（教育技术学专业论文）立体化开放式实验教学模式的研究及网络平台的实现.pdf

摘要 二l 。一世纪信息时代，实验教学的主要任务是培养具有创新精神和能力的高 素质人才，研究新的实验教学模式是符合人才培养需要，顺应时代发展的必然要 求。本文在总结国内外相关研究成果的基础上，以教育学、心理学和教学方法 论的理论知识为背景，分析了传统实验教学的状况和立体化开放式实验教学的特 点，以建构主义学习理论为基础，设计了以学生学习为中心、网络环境下的立体 化开放式物理实验教学模式及实现平台。 本文首先研究了人本主义、建构主义教学理论基础，结合大学物理实验的教 学特点，给出了立体化开放式物理实验教学模式的教学理念、教学体系内涵及运 行模式；详细介绍了立体化丌放式物理实验教学管理平台的结构、技术特点、功 能模块；着重介绍了利用f l a s h 技术设计开发的立体化开放式物理实验教学辅导 系统，给出了辅导系统的总体模型、虚拟仿真实验的开发和实验数据检测系统的 开发等；论文最后对立体化开放式教学模式对教学产生的影响及后续研究思路进 行了总结。 关键词：教学模式，立体化，开放式，管理系统，辅导系统 a b s t r a c t t h e2 1 s tc e n t u r yi st h e a g eo fi n f o r m a t i o n ，a n dt h et a s ko fe x p e r i m e n t a l e d u c a t i o ni st ot r a i nt a l e n t e dp e r s o n sw i t hi n n o v a t i v es p i r i ta n dh i g ha b i l i t y ，s oi ti sa n i n e v i t a b l er e q u i r e m e n tf o rn e we x p e r i m e n t a lt e a c h i n gm o d e l b a s e do nt h er e s e a r c h r e s u l t sa th o m ea n da b r o a d ，t h ea r t i c l eu s et h et h e o r e t i c a lk n o w l e d g eo fp e d a g o g y ， p s y c h o l o g ya n dt e a c h i n gm e t h o d o l o g ya sb a c k g r o u n d ，a n da n a l y z e st h es t a t u so f t r a d i t i o n a le x p e r i m e n t a lt e a c h i n ga n dt h ec h a r a c t e r i s t i co ft h r e e d i m e n s i o n a lo p e n t e a c h i n gm o d e l b a s e do nt h ec o n s t r u c t i v i s ml e a r n i n gt h e o r y ，t h es t u d e n t c e n t e r e d l e a r n i n ga n dn e t w o r ke n v i r o n m e n t ，t h et h r e e d i m e n s i o n a lo p e np h y s i c a le x p e r i m e n t a l t e a c h i n gm o d e li sd e s i g n e d f i r s t l y ，a f t e r a n a n a l y s i s o fh u m a n i s t i c p s y c h o l o g y ，c o n s t m c t i v i s m ，a n d c o m b i n i n gw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so fp h y s i c a le x p e r i m e n t a lt e a c h i n g ，t h em o d e lo f t h r e e d i m e n s i o n a lo p e np h y s i c a le x p e r i m e n t a lt e a c h i n g ，p h i l o s o p h ya n dc o n n o t a t i o n a r eg i v e n n e x t ，t h et h r e e d i m e n s i o n a lo p e np h y s i c a le x p e r i m e n t a lm a n a g e m e n t s y s t e mi si n t r o d u c e