对杠杆转动的影响迅速判断杠杆类型（4）化动为静许多实验只是让学生亦步亦趋地机械操作，学生注意不到的重要环节稍纵即逝，又不可能多次重复实验。笔者的办法是把这些实验转化成多媒体学件，让学生带回家，自己在电脑上反复演练，拓展教学时空。如我们为了用V排和原有概念（重力）构建新知识F浮，把浮力、被物体排开的液体的重力转化成多媒体学件中的弹簧测力计的示数，并借助动画将示数定格，让学生比较弹簧测力计的示数（定格后的读数）的差异，借助二力平衡的知识，自己找出重力、拉力、浮力的平衡方程，推导出F浮=G排。（5）化繁为简为了捕捉决定成败的细节，我们常用数码相机拍摄学生的实验探究过程，在电脑上反复播放、寻找实验成败的原因。如从课堂实录中发现：学生探究平面镜成像时，把两支蜡烛都点燃，实验教学无效。经过调查研究后才知道，学生犯错的真正原因是没有理解虚像的意义。为此，课堂上我们先用动画模拟虚像的成因，引导学生明白虚像的物理意义，再让学生自己探究。【案例4】 探究凸透镜成像的规律内容容量方式过 程多媒体使用原因、设计思想时间学生收获凸透镜成像的规律一个规律、一个基本作图方法多媒体模拟实验、完成光路图让学生自己运用多媒体学件反复作出四个像，从物距变，导致像距、像的特征变的因果关系中归纳出凸透镜成像的规律。在电脑上运用三条特殊光线绘制不同的像学生在真实的实验中找不到虚像、等大的实像，不容易自主归纳出成像规律一节课时的20分钟运用三条特殊光线绘制不同的像；对程度比较好的学生点拨：如果物、像的“角色”互换，光路图如何？进一步理解“光路可逆”的物理意义。节约课堂实验时间（6）化简为繁运用多媒体弥补教材的缺陷，在立足文本的基础上超越文本，开发出更丰富、更立体化的教学资源。【案例5】 凸现宏观和微观的联系内容容量方式过 程多媒体使用原因、设计思想时间学生收获微观粒子动态场景和物体状态、物态变化的因果关系。质量、体积、密度4个知识点多媒体模拟实验运用无限分解法（课本“摔碎玻璃杯”实验背后蕴涵的物理思想），启发学生领悟：物体有更小的微粒构成，并且知道大小微粒的作用和尺寸运用多媒体播放微观粒子运动的场景，弥补教材缺陷微观粒子动态场景和物体状态、物态变化的因果关系学生大脑中没有微观粒子运动的场景，教材上也只有3个简单的图片。学生在学习和解决质量、体积、密度问题时，没有明确的、立体的、动态的研究对象一节课时的20分钟挖掘出实验（天平测量质量、量筒测量体积）测量物体密度的物理意义：密度间接反映微观粒子的种类和排列状况感悟运用宏观量表达微观量的物理思想学记曰：“道而弗牵则和”，“六化”的最终目的是让实验探究成为学生的一种精神需求而不是一种外界压力，改变学生的学习状态和内心体验，使学生从“受逼”的学习状态中解放出来。变“要我学”为“想探究”。3运用是保障在确定使用“六化”的模块和环节后，从四个方面灵活运用“六化”，提升实验教学有效性。（1）调整顺序初中学生对文字、数字的抽象思维能力还很薄弱，有的内容必须先用“六化“营造氛围，提供探究对象，激活他对书面语言（文字、数字）的思考。如学习“摩擦力”时，先运用多媒体的视听场景帮助学生明白“弹力”、“相对运动”的含义。有的内容则先给出文字材料，强迫学生自主提取、转换记忆中已有知识经验。如学习“改变摩擦力大小”的内容时，一定要学生先回忆、表述产生“摩擦力”的四个条件，再出示动态的场景，引导他们对新信息进行重新建构，从中挖掘出改变摩擦力大小的方法。（2）分配时间 采用“四个模块、八个环节”的课堂教学模式就必须合理分配课堂教学时间。如保证学生有足够的时间自主运用多媒体探究“凸透镜成像规律”， 有回味、思考的余地，教师不能催促学生；有的资源适合在短时间内使用，如动画“声音的形成、传播、鼓膜的振动”只能在短时间内一次播放完毕，让学生得到强烈的视觉、听觉刺激。(3) 控制节奏有的内容需要缓慢回放，如“探究阿基米德原理”就要从多组数据中耐心分析出结论。有的内容则需要高频率地使用，如短时间内多次播放多媒体模拟“液化”的动画过程，让学生反复观看水蒸气的变化过程。（4）检测效果从过程和结果两个维度检测课堂教学中使用“六化”的效果。如播放了直流电动机换向器的工作过程后，引导学生自主讨论，学生只要大胆说出自己的看法即可；而学习了“力臂”后，就要求学生正确、规范地做出力臂，熟练应用杠杆平衡条件解决实际问题，不能够有丝毫错误。四、研究成果1教师的成长（1）教学观念的转变笔者坚守一个真谛：教育是唤醒每个学生自我改变、主动发展的意识，解放其内在的求知渴望、学习力量的有效途径。运用多媒体提升实验教学有效性可以用极大的耐心和智慧培养学生的自我反省、自我构建的能力，带给学生巨大的独立思考、探索知识、克服困难的内在的思维快乐。（2）教学能力的提升笔者不断反思“六化“的价值，坚持把自己在教学中运用”六化“的得失梳理成文，参与交流学术、在各级刊物上发表，取长补短。2学生的成长从学生的中考成绩可以看出：运用多媒体提升实验教学有效性的教学实践提升了实验班学生发现新问题，自主建构物理概念、规律，灵活运用知识解决实际问题的能力。附表：20072010年全体学生与实验班学生中考理科综合、实验操作成绩一览年级参考人数理科综合优生实验操作优生综合总分优生人数百分比人数百分比人数百分比2007总人数39711528.9713534.0012431.23实验班*71*17*23.95*33*46.48*19*26.762008总人数3999824.5614837.0914837.09实验班*43*14*32.56*29*67.44*17*39.532009总人数2724416.1718367.289434.56实验班*66*19*28.79*46*69.69*29*43.942010总人数2827928. 0119368.439533.69实验班*75*29*38.67*56*74. 67*39*52. 00说明：数字前面带“*”者为实验班单科优生：单科得分单科总分值的80%；综合总分等级A5为优生。随着课题研究的深入，2010年实验班实验操作考试优生率、理科综合考试、综合成绩的优生率达到最高。参考文献1 吴国平.从课程人的社会责任谈起J 上海教育科研2008.02 3233上海:上海教育科研杂志社2 B.A.苏霍姆林斯基.第一次学新教材C/杜殿坤.给教师的建议. 3032 修订版.北京：教育科学出版社.1984.06第二版.3 赵才欣.论教材的有效研究与有效使用J 上海教育科研2008. 01.1013上海:上