虚拟实验教学论文范文

时间:2023-04-02 16:33:48

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虚拟实验教学论文

篇1

正如乌申斯基所说:“没有兴趣的强制性学习,将会扼杀学生追求真理的欲望。”探究活动并非只是单一的智力因素参与的过程,而是一个智力因素与非智力因素共同参与、相互作用、相互影响的过程。其中以兴趣为主的非智力因素正是学习强大的动力源,是学生产生积极的学习动机与认知行为的源泉。没有兴趣的学习就是外加的沉重负担,学生只是被动参与、机械应对、死记硬背,并没有达到对知识的真正理解,与快乐学习也是背道而驰。实验具有鲜明的实验现象,这不失为激发学生物理学习兴趣的重要手段。但在以往的教学中受实验室条件、实验器材等因素的制约,许多实验不能完成;即使让学生来做实验,限于安全因素、时间等,也大多是机械地按照实验步骤完成,并未真正发挥实验的激趣导思效果。虚拟实验室具有强烈的现代化气息,计算机与网络都是高中生所熟悉且喜欢的方式,这样更能吸引学生的眼球,将学生的注意力集中起来,能够同时带动学生的视觉与听觉等多种感官来参与到实验中来,这使得学生参与实验的兴趣更浓、积极性更高,从而让学生能够全程参与到实验过程中来。

二、模拟各种实验现象,引导学生展开主动学习

物理基本的概念与定理并不是凭空产生的,而是科学家在大量的实验中总结出来的,是透过大量表象达到对事物的本质认知。只有将基础知识的教学与实验结合起来,再现真理发现全过程,这样才能达到学生对知识的真正理解与掌握。而在现实条件中许多实验是无法完成的。如微观粒子的运动、存在安全隐患的实验以及对实验条件有严格要求的实验等,在以往的教学中这些实验都难以完成,就只能采用机械的灌输,让学生来记忆结论性认知。这样的结果就是学生背得流利,但就是不懂、不会用,只知其然而不知其所以然。网络虚拟实验室可以模拟各种实验现象,可以完成以往教学中所难以完成的各类实验,将这些抽象而枯燥的物理知识寓于直观而形象的实验现象中,让学生通过操作与观察来获取感性认知,并由此上升为理性认知,这样才能达到对抽象知识的深刻理解与灵活运用。

三、开辟师生互动学习平台,实现探究性学习

新课改倡导自主合作探究式学习方式,明确提出了以学生为中心的教学理念,我们的教学要更加关注学生学习方式的转变,要由以教师为中心转为以学生为中心,要将重点由教师如何教转向学生如何学上来,构建以教师为主导、学生为主体的双主型教学模式,确立学生在学习中的主体地位,引导学生展开主动探究,实现教学的双向互动。网络虚拟实验室为师生开辟了一个全新的网络互动学习平台,在这里教师与学生可以一起来展开积极的实验探究,通过师生之间的积极思维与主动操作来完成更多的实验方案,并就实验现象与结果在师生之间、生生之间展开积极的交流与讨论,进行思想的交汇与思维的碰撞。这样更加利于学生深刻掌握基本的概念与定理,同时也可以提高学生的实验技能,让学生学会实验操作,这样才能真正地学会物理学习。因此,在具体的教学中,遇到有分歧的问题,我们可以引导学生来制定不同的实验方案,借助网络虚拟实验室这个平台来将实验方案付诸于实践,实现理论与实践同步,这样学生通过这些实验可以获取更多的直观认知,再通过师生之间的共同交流与讨论,就可以达到对这些基本知识点的深刻理解。

篇2

1 围绕教育发展大局,创设技术环境

实验教学是课程改革的重要内容,必须紧紧围绕教育改革和发展的大局。“十二五”期间,浙江教育发展的主要任务是全面加强内涵建设。对此,我们在推进实验教学工作中,紧扣下一步浙江教育发展面临的质量、公平两大中心任务,注重实验室建设的标准化和多样化,注重对教育技术环境的构建。