d ，a n di n c l u d i n g t h e f r a m e w o r k ，t e c h n i q u ea n d f u n c t i o n e m p h a t i c a l l y ，t h et h r e e - d i m e n s i o n a le x p e r i m e n t a la s s i s t a n ts y s t e mb a s e do nt h ef l a s h ， i si n t r o d u c e d ，a n di n c l u d i n gt h ef r a m e w o r k ，t h ed e v e l o p m e n to fv i r t u a le x p e r i m e n t a n dd a t ap r o c e s s i n gs y s t e m f i n a l l y ，t h ei n f l u e n c eo ne d u c a t i o no ft h r e e - d i m e n s i o n a l o p e nt e a c h i n gm o d e li ss u m m a r i z e d ，a n ds o m ei d e a sa r ef o c u s e di nt h ef u t u r ew o r k ， k e y w o r d ：t e a c h i n gm o d e l ，t h r e e d i m e n s i o n a l ，o p e n ，m a n a g e m e n ts y s t e m a s s i s t a n ts y s t e m 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论义中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电 了文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文 被合阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：2 丝导师签名：超日期：7 裔。2 7 第1 币绪论 1 1 论文研究的背景 第1 章绪论 随着信息技术和现代教育思想的迅速发展，我固的高等教育而l 着新的机遇和挑战，实 验教学作为培养学生动手能力、科学思维及创新能力的一个重要课程，也而临着b 大的改革。 立体化开放式实验教学模式是对实验教学改节的一种尝试立体是指实验呈现形式多样，实 验设置全a 位、多层次；开放是指实验时m 、空h j 、内容和教学 法等不受瞅制学生有自 主选择权。立体化开放式实验教学模式有利丁促进教学资源的合理配置，提高教师的教学效 率，提高教学质最：同时能为学生的土动学爿和个性发展创造个较好的外部外境，体现了 以学生为中心的教学理念，对提高学生的学爿兴趣，建立自主研学的学爿爿惯、培养科学创 新的_ | l i i 维意识有很好的作用。 东南大学物理实验巾心是同家级实验教学示范教学基地，同时物理实验课程也被评为同 家级精品课程，实验巾心实行的是全办位、多层次、开放式的实验教学，其教学体系、教学 内容、教学方法以及管理模式都具有自己的特色和一定的先进性。田家级实验教学示范巾心 作为高等学校实验教学研究和改节的基地，应该引领全阳高等学校实验数学改革的方向，因 此对实验中心立体化开放式教学模式及叫络麻用半白进行研究、改进、麻用、推广，是尔范 巾心应尽2 职，也是奉论文的出发点和u 杯。 1 2 国内外的研究现状 计算机多媒体技术和网络技术的迅猛发展，给高校教学改节带来了深刻的影响。n 2 0 0 s 年，世界上已经自一百多个同家开发汁算机辅助教学课件，开展网络教学；全世界9 0 的大 学在叫上拥钉自己的叫站，其中的三分2 一推了网络教育课程”j ，这些都为立体化开放式 教学的实施提供了良好的条件。 美嗣麻省理工学院实施的开放课件( m i to p e nc o u r s ew a r e ) ，t l p o c w 项1 3 ，把包括物 理存内的5 0 0 多fj 珠秤发布存f i 司络r ，实现真矿的资源共亭、丌放式教学；同时他们也把。 此简单的物州实验摆存走廊单，让学十口，以随时上做”。日本岛校敛励建口“丌放实验窜”， 提高了教学效：簪后，蝗规定4 6 学时的实验，学生般2 3 学时即a ，完成，多余的时间鼓 励学牛改进实验方法，进行创新活动“。 香港教育学院足成功建设开放实验审的 i ! 范。香港教育学院为使教育技术水甲选到专、f p 水准，专j 豉置教育科技处，提侣有效地使用教育科技，提岛教学赝昔。j 职能是存教舒科 技方向为教师、学乍，行政成必或有芙的社会人十提供设备、技术及专、l k 意见进 ，科研活动； 为学校教职l ：、学乍以及教育i ：作者提供良好的丌放学习环境和十富的学习资源“。 