運用現(xiàn)代信息技

　　摘 要： 數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體的信息技術(shù)在現(xiàn)代教育中已經(jīng)成為中國教育領(lǐng)域的一大熱點。本文主要闡述了現(xiàn)代信息技術(shù)在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用和運用現(xiàn)代信息技術(shù)推進實驗教學(xué)改革，提高實驗教學(xué)質(zhì)量的探索，最后提出了運用現(xiàn)代信息技術(shù)在進行實驗教學(xué)改革中應(yīng)注意的問題。
　　關(guān)鍵詞： 現(xiàn)代信息技術(shù) 大學(xué)物理實驗教學(xué)改革 注意點
　　
　　現(xiàn)代信息技術(shù)飛速發(fā)展，在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，其運用于教育是20世紀90年代伴隨著信息高速公路的新建而提出來的。美國克林頓政府［１］于1993年9月正式提出建設(shè)“國家信息基礎(chǔ)建設(shè)”，俗稱“信息高速公路”的計劃，其核心是發(fā)展以Internet為核心的綜合化信息服務(wù)系統(tǒng)和推進信息技術(shù)在社會各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，特別是把IT在教育中的應(yīng)用作為實施面向21世紀教育改革的重要途徑。美國的這一舉動引起世界各國的積極響應(yīng)，許多國家政府相繼制訂了推進本國教育信息化的計劃，我國在這方面也付出了很大的努力。教育信息化在很大程度上推動了網(wǎng)絡(luò)教育發(fā)展，它勢必沖擊傳統(tǒng)課堂教育，促使傳統(tǒng)課堂教育的教師、學(xué)生和教材三元模型發(fā)生變化，由三元模型逐步細化為教師、學(xué)生、媒體和教材的四元模型。信息技術(shù)在教學(xué)過程中的普遍應(yīng)用，逐步實現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式和師生的互動方式的變革，充分發(fā)揮了信息技術(shù)的優(yōu)勢，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供了豐富多彩的教育環(huán)境和有利的學(xué)習(xí)工具。顯然，現(xiàn)代信息技術(shù)對教學(xué)改革具有重要意義。
　　大學(xué)物理實驗教學(xué)是教學(xué)的重要組成部分，物理實驗教學(xué)不僅僅是為了演示一個現(xiàn)象，驗證一個原理，發(fā)現(xiàn)一條規(guī)律，更為重要的是通過實驗引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的實驗方法，樹立科學(xué)的實驗思想。它是培養(yǎng)具有實踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力的社會主義建設(shè)者重要途徑，對于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神具有特殊的作用。運用現(xiàn)代信息技術(shù)促進大學(xué)物理實驗教學(xué)的改革和發(fā)展也是必然趨勢。
　　一、現(xiàn)代信息技術(shù)在大學(xué)物理實驗教學(xué)改革中的意義
　　現(xiàn)代信息技術(shù)通常是指以計算機多媒體和網(wǎng)絡(luò)為核心的信息技術(shù)，在先進的教育思想、理論指導(dǎo)下，把計算機及網(wǎng)絡(luò)為核心的信息技術(shù)作為促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)的認識工具與感情激勵工具、豐富的教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)工具，并將這些工具全面地應(yīng)用到各學(xué)科的實驗教學(xué)過程中，使各種資源、各個教學(xué)要素和教學(xué)環(huán)節(jié)，經(jīng)過整理、組合，相互融合，在整體優(yōu)化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生聚焦效應(yīng)。因此，現(xiàn)代信息技術(shù)為改革以課堂為中心與教師為中心的傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式，改革實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)方法和手段提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)手段，從而促進了傳統(tǒng)實驗教學(xué)方式的根本變革。