强化政策引领 2010年,浙江省省委、省政府印发《浙江省中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》,提出要“紧紧围绕解决培养什么人、怎样培养人这一教育核心问题,坚定不移地推进素质教育,切实增强学生勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力”,并提出要“构建更有效的教育技术支撑基础”。2011年,浙江省率先教育信息化专项规划——《浙江省教育信息化“十二五”发展规划》,要求加强和完善学校教育信息化基础设施建设,应用信息技术手段加强对传统教室、功能室和实验室的改造,并积极探索与推进基于移动终端、3G技术、物联网、云计算和下一代互联网的网络教学、虚拟实验、电子书包和移动学习等现代信息化教学学习方式。

突出实验室多样化发展 为满足新课程改革和素质教育的需求,我们以促进多样发展为基本理念,自2009年开始启动实施了中小学实验室建设工程,按照“实验室标准化建设、创新实验室多样化建设和基础教育装备达标建设”的基本思路,开展了标准化实验室、中小学科学探究实验室、高中新课程配套实验室、创新实验室等建设项目,服务教育均衡和多样化发展。2012年,专门组织力量修订了《浙江省中小学教育技术装备标准》,遵循“必配标准化、选配多样化”的基本理念,对各类实验室建设提出了具体技术要求,为学校教育技术装备提供了有效指导。2013年,浙江省在为全省义务教育阶段中小学校建设和更新科学实验室和专用功能教室的同时,为全省民办外来务工人员子女学校配备科学实验室,促进教育均衡发展,并为学校特色发展和提高教育质量提供了有效支撑。

2 紧抓课堂应用,深化实验教学

深化实验教学的关键在于促进技术与课堂教学的融合。近年来,浙江省坚持以新课程标准提出的三维目标为基本要求,积极探索新技术、新工艺、新设备、新材料在实验教学中的应用,着力在“改变实验装置、优化实验设计、创设实验情境、转变实验方式”等方面下功夫,深化实验教学。

优化实验设计,突破教学难点 实验教学的成效如何,关键在于实验设计。传统的实验设计往往受实验设备等客观因素的影响,难以形象、生动地呈现知识点、创设学生自主探究的实验环境。技术环境的更新和配备,为实现优化验设计创设了条件。如应用新材料可以改进实验器材,将光传输、热传导等原来实验难以直观展现的概念和规律通过简便的实验操作明显呈现,顺利打破了教学的瓶颈。应用新设备重构实验设计,针对瞬时速度、静摩擦力、电场强度、库仑定律、光弹性形变、涡流的成因、牛顿第二定律、热力学第二定律等难以理解的抽象物理概念和规律,利用传感器等现代教育技术装备优化方案设计,化无形为有形,为学生创设思维的台阶,有效降低学习难度,突破知识难点。应用新技术优化实验过程,借助传感等技术从定量的角度精细反映实验过程中的变化,充分延伸学生感观,变传统实验的不可能为可能,让学生在数字化条件下对实验现象进行多角度的感知和多视角的探究。杭州市萧山区义蓬小学利用“温变油墨”这一新材料,让学生直观地观察到热传导现象;富阳中学利用传感器等现代技术装备优化实验方案设计,研发了100多个与新课程高中物理教学配套的创新实验,有效突破了教学难点。