国内的c 1 ，喇干： 技人学的人l 智能1j 计算机应i f j 研究审丌发的人学物州仍真实验软件和 虚拟实验远利教学系统i r 台存网1 ：址、) 起r个完伞模拟的实验教学王f 境，学个町以柞这 个席拟的h 、境一t 一随州进 i 实验。p 目北i 、l pj 、f 门丌放件物川实验审足f f 不m f f , i 实验模块纠合 构成的综合啦用研究掣实验审，向阳伞校本科牛j r 放选修，f 学乍r l 十选择片独 克成实验。 形成r 1 1 ：式、合作j 弋年【i 研究式的学习方式，培芥学牛十动性，创造件的实践能力。北京人学、 南京人学、i ：海交通人学的物 ，实验中心都根据f f 身特点在小川程艘i 丌胜j ，r 欣弋实验教 学。 此外伞翻岛等t 科院校物删教育学术研讨会、个圉岛等。7 校圹物州炎专q k 物王 i 教育学 术研讨会、伞t , l j 等学校物剧实验教产研讨会苫就物州实验教学的改革作过多次的探坩，试 体化开放，t 的教7 ，模，已成为人家的jl 口! 。 综j 所述，喇内外人z 刈矿体化 放式。实验敦学都嚣币祝，并个产校也部尝试肝发谍 件，建改州站开始r 不同产，j 堡f f j 探索。nj 总体f m 小4 i 少1 枝f f 1 的摊姐虮代化敦f j ，以 为个谍什、个p q 立l i 就是j ；眦r 外破- t 敦，建改时彳j f 此l i | | 和轩率。j l 。奂血i 的似化 开放a 教学j 盯要- * 实有力f j 教f j 州沦的支撑，要能f ；i f f , j 锆和和使川i 卤的软他资游，硎 尔南人学顾上学似论文 时要有完辫的课程设胃和科学的管理方法。因此，科学岛效的：体化开放式实验教学模式和 的研究和刚络甲台的实现，是放血我们面前的个珠题。 1 3 论文研究的主要内容 本论文研究的主要m 标是建立新型的屯体化开放式物理实验教学模式，设计并开发科学 的实验教。管理 台和实验辅导l 台，营造以学生为主体的激励而宽松的物理实验教学环 境，建踺一个有特色，对创新人才培养发挥积极作几 的现代物理实验教育r 台。 1 学习相关的教育理论，以物理实验教学为例研究和建立立体化开放式实验教学的 教学模式。模式的研究采用文献研究沾，相关物理实验内容、方法、体系殴置的研究根据本 校的教学特点，结合自山的工作经验以及参考h 他岛校的设置方案进行。 2 设计并开发立体化开放式物理实验教学箭理系统。主要m 的是开发出结构清晰、功 能性强，运行l 靠、使_ r 】方便的教学管理r 台，使教学管理信息化、网络化、科学化，减轻 教师的上作量，方便学生的闩土学习。 3 建立和创新立体化外放式刚络辅助教学 ；! 式。研究j 发能支撑人性化、个性化教学 的教学辅导系统，例m i 优化实验过稗模拟、实验 果评测、自主研学导学等。研究重点足更 好的发挥讣算机的辅助实验教学功能，增加教师与学生的深层次交流，强化教师在教学过程 中对学生实验的基本能力和科学糸质的培养及个性化指导。 4 对实验教学模式搜刚络平台进 j 应片j 和测试，调查及研究应用的效果，提出该立体 化外放式实验教学模式及网络平台的优势和寅践价值。 笫2 章羹+ 体化开放式教学j f ! 式的理论基础胜模式建立 第2 章立体化开放式教学模式的理论基础及模式建立 教学i ；! 武足在一定的教育思想、教学理论、学爿理论的指导下，在一定环境下展开的敦 学活动进稃的稳；结构彤，足开展教学活动的一套办法论体系，足罐于一定教学理论而建 立起来的较稳定的教学活动的框架平 7 序”。教学模式足教学理论的j 体化，蚓时义直接而 向平指导教学实践，j i 仃口，操作性，它址教学理论与教学贸践之i 】j 的桥梁。奉义所提的立 体化丌放式实验教学模式止足以科学的教育教学理论为指导，制定的一套关于物理实验教学 的、科学的、j 有操作性的教学活动程序。 2 1 立体化开放式教学模式的理论基础 任何一种教学模式，都足建立在相应的教何学和心理学理论基础之上，并将这些理论应 用十教学实践以达到最优化的效果。i j 立体化，r 放式教学桐关教向理论包括：人本主义心理 学、缱构主义学习理论等，它们为立体化j i ：放式教学模式奠定个坚文的理论基础；吲时立 体化外放式教学模式也实现了这些理论的实际应用并在实践中进一步扩展和深化了理论。 2 1 1 人本主义心理学 人奉主义心理学派挺：的教学剃点和主张，尤其足罗杰斯的“以学生为中心”的人奉土 义教学理论，小仅对传统的教学理论发 i 了强力的挑战，也给人们带来了新的思考。罗杰斯 土张学校教学的基本口的足促使学生在教师的帮助下，激发自己高层次的学爿动机，充分发 展自己的潜能和耳j ! 极向上的自我概念、价值观和态度体系，从而使学习者能够自己教育自己， 最终把他们培养成为人格充分发挥作用的人。其基本观点有： 1 主张以学生为中心 罗杰斯提“教师的基本任务足要允许学生的学习，满足他们自己的好奇心”“。教师 的任务4 i 足教学生知识( 返芷行为主义所强调的) ，也4 i 足教学生怎样学( 这足认知学派所 关汴的) ，而足要为学生捉删c 再学爿的手段由学生自己决定如何学爿。