| 学习榜样 | 古今学习模式与中外人才培养 | 基础学习 | 语言学习 | 人间美文 | 学习能力 | 学习工具 | 学习理论 | 科研美图 |
您当前的位置:首页 > 快乐学习 > 古今学习模式与中外人才培养

课堂教学的改进与拓展

时间:2013-03-22 03:52:13  来源:  作者:

 我在高校长期从事物理学基础课程教学,长期从事国内外高等学校大学物理教材比较研究,长期从事高等学校物理学基础课程教学内容和教学方法的改革研究与探索工作。尤其是近年来我和同事们对在课堂教学过程中利用计算机模拟改进教学方法以及利用网络平台有效地进行课后教学拓展进行了深入研究和教学实践,取得了一些成效,体现了我校“知识探究、能力建设、人格养成”的“三位一体”的育人理念。

  课堂教学中的计算机模拟

  课堂教学作为一种传统的教学方式,其主要特点之一是教师与学生集体面对面的现场教学形式,把计算机模拟引入课堂教学可以帮助学生改善对基本原理和基本概念的理解,利用计算机模拟改进课堂教学的关键之一是要有合适的计算机模拟教学软件,高质量的实用的计算机模拟教学软件在课堂教学过程中可以模拟自然界发生的物理过程,对于揭示物理规律及其内在联系、建立正确的物理概念和物理图像具有重要意义。从本世纪初开始,我们先后研制开发并出版了《大学物理学V2.0》、《大学物理学V3.0》、《大学物理学V4.0》、《基础物理学计算机模拟》等系列计算机模拟教学软件,先后在我校大学物理课程教学中进行了多年的大面积教学实践。上述工作以学生为中心、以提高教学效果为目的,建立了一种便于教师和学生在课堂上交互的教学环境。

  在课堂教学过程中增加计算机模拟必然会导致教师思考如何对一个已经建立的传统的课程内容进行改进,这个过程给教师提供了进一步考虑课程内容调整和重建的机会。例如,经过多年的探索和教学实践,我逐渐调整和优化了课程结构和内容,在保证大学物理课程教学基本要求的基础上,使课程内容更加突出基本概念、基本规律和基本图像,更加注重引导学生学会运用物理学的基本理论和基本方法分析、研究和解决一般难度的物理问题,使课程内容的设计在教学过程中更有利于引导学生对某些问题进行深入讨论和探索。

  在大学物理课堂教学中让学生处理的问题基本上都是理想化的,计算机模拟教学软件给学生提供了一个场所,在这里可以从一个简单、理想的模型情形开始,然后加入使模型更接近真实的一些特性进行计算机模拟。例如,在课堂教学中讲授两球体的弹性碰撞时,结合教师向学生提出的具体问题,可利用计算机模拟展示各种参数对应的碰撞过程图像,在此基础上再利用计算机模拟展示两球体为非弹性体时的碰撞过程图像,经过简短的分析和讨论,可使学生对球体碰撞的物理图像及其相关的物理学研究方法有深刻的理解。

  有些物理现象远离人们的直观感受,在课堂教学上很难用传统的教学方法形象地把它描述出来,以至于在教学上的表达遇到诸多挑战,计算机模拟的可视化和交互性可以帮助学生从抽象的概念中构建物理图像,把物理问题放在熟悉的现实世界背景下,帮助学生理解新概念。例如:狭义相对论中“测量”和“看见”是两个完全不同的概念,高速运动物体长度收缩是测量的结果,而通常看到的高速运动物体视觉形象是一个发生畸变的图像,这类问题用传统的方法不容易讲清楚,利用计算机模拟可展示观察者测量的高速运动物体长度和观察者看到的高速运动物体的畸变图像,结合教师向学生提出的具体问题,却很容易把这类问题的物理图像和物理概念讲清楚,并且在此基础上很容易拓展到对光波多普勒效应的进一步讨论。