创设实验情境,提高教学效果 新技术,特别是信息技术的应用,为实验教学中实验情境的创设提供了有效方法。如应用多媒体辅助实验教学,可以直观展现抽象的知识,不仅用图形、图像、动画、声音、和色彩等方式向学生提供丰富的感性材料,还用二维和三维的图像、动画进行模拟,从而把文字材料获得的抽象概念具体化,把难以想象的微观世界宏观化、把难以演示的实验形象化。应用虚拟仿真实验,为学生展现理想状态下的实验环境,突破传统实验在时间、空间和器材等方面的限制,让原来不让做、不便做和不能做的实验得以生动展现。应用虚拟现实技术,为实验教学创设特定教学情景,使学生突破时空限制,产生“超越现实、身临其境”的感受和体验,实现情景互动教学。温州市龙湾中学借助谷歌地球开展地理实验教学,将地球玩转于手掌间,有效提升教学质量;湖州市安吉县孝丰镇中学利用三维虚拟显示技术开展“食物的消化与吸收”等实验教学,化静为动,让学生如身临其境般地进行直观感受,有效激发学生兴趣,提高教学效果。

创新实验模式,培养探究能力 实验教学的目标除了知识和技能的培养外,更重要的是对学生解决问题的能力和方法的培养。多年来,我们积极探索利用新技术、新设备,创新实验方式,倡导参与式、启发式、探究式、讨论式教学。如应用数码显微技术,为教师和学生提供高清晰度、多画面、无延迟的交互式实验教学手段,变传统的、孤立的实验观察为生生、师生之间的信息共享与合作探究;应用物联网和云计算技术,自动采集校园内各种动态数据并进行智能分析,为学生构建开放、有序的自主探究实验教学环境;应用二维码等现代信息技术,使实验探究走出校园,通过家校联动等方式,让学生针对生活、学习中遇到的科学问题自发开展各种小课题研究;应用信息化管理手段,对实验室实行开放管理,让学生进行自主设计并开展实验探究,探索建立自助式实验运作方式和评价体系。德清县德清一中开展自助式实验教学,让学生进行自主设计并开展实验探究;嘉兴市实验小学借助二维码和无线网络环境,指导学生开展课题研究,为学生自主探究校园树木提供便捷学习方法的同时,培养创新思维、沟通协调和团队合作能力。

3 加强组织管理,保障教学成效

严把教学仪器质量关 教学仪器设备是实施实验教学活动的物质基础和条件保障,其本质是一种教学设计,宗旨是满足教学需求、提高教育质量。因此,教学仪器设备质量的优劣直接关系到实验教学的效果。自2009年开始,我们建立了教学仪器产品教育适应性评审制度,对教学仪器设计方案、安全性能、材料工艺和实验效果进行第三方评审,确保优质产品进校园、进课堂。同时,针对教学仪器采购的实际困难,我们在不断探索的基础上,构建了教学仪器设备政府采购整体解决方案,提出了“公开招标、资质入围——网上竞价、择优选用——合同签订、集中配送——验收结算、综合评价”的政府采购整体思路,开通了普教仪器政府采购协议平台,有效避免了教学仪器设备政府采购中存在的程序合法但结果不公等问题,最大限度保证了政府采购效益。

依托信息化实现过程评价 中小学实验室管理和实验教学管理是学校教学工作的重要内容,也是推动实验教学有效开展和提高实验教学水平的重要保障。近年来,浙江省积极推进建设覆盖全省中小学校的教育技术装备管理平台,通过数字化和网络化手段,将信息技术与教学管理相融合。平台一方面实现了教育技术装备配备、设备管理应用、实验教学开展等信息实时在线管理和分析,对实验教学进行宏观监控;另一方面,可针对某一具体实验就实验设计、实验要点、实验过程和实验结果进行微观评价和反馈,促进实验教学质量的提升。同时,通过构建全省互联共享的中小学实验教学管理体系,提供丰富的实验教学在线资源,使实验教学在时间和空间上得到延伸,并为教师、学生自主设计创新实验提供技术支撑。

篇3

高职院校的专业教学资源库建设已颇具成效,本文以营口职业技术学院为例,阐述了学院数字化校园的发展进程,同时也总结了高等数学教学资源库建设上出现的问题.并针对省内评价体系,给出了学院今后在教学资源库建设方面的前进方向,对学院的数字化校园的发展给出了宝贵意见.