罗杰斯提篮发除 传统意义上教帅的角色，以促进者而代之。促进者的任务足：提供各种学爿的资源；提供一 种促进学爿的气氛：使学生知道如何学习。简言之，罗杰斯主张，废除教师中心，提倡学生 中心；学牛中心的关键，在于使学刊j e 有个人意义。 2 强调意义学习 罗杰斯把学爿分为眄类，一类足无意义音节学习，一类足意义学习。他认为，对学爿者 有真止价值的足意义学爿。它足指一种使个体的行为态度、个性以及在未来选择行为h 针时 发生重大，变化的学刊。这4 i 仅增长知i = ! 而且足一种与每个人各部分经骑都融合在一起的学 爿。意义学爿提倡对知识的灵活理解，而小足消极地接受。在返种学爿中，篮求学生能在_ 大的抱喇v j 自“选择学爿材料：自行安排适台自己的情境：提j ；自己的j 、口j 题，确定自己的 学爿进程：关心i 己的选择结果。 3 促进学生学会学习 罗杰斯认为教学过程的承心是“学会学习”。d 。教学- l t ，军芙五要的是帮助学乍扶得知 识、信息和个人成长，这t e 将使他们也好的对付变化的1 什界。t 乞统教学只足敦给中乍。螳 成不变的很快就会陈i h 过i 坩的事实材料，f 不帮助学乍学会学习。罗杰斯l 。张d ：现代社会 t i 最有用的学刊是了解学习过程，对纤验始终持开放态度升把它们结台进白l 的变化过程 4 提倡学生的自我评价 人舀1 二一t 叶r 随打备种符 丫的外部评价它们芹彳i 菥人们的行为和生长方向。也教f 过 程i h 岁杰斯埘这种外部评价模，十 反对态度，从而“5 导尹，l 的f 1 我汁价。他认为学t 足处 1 ：学) j j 科- h 山的人，j l 有他自l 鼠清楚这种学习是满足f il 二的： j 要、是卉有助丁导敛他 趟嘤的尔【，i i 足f r l 纠了自l 原来4 ：i i i 楚的地疗。自我评价n 。! 卜f 门? 爿活动一l f 仃f 分t 要 的作川，这种作川的本质就足他。1 产乍力1 7 il 二的予习承驰! 仃，因向能仕。学生。学爿止加主动， 更加冉效和哩加持久，崽义字二j 就f i 然巾然f ；现，。 3 尔南大学领上学似论文 罗杰斯对学习论述的核心是要让学乍臼m 学习，他列举了1 0 种4 ：他再来有勘丁促进学乍 学习的方法，其一 ，有些方法是n 接从人术卡义的观点派乍出来，有止# | j ! i j 屉从其他学习州论小 借牲柬的。它们是：( 1 ) 构建真实的问题情景；( 2 ) 提供学习资源；( 3 ) 使丌】合约： ( 4 ) 利用社k ； ( 5 ) 同f r 学习； ( 6 ) 分组学习；( 7 ) 探究训练；( 8 ) 程序教学； ( 9 ) 交朋友小组：( 1 0 ) e j 我评价。 基丁以f ：观点，岁杰斯对传统的、封闭的教育方法持激进的批削态度，卡张采用开放的、 以个人为i ，心的教育方法。 2 1 2 建构主义学习理论 建构卡义学习理论是认知学习删论的一个系要分支，建构t 义源r l 关于儿章认知发胜的 删论，南于个体的认知发展与学习过柙密切相关，因此利用建构t 义可以比较好地说明人类 学习过秤的认知规律，即能较好地说明学习如何发牛，意义如何建构、概念如何形成，以及 列想的学习环境应包含哪”! 卡要斟豢等等。 建构卡义所蕴涵的教学思想卞要町以从知识观、学习观、学乍观、师生角色的定位及j 作用、学习环境和教学原则等6 个方血得以体现： i 建构主义的知识观 建构t 义认为知识不过是人们对客观1 ”界的。种解释，它不是问题的最终答案，它将随 着人们认识程度的深入而不断地变化；知识不能绝对准确无误地概括1 界的法则，存解决具 体的题时，： 强g 针对具体叫题的情景对原有知识进行再j u1 和再创造；知识不能以实体的 形式存存十个体之外，对知识真正的研r 解只能是南学习者r l 身鼠于自己的经验背景而建构起 来的，取决于特定情况下的学习活动过程。 2 建构主义的学习观 学习不是由教师把知识简单地传递给学乍，而是由学乍f | 己建构知识的过程这种建构 是尢法南他人束代替的：学习不是被动接收信息刺激，1 j 是卡动地建构意义，是根据r | 己的 经验背景，对外部信息进行中动地选择、j j u ：和处胖从f 口获得f i 乙的意义：学习意义的获 得是每个学习者以自己原有的知识绎验为肚础，对新信息重新认识和编码，建构n 己的州 解：同化和顺应是学习者认失结构发乍变化的两种途径或方式，学习不是简单的信息积累， 更重要的足包含新1 日知识经验的冲突，以及由此而引发的认知结构的重组，也足学爿者与学 刊环境之州瓦动的过程。 3 建构主义的学生观 建构主义强蒯，学爿者并4 i 是空着肚i 袋进入学爿情境中的，他们何以往的知识经验，面 对问题时，他们会基于以往的经验，依讴他们的认知能力，形成对问题的解释：教学4 i 能无 视学爿者的已有知识经验，而足应“1 把学爿者原钉的知识经验作为新知识的生长点，引岢学 爿者从原钉的知识经验中，生长新的知识经验：教帅与学生，学生与学生之侧需要，e i 列针对 某些问题进行探索，并在探索的过栏中州且交流和质疑，了解彼此的想法“。 