　　信息時代的到來不僅極大地改變了人們的生產(chǎn)方式和生活方式，而且極大地改變了人們的思維方式和學(xué)習(xí)方式，并促進學(xué)科教與學(xué)越來越走向自主探討化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化和個性化。這對傳統(tǒng)教育方式既是嚴峻的挑戰(zhàn)，更是千載難逢的發(fā)展機遇。為了抓住這一機遇，世界范圍的教育改革浪潮一浪高過一浪。當(dāng)前，我國新一輪課程改革中也著重強調(diào)要大力推進信息技術(shù)在教學(xué)過程中普遍應(yīng)用，促進信息技術(shù)與學(xué)科課程整合，逐步實驗教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、教師的教學(xué)方法和師生互動方式的變革，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有力的學(xué)習(xí)工具。在這樣的教育浪潮下，傳統(tǒng)的學(xué)校教育模式已明顯存在不足，我們必須適應(yīng)時代的需求、應(yīng)對時代的挑戰(zhàn)。
　　二、現(xiàn)代信息技術(shù)在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用
　　（一）應(yīng)用信息技術(shù)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
　　美國教育心理學(xué)家布魯納認為：“最好的學(xué)習(xí)動機是學(xué)生對所學(xué)的材料有內(nèi)在的興趣。”對二本院?；A(chǔ)較差、底子較薄的學(xué)生來說，培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的求知欲，顯得尤其重要。信息技術(shù)是利用計算機、網(wǎng)絡(luò)、廣播電視等各種硬件設(shè)備及軟件工具與科學(xué)方法，對文圖聲像各種信息進行獲取、加工、存儲、傳輸與使用的技術(shù)總和。信息技術(shù)能充分利用與擴展人類信息器官功能，以形象、生動、直觀的形式向?qū)W生傳遞信息，刺激學(xué)生的各種感覺器官，使抽象的概念便于理解和接受，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，大大提高學(xué)習(xí)興趣。例如，我們在教近代物理實驗中的“核磁共振實驗”引入這個新的實驗時，可以充分應(yīng)用計算機技術(shù)，展示以下一些畫面：考古學(xué)家們在野外進行現(xiàn)場勘查，從一些墓穴中得到一些陪葬的物品，帶回實驗室通過核磁共振儀測定這些物品的化學(xué)成分，通過對化學(xué)成分的分析推測出墓主人的身份和年代，這是在考古學(xué)方面的應(yīng)用。另外可以介紹大家都比較熟悉的核磁共振在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用，病人接受核磁共振檢查，醫(yī)生將正常器官的圖片和病變器官的圖片進行比較就可以檢查出病人的病情。這些學(xué)生熟悉的核磁共振技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用，有助于學(xué)生進行意義構(gòu)建，而且能激發(fā)學(xué)生的好奇心，更能激發(fā)學(xué)生對核磁共振實驗的興趣。
　?。ǘ?gòu)建模擬實驗，提高學(xué)生的認識水平。