【关键词】数字化校园;高等数学;资源库建设

近年来,国内高职院校的数字化校园建设取得了长足发展,我校已经建立了自己的校园网并在全校教师的积极响应中建立了专业教学资源库.为加强教育信息化标准规范制定以及应用推广,指导和规范省内普通高校信息化建设,省教育厅于2014年11月19日颁布《辽宁省普通高等学校信息化水平评价体系》(试行).(见附件1)

而高职院校专业教学资源匮乏已经成为制约学校应用校园网开展教育教学活动的瓶颈,高等数学是高校各专业的公共基础学科,为学生学好专业课程提供了基础知识和研究理论.为此,高等数学网络教学的实现是当下必须解决的首要问题.对照《评价体系》,我们有必要对我院信息化发展情况进行总结,对不足之处欲以完善和改进.

1.高职院校教学资源库的建设内容

高职院校教学资源库的建设内容主要由教学资源数据库、教学支持系统以及资源管理系统等三大部分构成.

(1)教学资源数据库是实现网络教学的基础,主要包括素材库、题库、课件库、案例库、网络课程库以及各专业学习资源.

素材库――是传播教学信息的基本材料单元,可分为视频、音频、动画、图片和文本等.

题库――是按照一定的教育测量理论,在计算机系统中实现的某个学科(课程)题目的集合,是在数学模型基础上建立起来的教育测量.试题数量和类型要足够多,并且分布要合理,试题内容要科学.

课件(网络课件)库――是对一个或多个知识点实施相对完整教学的用于教育、教学的软件.根据运行平台可分为网络版和单机版两种:网络版的课件要求能在标准浏览器中运行,并且能通过网络教学环境被大家共享;单机版的课件可通过网络下载后在本地电脑上运行.

案例库――是指由各种媒体元素组合表现的有实现指导意义和教学意义的代表性事件或现象.

网络课程库――是通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和.它包括两个组成部分:按一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境.

(2)教学支持系统是信息化应用的核心,主要包括网上备课、网上教学、网上交流、网上考试、自主学习几个模块.教学资源库必须体现为教学服务这一根本目标,因此要充分考虑教学需求,使教师和学生能方便及时的获取所需信息,并能实现教师和学生以此为平台的充分交流.

(3) 资源管理系统是信息化应用的保障,主要包括对后台管理、用户管理、系统维护以及教学管理等几个模块.维护人员通过资源管理系统上传各类媒体资源,并对教学资源库进行数据备份与数据恢复操作;对用户提供的资源进行管理、维护和监督,防止资源平台上出现各种不良信息;对新注册用户进行审批;对教师、学生、技术人员等不同用户赋予不同权限,以确保系统的安全性;进行系统维护工作,保证系统的稳定性和扩展性;管理学生日常选课、各类考试、学生成绩等日常教务工作、评价学生在资源库中的学习情况.

2.我校高等数学教学资源库建设的现状

依据《评价体系》,在二级目标网络教学中必须对5个三级指标进行评价估分,即教学资源、教学平台、应用效果,虚拟仿真实验教学资源及管理平台和校际课程共享与学分互认.

一级指标:3.信息化应用

节选自《辽宁省普通高等学校信息化水平评价体系》(试行)

二级指标

三级指标

三级指标

3.2网络教学

3.2.1教学资源

素材库(视频、音频、动画、图片、文本等)、题库、课件库、案例库、网络课程库、各专业学习资源.

3.2.2教学平台

师生交互、实名认证;课程信息、教学资源、教学交互、资源分类管理;在线学习的过程管理.3.2.3应用效果

实际课程总数:上网课程数;实际提供在线课程门数;平台应用效果.

3.2.4虚拟仿真实验教学资源及管理平台

是否建立,软件名称,(仿真实验分类及管理).3.2.5校际课程共享与学分互认

提供数量及互认方式;MOOC课程数.