4 师生角色的定位及其作用 教师的角色足学生建 f ：| 知识的上持青、帮助者和引导者，教师的作用从传统的传递知识 的权威轴变为学卜学爿的辅甘者，成为学生学爿的高级伙伴或台作肯。教帅成能激发学牛的 学爿兴趣，引发和保持学牛的学爿动机：教9r l j 、v 给学乍提供复杂的爽宴叫题，激励学乍对问 趣解决的多t 扛删血，支持学生创造性的发展：敦帅府创设符合敦学内容蛰求的情景平挺吖新 | 【1 知识之r t l j 联系的线索，帮助学生建构“f i ；- 所学知” 的虑义；为使学生的意义建构吏为何效， 教帅戍尽可能封【织协作学爿，腥n 寸论利交流，并埘m 作学爿过程进i j 引导使之中j j 自利于 意义建卡勾的方向发展：敦帅必钡抛似；产乍儿认知：l 年心理删啦 r 1 ，土i = f 养学佳讦州性的认 知加 策略，以及自l l 建构知 呻i 删钾的心婵模：教师成u 、i q 救学f 1 杯包括认知l j 标利情 感l j 杯；敦学足逐步减少外邢打制、增加。产叶：臼我拧：制学爿的j w 。 学生的角色足教学i 。l 础的彤! 极参j 芹雨i 知识的诎橄缱栩栉，建f 句 ：义篮求学十而埘复杂 的奠实f 廿界的情境，并n 复杂的f t 吱怕境中先成仃务，1 帆7 ，r ；t d 要汞墩种祈的。刊风 格、新的认谚：加i 策略，形成e 己足知“! 与理解的建 ；_ j 矗f f j 心胛槿。缱均 一义微学比1 纰 教：璺水。乍承担巫多的铮j i ! 自 三学爿的机会。学! 扛些川探索让和发现江上建构知1 _ 【! 的意 4 鼐2 市立体化开放，t 教学饮式的删葩基础，上_ | 式址立 义；在建构意义的过程- i 要求学乍_ r = 动去搜集和分析有关的信息资料，对所学的问题提出各 种假设升努力加以验证；要葺j i 把当前学习内容尽静与自己已有的知t 纤验联系起来，并对 这种联系加以认真思考；联系和思考是意义建构的芙键它最好的效粜是与协商过程结合起 来。 5 建构主义的学习环境 建构卡义认为，学习者的知识是在一定情境f ，借助丁他人的帮助，如人与人之问的协 作、交流、利用必要的信息等等，通过意义的建构而捩得的。理想的学习环境应当包括情境、 协作、交流和意义建构四个部分。 ( 1 ) 情境，学习外境t 1 的情境必须有利于学习者对所学内容的意义建构。在教学设计 巾，创设有利于学习者建构意义的情境是最重要的环仃或方面。 ( 2 ) 协作，应该贳穿丁_ 整个学习； 动过程i f j o 教帅与学生之问，学生与学生之间的协 作，对学习资料的收集与分析，假设的提与验证，学爿进程的自我反馈和学刊结果的评价 以及意义的最终进构都有十分重要的作用。 ( 3 ) 交流，是协作过程中最基本的，j 式或环节。比如学爿小组成员之问必须通过交流 来商讨如何完成规定的学爿任务达到意义建构的目标，怎样更多的获得教师或他人的指导和 帮助等等。其实协作学爿的过稃就足交流的过程，在这个过程中，每个学爿者的想法都为 整个学爿群体所共亨。交流对于推进饵个学爿者的学爿进稗，足垒关重要的手段。 ( 4 ) 意义五卫构，是教学过稃的最终日标。其建构的意义足指事物的性质、规律以及事 物之j 的内在联系。在学爿过稃中帮助学生建构意义就是受帮助学生对”1 前学爿的内容所反 映事物的性质、规律以发该事物与其他事物之口j 的内在联系j 占到较深刻的理解。 6 建构主义的教学原则 ( 1 ) 把所有的学爿任务都置于为了能够更有效地适麻世界的学习中。 ( 2 ) 教学目杯应该与学生的学爿环境中的目杯丰h 符合，教师确定的问题麻该使学生感 到就是他们本人的问题。 ( 3 ) 设计儿实的任务。巍蜜的活动足学爿环境的重要的特征。就是应该在课堂教学中 使用真实的任务和曰常的活动或实践整合多重的内存或技能。 ( 4 ) 设计能够反映学生在学刊结束后就从事有效“动的复杂环境。 ( 5 ) 给予学生解决叫题的自主权。教师应该刺激学生的思维，激发他们自己解决问题。 ( 6 ) 设计支持和激发学生思维的学爿环境。 ( 7 ) 鼓励学生存礼会背景中检测自己的舭点。 ( 8 ) 支持学生对所学内容与学刊过程的反思，发展学生的自我控制的技能，成为独立 的学爿者。 与建构卡义学习卿沦以及建构卡义学习环境相适应的教学模式为：“以学牛为中心，在 褴个教学过稃中r 扫教师起组织者、指导者、帮助崩和促进者的作用，利用情境、协作，会话 等学习环境要索允分发挥学中的k 动作、积极性和阿创精神，最终达到使学乍有效地实现对 当i j i 所学知i 的意义建构的1 7 的。” 存这种模式中，学f 。足信息力i 的十体、是意义的卡动建构者。教师是教学过 九的坌h 织 者、指导首、意义建构的捕助者、促进青。学 - k d 教帅的指导p ，卜动的建构自己的知识而 不足仪仅机饿的从敦帅或敦 f5 擞取知识；这“b 知识足学7 卜4 特j 芷的情景p 借助学刊伙伴之 日j 的丰hf f 协作和帮助，利用某种学爿的手段或材料，通过意义建构的厅式求抉得。教材所提 供的知识4 ：冉是敦帅潍输的内容也不足学，# 知识的惟一米源，l 叮是学生 - 动建构知彭! 结构 的寸蒙。