　　大學(xué)物理實驗所研究的對象大到宇宙天體，小到基本粒子，如此宏觀與如此微觀在實驗教學(xué)中不可能實際操作，一些實驗則需要花巨資。因此這些實驗在課堂上難以形象再現(xiàn)，學(xué)生也難以建立相應(yīng)的物理表象，這些知識也變得抽象而乏味。有些實驗持續(xù)時間比較短，學(xué)生難以觀察清楚整個實驗過程，可以用多媒體來模擬實驗，使實驗現(xiàn)象以“慢鏡頭”的形式使之緩慢再現(xiàn)，實現(xiàn)動靜結(jié)合，以便使學(xué)生更好地觀察、分析與判斷。為了激化這些學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，給學(xué)生的抽象思維搭“臺階”，根據(jù)實驗的特點和復(fù)雜性，與真實實驗相配合，設(shè)計并開發(fā)一系列仿真實驗，在仿真實驗中使實驗形象化，能使學(xué)生更好地認識事物的本質(zhì)。例如，在講解“核磁共振”實驗基本原理原子核的磁性時，因為原子核比較抽象，這個時候我們就可以展示地球自轉(zhuǎn)的Flash動畫，給學(xué)生講解原子核就相當(dāng)于地球，只是表面分布了均勻的正電荷，原子核也像地球一樣圍繞著一根軸在轉(zhuǎn)動，只是不叫自轉(zhuǎn)，而叫自旋，它自旋的時候就產(chǎn)生了環(huán)流，這樣必然產(chǎn)生了磁場，原子核就具有了磁性。這樣一比較學(xué)生就很容易理解了。利用信息技術(shù)模擬實驗輔助實驗教學(xué)，不僅可以緩解實驗設(shè)備缺乏的問題，而且可以提高效率，節(jié)省人力。
　?。ㄈ┨摂M實驗可有效減少學(xué)生實驗過程中的錯誤操作。
　　虛擬實驗實際上就是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)仿真或虛擬某些情境，供學(xué)生觀察、操作、構(gòu)建其中的對象，使他們獲得體驗或有所發(fā)現(xiàn)，豐富認知結(jié)構(gòu)。有的實驗如果操作錯誤會損壞儀器或者具有很大的危險性，學(xué)生往往因為好奇心或操作不當(dāng)造成嚴重的后果。這些嚴重后果僅憑老師在講授的時候強調(diào)往往是無效的，在現(xiàn)實上也不允許有意識地再現(xiàn)錯誤操作。因此利用虛擬實驗錯誤操作是在實際進入實驗室避免操作錯誤的有效途徑之一。
　?。ㄋ模├眯畔⒓夹g(shù)，建立實驗教學(xué)中心網(wǎng)站，開發(fā)實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)操作平臺。
　　近年來我院的校園網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)日益完善，教學(xué)信息化工程開得有聲有色。這些都為實驗教學(xué)改革提供了有利的環(huán)境。實驗教學(xué)通過教學(xué)改革，在實驗教學(xué)方法、手段上有了很大的改進，基本形成了一完整的體系。利用現(xiàn)代信息技術(shù)，依托實驗室及實踐教學(xué)綜合管理系統(tǒng)實驗室綜合管理、實踐教學(xué)管理、網(wǎng)站與信息展示管理平臺，實現(xiàn)了網(wǎng)上輔助教學(xué)，創(chuàng)建了信息化、網(wǎng)絡(luò)化的實驗教學(xué)管理體系。根據(jù)自身學(xué)科特點，選擇網(wǎng)頁建設(shè)模板，展現(xiàn)實驗教學(xué)資源，這種方式方便了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)內(nèi)容從課堂擴展到網(wǎng)絡(luò)，突破了限制實驗教學(xué)的時間、空間，以及人數(shù)，大大提高了實驗教學(xué)的實效。
　?。ㄎ澹┻h程實時監(jiān)控輔助實驗教學(xué)。
　　
　　遠程實時控制實驗具有操作性強、參與性好的特點，學(xué)生能通過計算機的圖形化儀器軟面板和數(shù)據(jù)接口設(shè)備對實驗進行實時控制和操作，這將會成為網(wǎng)絡(luò)化輔助實驗教學(xué)的發(fā)展方向。比如在進行材料摩擦學(xué)特性研究時，摩擦磨損儀通過數(shù)據(jù)接口連接到電腦，通過相關(guān)軟件設(shè)定影響摩擦系數(shù)的相關(guān)因素，如濕度、速度、溫度等，不同的影響因素對摩擦系數(shù)的影響程度是不同的，在電腦上會自動顯示出相應(yīng)的摩擦系數(shù)曲線，使分析的工作量大大減少。
　　（六）開展信息技術(shù)培訓(xùn)，提高教師信息素養(yǎng)。
　　為提高教師運用信息技術(shù)的能力，促使教師在教學(xué)中使用各種現(xiàn)代教學(xué)媒體，除了通過教師的自身努力學(xué)習(xí)外，我院針對自己的專業(yè)學(xué)科特點定期開展現(xiàn)代信息技術(shù)培訓(xùn)，普及信息文化知識，貫徹教育信息化理念，提高信息技術(shù)的能力。通過培訓(xùn)，教師不僅提高了操作能力，而且提高了對于現(xiàn)代信息技術(shù)軟件的理解與應(yīng)用，特別是對一些思想和方法及教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計思想的掌握。