针对此《评价体系》,我院高等数学教学资源库建设的情况如下:

(1)教学资源库基本建立,学科媒体素材相对单调.

目前,我校十个院系十多个专业开设高等数学课程,教学目标、教材、学生情况都不相同.仅计算机应用技术和小学教育(本科)两个专业提供了高等数学的相关教学资源,且多为文本和图片素材.其内容主要针对理论知识的教学,信息化实训教学资源缺乏.对于把职业岗位动手能力的培养作为重点的高职院校来说,音频、视频和动画素材是培养动手能力的理想教育载体,但目前相关资源较少.

(2)教学平台启动缓慢,师生缺乏相关技术知识.

学校投入大量的资金和精力完成了专业教学资源库的建设,缺少对相应群体的培训和配套应用教育.由于教师自身对信息技术手段掌握不够,造成建成的教学资源库质量不高.较为集中地表现是纸质教学资源Word文档化或PPT化,教学设计不合理,缺乏相应的教学理论和有效的教学方法,未体现信息化教学资源建设的特点.

(3)师生教学理念传统,现有资源并未充分利用.

一方面师生比较习惯传统的教学方法和教学手段,另一方面建成的教学资源库资源分类混乱,导致检索困难,使用不便,使得现有资源利用率低,形成了重建设、轻应用的局面.

3.我校高等数学教学资源库建设对策

在信息化迅速发展的背景下,高职院校专业教学资源库的建设是对常规课堂教学的必要补充,而非替代.根据我院高等数学教学资源库建设现状,结合《评价体系》,在今后的发展道路上还需要从以下几个方面着重建设:

(1)不断完善教学资源数据库,丰富专业教学素材.

首先,按照数字化、多媒体的技术要求对现有的数字资源予以编制、调整、修改、补充和完善,以适应多媒体教学和网上教学的需要.除了现有的文字素材外,还要建立视频素材,比如神州七号发射动画,可用于微分概念和曲线积分教学.建立高职专业定向网络教程,比如《高等数学(建筑工程系专用)》等.建立图片库,比如数学家,数学趣味题等.

然后,实现资源共享.开展这项工作,可以通过对现有资源进行整理、改编,引进其他的优质资源,自建精品课程和课件等多种途径,不断充实教学信息和多媒体资源,同时要注意收集、存储多种优秀教案和各学科备课资料、教学论文、期刊等教学资料,建立素材资料库,为教师制作多媒体课件创造条件,下载网上教育信息,存储与教育有关的视听材料、图书目录和各种图书资料,为数字化教学提供更好的教学支持服务.

(2)继续加强教学支持系统,师生定期定向培训.

首先,在完善教学资源数据库的基础上,逐步实现网上备课、网上教学、网上交流、网上考试、自主学习几个模块.教学资源库的功能之一就是要为教学服务,因此要充分考虑教学需求,使教师和学生能方便及时的获取所需信息,并能实现教师和学生以此为平台的充分交流.

其次,学校应定期定向组织教师和学生学习使用教学平台,使得教师和学生可以通过平台中的模块实现资源浏览与下载、课件运行、媒体课件点播、视频点播、在线答疑和在线考试,学生可以通过教学资源库环境下的Blog、Email、自动答疑、虚拟社区等网络工具实现网上自主学习.

(3)保障资源管理系统,实行专人专管制度.

学校应建立独立部门以进行资源管理系统保障工作.实行专人专管制度,将上传资源、数据备份与数据恢复操作;资源管理、维护和监督;审批新注册用户;对不同用户赋予不同权限;系统维护工作;日常教务等,交予不同的专业技术人员,以确保校园信息化的顺利进行.

【参考文献】

[1]李烁等.关于交予资源库建设的几点思考.中国电化教育.2008(1).

[2]教育部交予信息化技术标准委员会.CELTS-41.1 教育资源建设技术规范[S].