媒体也小冉只是帮助教帅f 授知识的 段，而足j 】柬创设f 占境、进行胁作学爿、讨 论交流h u 作为学生自土学爿和协仵式探索的认知工具与怙感激励 贝。4 ：这种新7 魁的数学结 构巾敦帅、学牛、教学内容与教学媒体这网璺素，f 统的数学结构牛 f 比，符r | 克：小- j 的件用，彼此之m 响j 艺仝小刚的关系。f n 足这些仃用勺关系也是常戆、岍污叫确的， 而成为教学；功进烈的 外一种稳；七结构形，b u 建构卜义学爿e f ，境f 的教学樘j 。 本文所捉的立体化开放式教学模式止足基于这样。种缱卡勾j 二义学刊h ，境f 的、以学牛 为r f l 心的敦学模式。 一5 尔南人学顺上学”论文 2 2 立体化开放式物理实验教学的特点 物理实验足大学生进入大学阶段的第- - f 实践性课程。物理实验是由学生动手操作、观 察现象，测带数据、分析结果的过程。物理实验课桂对大学生科学素质的提高、自主研学的 学爿爿惯的建立和创新菅识的培养等起着科学引导和奠定基础的作用，足引导大学生步入科 学实验殿堂的重要肩蒙课程。 2 2 1 传统教学模式的缺陷 1 教学形式简单，教学设计以教为主 传统实验教学的教学形式通常是，学乍通过教师讲解来熟悉实验仪器，按照实验课本t 的内容进行实验，学牛过分依赖书本和教师的演示，缺乏中动性，缺乏思考，往往为了追求 数据和结果向忽视了实验过程；教师也仪仪起到了知识灌输者的作用，没有精力对学生做更 多的启发。 2 实验开放性不够。学生比较被动 传统实黔教学的教学时问、实验内容、指导教师往往比较同定，学牛在开学初就按课衷 规定的时h j 做指定的实验，无法自由安排时h j ，根捌兴趣选扦实验，也无法自由选择指导教 师。这样的教学形式使学生处丁一种被动地位，为了完成实验任务而实验，无- 法激发学生的 学爿积极性。 3 实验内容单一，无法因材施教 不同学生的知识结构、认知特点均不相同，而化统的实验教学内容相对单一，对所有学 生采用同样的教学内容，设计性实验不多，无法体现分层次教学，雕以照顾不同的学生，更 无法激发学生学爿的创造性。 2 2 2 立体化开放式教学模式的优势 立体化，f 放式教学足一种突破传统教学办式，以学生为中心，注重学生个性特点，养 学生创新精神，建构土义环境下的教学模式。立体足指寅验望现形式多样，实验r 段多样， 实验设置全力位、多层次；外放足指蛮验时问、空叫、内容平教学a 法等小受限制，学生有 自主选择权。 1 以学生为中心的教学设计，有利于激发学生学习积极性和创造性 教师在教学设计b 教学文践的过羊旱中以学生为中心，教师小j i 足“讲授者”和“答疑者” 还硅学习的“引导者”。教师婴为学生创设情境，以任务的彤式让学生进i r 实验让学生学 习查找资料、设计实验、撰写报告。教帅要鼓励学生思考，引导学生质疑，激发学生的学习 兴趣，鼓励通过学生自主学习来达纠教学目的。 2 立体化的教学手段、实验设景，有利于因材施教 实验教学于段多杆化，教帅引导、学牛协作、计算机辅助二三者相结合，引导学，士积极参 与、思考、讨论和实践。实验内存设置全方位、多层次，针对不川学生的特点改i t 玎；川模块 的实验，学乍i ，以根据自l 二的兴趣年旗础自由选扦，更符合学生号业方向和认知拍点，教学 具有较大的走 件。 3 全开放的实验时间，有利于自主学习的开展 实验时m 完全肝放，学，上通过叫络选谍，自安排自己的实验时间和内容，给学牛充分 的预爿时问，能够发现问题，思考n d 趣。冉带着问邀吱验，并通过实验解决m 题。丌放匕的 教学能够蜓蚶的发挥学l 学爿主动忖，体现，人本主义的教学理念，h 时能培养学，士自土研 学的爿惯 。 6 筇2 中立体化开放式教学丰芟式的理论基毗，上救式迎正 2 3 立体化开放式物理实验教学模式的建构 2 3 1 实验教学理念 东南人学物坤实验小心是面向伞校理、t 、文、箭，蜓各专q k 术科乍的皋础教学实验f 1 心，对伞授开改的实验谍程十要定付丁公具毕础谋伞年实验教学人时数约3 0 盯。其建设思 路是：树市以人为本、知t 传授、能力培养、素质提岛协渊发展的教育理念：构建激肋探索、 落实研学、培养创新的物理实验教学体系；建市支教育理念新、i k 务能力强、创新素质优 的核心骨丁、相对稳定的实验教学酬队；建设对物瑚实验教学体系起支撑作丌】的网络甲台， 实现嘲络化、开放式的实验教学管理模式：营造适应人学乍自t 研学和创新实践的教学环境； 创建对创新人才培莽发挥积极作用的物理实验创新教育i f 台”“。 实验教学理念是：发挥物理蝉论与实验臼然和谐对学乍能力培养的优赞，营造以学乍为 t 体的激励而宽松的物删实验教学王f 境，探索激励学，f 兴趣和个性发展，有利丁学乍科学精 神和创新能j 培养的教学模式，让广人学乍住进入人学厉的第门实践件课程，p ，知识、能 力、素赝得以健康协调的发展。 针对这馓学理念，本文提出了市体化开放式的实验教学模式，其卡要特点体现在： 1 凝练和整合物理实验的课程设置体系，提出让物理实验教学适应专业人炎的个性需 求、适应学生学习层次的个。降： j 求、适应学生自主研学的个性：瑶求及创新前求的全方位，多 层次的实验内容、方法的设置方案。 