　　三、應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)進行大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的注意點
　　近年來，現(xiàn)代信息技術(shù)迅速發(fā)展，為大學(xué)物理實驗教學(xué)改革提供了寬廣的空間，打破了傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的束縛，改善了學(xué)習(xí)環(huán)境，豐富了教學(xué)資源，促進了師生的相互交流，便于學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)，起到了傳統(tǒng)教學(xué)所起不到的作用［2］?，F(xiàn)代信息技術(shù)在應(yīng)用于實驗教學(xué)進行實驗教學(xué)改革和提高教學(xué)質(zhì)量的同時，必須處理好幾個關(guān)系，如：如何處理信息技術(shù)和實驗教學(xué)理念的關(guān)系、教與學(xué)的主體和主導(dǎo)的關(guān)系、信息技術(shù)與學(xué)科的整合問題、信息技術(shù)與傳統(tǒng)實驗教學(xué)手段的結(jié)合等。這些問題處理不好，就會給實驗教學(xué)帶來一些負面的影響。我們總結(jié)了以下幾個應(yīng)該注意的問題：（1）不要認為使用多媒體課件就是進行實驗教學(xué)改革。信息技術(shù)作為現(xiàn)代教學(xué)輔助工具，為教學(xué)注入了活力，使長期困擾教師的某些教學(xué)難點迎刃而解，在教學(xué)中確實可以提高一定的教學(xué)效益，但是不要過度依賴現(xiàn)代信息技術(shù)。在教學(xué)過程中，學(xué)生是主體，教師是主導(dǎo)，無論采用什么樣的教學(xué)手段，這一點是永恒不變的。（2）切忌濫用信息技術(shù)，忽略與學(xué)科的整合。信息技術(shù)作為輔助教學(xué)的重要手段，要最大限度地發(fā)揮其作用與效益，其展示的知識內(nèi)容必須與實驗教學(xué)內(nèi)容和課型相適應(yīng)，與學(xué)生的認知水平相適應(yīng)，該用則用，不該用就不要勉強。（3）不能夸大信息技術(shù)的效果，摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)手段。利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，并不意味著摒棄傳統(tǒng)的東西，以往的傳統(tǒng)教學(xué)手段也有其優(yōu)越的一面，在使用信息技術(shù)手段時，不應(yīng)忽視傳統(tǒng)的實驗教學(xué)手段的作用。過多地追求和利用信息技術(shù)的使用功能，往往會帶來一些負面影響。（4）不能用信息技術(shù)手段代替實驗教學(xué)。實驗教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范的動手操作能力和觀察能力，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的重要途徑，再逼真的模擬都無法和真實的實驗過程相媲美，而且這樣做也失去了實驗的“過程”意義。因此，我們認為，可以用信息技術(shù)展示實驗的現(xiàn)象或過程，不適宜選用信息技術(shù)手段來替代。
　　信息技術(shù)與大學(xué)物理實驗教學(xué)有機融合，沒有固定的模式可循，但要緊扣實驗教學(xué)目標這一中心，恰當(dāng)使用，規(guī)范操作，最大限度地協(xié)調(diào)和兼顧好信息化資源與實驗教學(xué)資源的建設(shè)和利用之間、技術(shù)應(yīng)用與教學(xué)方式之間、教學(xué)媒體與學(xué)生認知規(guī)律之間、教材的支撐作用與媒體輔助之間、感性學(xué)習(xí)與理性思考等教學(xué)要素之間的關(guān)系。要經(jīng)過相互融合，在整體優(yōu)化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生凝聚效應(yīng)，有效進行實驗教學(xué)改革，服務(wù)于實驗教學(xué)，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。
　　
　　參考文獻：
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