  学生往往是基于先前的知识积极构建自己的理解体系进行学习,学生往往不知道应该把重点放在哪里,有可能抓着无关紧要的细节不放。而教师和学生思考物理图像的方式不尽相同,教师已经建立了一个完整的知识结构-这让他们能按照自己的方式思考并侧重于隐藏的概念。因此,在大学物理课堂教学中教师应当注重阐明问题的基本特征,减少学生的认知负荷。计算机模拟的可视化和交互性可以帮助学生从复杂的现象中构建物理图像,帮助学生深入理解重要的物理概念。例如:在有关机械波和电磁波的课堂教学过程中,对纵波和横波的传播过程进行计算机模拟,可直观地展示振动状态传播、相位落后等物理图像,有助于教师讲清楚各种波动过程的基本特征。

  计算机模拟教学软件可以在交互控制状态下展示物理过程,帮助教师和学生在课堂教学过程中进行交互式教学。例如,在有关光学仪器分辨率的课堂教学过程中,可以利用计算机模拟两个艾里斑重叠在一起之后再慢慢地分开的过程,在此过程中让学生观察何时恰好能够分辨出两个艾里斑。第1次演示时,只让学生观看;第2次演示时,调整模拟过程,使两个艾里斑分开的速度减慢,并让学生来判断何时恰好能分辨,当学生自己认为恰好能分辨时便立刻拍一下桌子。每个学生拍桌子时都会有一些延迟,提醒学生正确结果应当扣除此误差。在整个过程中全体学生拍桌子的时刻并不完全一致,但是可以肯定的是:大多数学生在同一时刻拍桌子,有个别声音提前一点,也有个别声音滞后一点。这使学生意识到:瑞利判据是大多数人能够接受的一个标准,并不是每个人的判断都符合这样一个标准,当两个艾里斑的重叠图像中央凹陷处的光强约为每个艾里斑中心强度的80%时大多数人恰好能够分辨,这恰好对应于一个艾里斑的中央极大和另一个艾里斑的第一级极小重合,这个判据是用了大多数人能够接受的一个标准。接着在这个基础上可以进一步讨论光栅的分辨本领,两条谱线恰好能够分辨,同样也要满足瑞利判据,这样在课堂上可以方便地把这一部分内容讨论起来了。

  大学物理课程的网络辅助教学

  从本世纪初开始,我们历经持续不断的研究、设计和教学实践,研制开发了适合于课后教学拓展的大学物理课程网络辅助教学系统,并在教学实践过程中不断完善,该系统体现了新型的教学理念,在课堂教学之外为学生提供了一个资源获取、交流互动、教学拓展、协作学习的网络辅助教学环境,该系统以学生为中心,解决了课后教学拓展的难题,使教学过程和学习过程在课堂之外方便地得到延续。

  经过多年持续不断的努力, 本校大学物理课程渐渐形成了课后教学拓展的一种有效的教学途径。例如,教师引导学生在课后利用大学物理课程网络辅助教学系统对感兴趣的教学内容进一步思考和探究之后提炼出问题,并对提炼出的问题进行讨论是其中的一个典型的教学环节。课后提炼问题以及对其进行讨论有两种方式,一种是学习交流方式,另一种是专题讨论方式。第一种方式在该系统的学习交流区域进行,学习交流区域是由全体学生和全体任课教师组成的开放讨论区域,全体学生和全体任课教师可在该区域讨论有关教学问题,讨论过的问题可自动归类到课程问题资源库内;第二种方式在该系统的专题讨论区域进行,专题讨论区域是由任课教师和自己的学生组成的独立讨论区域,在此区域内任课教师自己的学生和学生之间、任课教师和自己的学生之间可以方便地对有关问题进行讨论,讨论过的问题进入该系统内任课教师个人的专题讨论问题资源库内。学生提炼出和讨论过的问题经过大学物理课程网络辅助教学系统分类之后保存到该系统的课程问题资源库或任课教师的个人专题讨论问题资源库内,学生提炼问题时可以首先查询相应的问题资源库,如果已经讨论过这类问题,则在过去讨论的基础上进一步提炼出新的问题或者进行更深入的讨论。这些教学环节可促进学生在学习过程中通过探索和研究提出新问题,在过去讨论的基础上引发新的讨论和思考。由此可以让学生在思索问题、寻求答案的过程中找出自己的不足和存在的错误认识,深化了对物理概念的理解。

来顶一下
返回首页
返回首页
发表评论 共有条评论
用户名: 密码:
验证码: 匿名发表
推荐资讯
相关文章
栏目更新
栏目热门