2 强化学生基本瑚论、基本方法和基本技能的培养，激励学生个性化学习。开展创新 实践和自主研学，训练学生的科学思维和创新能力。 3 教学内容现代化建设的同时，大力加强教学手段及教学管理的现代化，建歧一套完 善的科学化、叫络化的开放式教学辅助平台和管理平台。 2 3 z 物理实验教学体系 在学校的“卿论教学、实验( 实践) 教学、f 1 卡研学”i 佩体的创新教育邪念指导下， 对删沦教学与实验教学优化艳台，在实验课秤中铺就多层次的实验f 台，加强物理实验与各 专业学科紧密结合，实施具有特色的模块化教学。目i j i 的教学体系南人人模块构成：预备实 验、肚础实验、谍题实验、现代物州专题( 现代型应用) 、丌放研究件演示实验和谍外科 研创新实践训练，并模块的教学相瓦，殳融渗透，在课常教学、课内外实验、网络系统和谍外 刨新等渚多窄问构成的t 体化、多层次的物删实验创新教学体系，实现了对并年级的学乍因 材施教，为学牛的个十牛发艘提供良好的教学环境。该体系实现了圳硷教学与实验教学的优化 整合，融入了现代创新教育的，i ! 念，允分体现以学生为中体，以能力培养为f 线。 1 物理实验教学体系内涵 教学体系 综合设计 创新性实 教学内容和特色 模块 验比例 中学物理知识牡础f ：r 进行的部分定性和半定丝实验 i f 算机1 a 与教帅现场捐甘斗结台 预备实验 址豫补课、n 学、体验大学寅骖宅于一体的开放学爿场所 力后续必修讲! jrr 良女，的坫础 6 8 个必做川1 + 1 6 才右，r 放选做巧if 1 ( 般顾 【l 织j 仃i 秤特色的 饪块化数学) 内7 洒_ 物卿力，热、电、光、近代坫f j ；f 知识包含适射的综合设 基础实验 4 0 l i 陀年1 种j 、t 削忖内容 0 掣；i j , j 容按坫本内存、选做内存、小课题分层次鲟一1 i jt e 时亿坫小岬论、尽本力洼、上l 木技能的圯井利良蚶的科学拱 7 尔南人学硕j ：学化论文 验爿惯的培养 触综台性、设汁性、创新性为体的7 r 破实验 课题巾教师拟定和学牛r | 山l i 请题两方t f j 2 1 成 课题实验l o o 部分课题。重心卜放i ji 入一年级邢i - 丰 学，卜的必修课中 1 i ! i j e 激发学，t z i l 卞研学刨新蛮践 选题方向删节物删学尘i 已软诺贝尔奖的具有 v - 程鹳! 意义同时对 现代专题 1 0 0 现代r 程应用学科具有邢论1 7 技术尽础支撑作用的实验项同 侧重培养学，i q h - 学研究的批木素质 开放研究 是大学物理理论课与实验课优化整合的衔接口 性演示实 8 0 开发演示实验扯学生探究忡学习过程一l ，的深层次教学功能 为低年级学生拓展了课外自主研学的空间 验 几卜，、定性r 定量的( 许多项h 反映现代科技戍丌j 技术) 实验j 兜日 充分自出和全而开放，训练途径、场所、时川羽i 形式多样化 依托物理系年其他戍片j 学科的科研实验室对高年级优秀生开放 课外科研 1 0 0 对低年级学生交行导帅制，纳入学校大学生科研训练计划( s r t p ) 创新训练饵学期配合必修课程的教学组织一、二年级的学生撰。弓研究论文， 在此基础上对学生进行适时跟踪指导 缚年组织一次学生课程研究论文竞赛，举行论文竞赛答辩 2 各模块的教学方法、教学手段以及实验考核方法 教学体系模块教学方法和手段实验考核方法 实验室全开放，嘲络电子敦案预习 预备实验和辅导( 计算机t a ) 、研究生t a 自9 上递交报告并进行成绩评测。 辅导、土讲教师统筹监督与指导。 6 8 个项目必选，1 6 2 0 个项目开 州个学期比例略冉小问： 放选做。网络电子教案预习和辅导 实验基础理论笔试 20 30 ； 基础实验实验过程考察 60 80 ： ( 计算机t a ) 、教帅课堂现场深层 课程论文( 辅以实践创新竞赛答辩) 次指导。 l0 2o 。 时间、空间、内容全面开放，教师 以平时实验情况、实验论文、论文答 课题实验 辩等多方面综合评定学生的实验和创 适时指导，定划分组讨论和交流。 新能力。 现代专题 实验窜伞山j 开放，教师课章指导。撰写专题研究论文，期未论文答辩。 开放研究性 实验室仝而歼放，教! f i f j 课堂指导。撰写研究报告。 演示实验 课外科研 课带内外、教授的科研实验窀、学 校的s r t p 项u ，家教帅适时指课题研究、论文撮写、作品研制。 创新训练 导。 3 教学体系的优点 本殳提的人人模块的物州寓黔教学体系体现，以学， 为1 一体，以能力培养为1 。线的同 标，t lx , j 学乍个性：特点，测材施教，引甘学十丌腱研究性学爿，该敦学体系的优点l ：些作j l ! 在以r 两个疗向： 第，分矗川) , l k 4 施教的敦1 州念通过一条途径贯穿粘个贺验谍h 始终： 实骑敦。体系t h , b d 、彼块构成，实见计1 ：h 年级、小刚知u 毕1 ，；l i 的学牛分层次教学； 8 第2 幸立体化开放式教学榄式的州论基础，乏揽式址止 壮础实验教学中，实验内容按皋本内器、选做内祥和小谍题分层次编排，实现同。 许级的学小, f f 以根据各自的情况完成相应的实验内祥，激肋优秀学乍脱颖而出； 针对t 科专、i k 人炎特点，组织j 1 自| t 程特色的模块化敦学( 如材料类、机电炎，侪 息类，光学炎等) ，灵活物弹实验教学体系的1 一科专q k 适应。件。 第_ ，建市了- ，操作性强的，激励低年级众多学，卜进行研究性学习的引导机制。引导的 六条途径是： 预需实验的自卡学习； 幕础实验，i 的小课题； 谍题实验的伞开放自卡研学： 课外研究忡演示实验； 课外科研创新训练； 物理实验课程研究论文竞赛。 2 3 3 全开放的教学运行模式 本文提出的人大模块的物理实验教学体系奠定了因材施教、研究件学习的实现基础，实 验内容、实验时间和窄问的今方位、深层次的j t 放是该教学模式的顺利运行的条件，这种 丌放主要体现在： 1 实验内容充分开放 不同年级学乍町f i 南选择物坤实验教学体系中的任何模块的实骏。同时存基础实验课平旱 学习l l 选择肚本内容、选做内容和小课题的并项内容。另外学生也日，根据专_ k 人炎选择与再 e j 专q k 联系紧密的应用件综合性的物理实验项目。 2 实验时间全面开放 预备实验、肚础选做实验和课题实验以及研究件演示实验实行了每j + j 人天向伞校学乍开 放。学，f 利用网络教学管删甲台予晚约实验时闸和实验项目，教师町利用网络教学管胖甲台对 学生进行预习榆育、实验过程辅导及实验成绩评定等。 3 实验空问的广泛开放 通过诸如i 课题实验、研究件演示实验、课外创新训练等多种教学绡织形式，拓胜了学乍 i t 进行物邢实验的审问，再年级学乍町以通过谍举内外、实验审内外、网络甲台、图书馆、 竞赛活动、教授的科研实验室、学校的s r t p $ 女, 口等多种办式进行自主学刊，突破了传统的物 理实验室空口j 的约求，大大扩展了实验实践教学的空问。 2 3 4 立体化网络化的教学资源、管理平台 证体化开放式教学的实施依赖十科学的、丰富的网络教学资源平台和教学管卿平台。东 卣人学物 p 实验中心存国内率先伞山实施网络教学和管王甲，在预备实验和毕础。炙验教学中， 创新地引入了计贫机t a ( t e a c h in ga s s ls t a n t ) 的教学新模式，实现“多媒体教。课件寅时 指导+ 真实物钾实验”这个新高教的吱骑课刚络教学指导模式。实验帑引入i f 钎$ ) l t a 后， 教帅和i f 算机t a 起参7 教学过秤，有设的减轻传统教学中教师对学乍，谓”戈黔原岬、实 验仪器介绍、实骀丛本方法等般，陀n 勺教学指导，最人限度地削减r 指甘敦帅的厦复h 劳动， 增加教师j 学乍的个性化的指甘有利卜学牛科学实骑坫本能力和采质的培养”。吱践计明， 网络物土甲实验审的宽松环境深受学乍的敢迎，这样的教学环境增强 ：讲教师j 学牛椿垃次交 流，不仪拓i 宽，学乍扶以知识的窄f 1 1 】，同时有利卜激发学乍f l t 学习的积极性，娃兽提高了 教学敛锍。如| 笙| 2 1 所示： 0 东南人学顺上学们硷文 图2 1 传统教学模式和计算机t 教学模式对比图 经过几年的运行，计算8 l t a 这种方式有效的促进了教学，f u 随着教学状况的变化，随着 现代化教学要求的不断提商，它也面临着变节和提高的挑战。例如埘丁| 教学辅导系统部分， 以科主要是知识点的讲解，实验现象的动岫模拟，缺乏交互，缺乏评测。本论文后段将针_ 】c 于 这些不足，对教学辅导系统做一些更新和补充。 立体化开放式教学模式的顺利运行，还必需柯一个科学、合理的网络化实验教学管系统 理，通过这个系统，学生能根据自己的实际情况自主选样不同模块的课程、通过刚络进行学 爿、及埘教学提自己的建议：教师一以利用网络符理学生、了解学爿动态，提高教学效益。 科学的管理系统是实现立体化开放式实验教学的关键蚪_ i 了。 立体化开放式的教学箭理系统和教学辅导系统是奉教学模式的一个技术支撑，论文后段 将围绕这两个系统的实现而展开论述。 1 0 诧3 争i j 举他外姚- 教7 静州乐统 第3 章立体化开放式教学管理系统 3 1 实验教学管理系统的总体设计 3 1 1 系统设计思想和原则 从前曲提小的教学模式町以看 j 现在实行的实验教学具有分联次、伞丌放、网终健r l 特点，实验旋掣多样，实验时f h 】先伞) i j 叟实验资源人人增彩这此邯使得传统的实验管j - t 模式已尤法满足前璎，必衙改变传统的实验运作方式。随着州络技术和计算机技术的日渐成 熟，建一一。个完备的网络实验话一| 甲台已成为町能，伞丌破的教学管州甲台n n 奠实现实验资 源和信息的远柠；阜：学牛通过州络f i 南选择实验、杳吞成绩：教师通过网络进行学7 i - 管理、 成绩评定：实验内徉旧设置、仪器设备的h 常管删等令部利川网络管理、f 台完成。 本管州系统的改j f 讯则十婴遵循以f 儿点： 1 开放件：整个系统采川开放式的体系结构，所有模块完伞对外开放，町以通过网络 顺利运行； 2 易丌j 性：系统开发果用人忭化的设计方法，注希人机蹙瓦界向友好，使用方便 能适用j + 不f 日的操作者，包括学 t - 、教师，网络管州员，