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摘要:物理教学与教师信息素养的“整合”,是一个教学改革的过程,要破要立。“整合”的整个过程是先进教学理念,教学思想的展现,是在教学理论指导下的大胆尝试,总结经验教训的过程。我们物理教师大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用,努力发挥信息技术的优势,为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有用的学习工具,进行新型物理教学模式的大胆尝试。
【关键词】
  • 大学 物理 大学物理

近代物理系的高能物理研究现状

摘 要:文章简要介绍了中国科学技术大学近代物理系的高能物理唯象理论和实验研究的发展现状,并总结了最近几年中取得的进展情况.

1 引言

高能物理研究当前仍然是基础物理科学的最前沿,被认为是最重要的学科之一.它深刻地影响着人类对物质世界认识的基本观念.在基础理论研究方面,高能物理在不懈地探讨微观物质结构及其相互作用、质量起源、时空本性等基本理论问题,这些研究又和宏观宇宙学之间存在很强的互相推动作用.

高能粒子对撞机是研究物质最基本的结构和相互作用规律的重要、有效的工具.对高能物理的研究和其研究手段的每次重大突破都会带来物理学新领域、新方向的发展,甚至新的学科分支的产生.它对于加深人类对物质世界更深层次基本规律的认识有着重要意义.即将投入运行的TeV能量大型强子对撞机(LHC)和计划建设的国际直线对撞机(ILC)便是验证高能物理理论的极好的大型设备.

随着新一代的超高能量的对撞机实验数据的获取,高能物理的研究将面临着又一次新的重大突破.理论上预言的黑格斯粒子和可能的新物理信号将会被发现.这些将会是本世纪初物理学的重大进展.粒子物理的发展涉及了多种学科和前沿技术.粒子物理实验科学实际上与加速器技术、粒子探测技术等近代物理技术密切相关.实践证明,粒子物理实验技术的创新对国民经济领域中诸多技术问题的解决具有重大作用. 

下面我们对中国科学技术大学(以下简称中国科大)近代物理系的高能物理研究发展现状进行两方面的介绍:一是高能物理唯象理论研究方面;二是高能物理实验研究方面.

2 高能物理唯象理论研究

高能物理唯象理论研究始于1985年,当时中国科学技术大学参加了丁肇中先生领导的DESY MARK\|J实验和欧洲核子研究中心L3实验的国际合作研究.我们的唯象理论研究就是当时针对大型正负电子对撞机实验中的现象学进行研究而发展起来的.从那时起,其研究课题就一直与国内外的大型高能物理实验现象学紧密结合.其研究工作的特点是:注重研发粒子物理理论研究所需的计算物理新方法和计算程序,建立了自己独特的高能计算物理实用软件环境,目前该实验室拥有先进的量子场论复杂计算的技术和能力,拥有研究室自己的高能物理理论计算和数据分析的PC FARM,并建成了DZERO SAM GRID的D0USTC节点,使我们的网格节点正式成为D0合作组标准MONTE CARLO事例产生主要节点.因而,该实验室在现象学理论研究和物理分析方面具有很强的国际竞争力.

近年来,粒子物理唯象理论研究室的理论研究课题密切结合他们参加的费米实验室D0组的实验,大型强子对撞机LHC上Atlas组的实验和未来的国际直线对撞机ILC上实验所涉及的TeV物理现象学,集中研究标准模型理论的精确检验和新物理信号的探索.重点研究内容涉及:Higgs物理、Top物理、超对称理论现象学、超引力模型现象学、额外维模型和最小Higgs模型现象学、超高能量下CP破坏来源研究等.考虑到未来对撞机上寻找新粒子和深入了解电弱破缺机制的物理实验中所处的重要地位,我们从研究如何实现高精度量子修正的数值计算方法问题入手解决对撞机物理现象中的复杂理论计算问题.重点解决的计算技术包括:高效率的多体末态(N≥3)蒙特卡罗相空间积分技术;费曼图中不稳定粒子的处理问题;在相空间边界上多点积分函数(n≥5)数值计算的有效方法;红外发散的解析处理;带复数质量的粒子的重整化参数和单圈积分函数的计算方法等.这些问题也一直是粒子物理现象学中的几个研究重点和难点问题.在这些研究中,他们已经在单圈图计算中,在不稳定粒子的计算处理方法上以及在多点(n≥5)标量、矢量、张量积分函数的解析和数值计算上取得了进展.

该研究室自2001年以来,在国际国内重要学术期刊上发表SCI收录的涉及唯象理论研究的论文58篇,被引用达300余次.作出了一批为国际同行重视的研究成果.近年来该研究室取得了以下突出的研究成果:

1997年,在国际上首先解决了四点积分函数在相空间边缘发散点的数值计算困难[1].在国际上首次解决了三体末态过程的单圈阶幅射修正计算中的五点标量和张量积分的计算问题,完成了关于在直线对撞机上对H\|t\|t Yukawa耦合精确检验的理论研究[2].精确研究了强子对撞机上超对称chargino/neutralino伴随产生过程,以及tb-H-产生过程的NLO阶QCD修正效应,为LHC新物理寻找提供了理论依据[3].在最小超对称模型下对ppH±bc+X味道改变过程的精确计算,首次发现在squark的混合机制下,超对称QCD对H±bc耦合的修正可以使该产生过程的截面大大提高,这使得该过程成为发现带电Higgs粒子和味道改变效应的重要反应道[4].T宇称守恒和不守恒情况的最小Higgs模型下γγtt-h°+X过程中的新物理效应的计算和讨论[5],得到了可能在LC对撞机上观测到LH/LHT的效应,或者给出对LH/LHT参数更严格的限制[6].完成了四体、五体末态相空间高精度积分程序的发展,实现了不稳定粒子处理技术,六点单圈标量、矢量、张量积分函数的红外分离及正确的数值计算方法和程序,并通过了若干正确性检验.在此软件环境下完成了在带电或中性Higgs寻找过程中,可能测

量到的γγtt-bb-和e+e-W+W-bb-过程的QCD辐射修正计算工作.这为Higgs粒子寻找和top物理有关理论的精确检验提供了理论依据[7].

唯象理论组在国际上首先提出了在强子对撞机上通过超对称标量中微子双轻子共振态,探测R宇称破坏的实验物理分析方案,并计算了其QCD 辐射修正[8—12].该成果被Tevatron的两个实验合作组CDF和D0先后作为其探测双轻子高质量共振态的主要物理动机和数据分析依据在发表的论文中引用.费米实验室Fermilab Today对这一研究成果进行了报道.该研究室对这一理论与实验结合的研究,不但在唯象理论研究方面,推动了对TeV强子对撞物理过程中QCD NLO效应的精确把握,而且在实验物理方面,促进中国科大D0组在径迹探测器触发方法研究、高亮度环境下高能电子/光子鉴别、量能器刻度等研究中做出了成果.该研究还促进了高能数据网格计算节点建设,该室建成了中国科大D0USTC网格计算机群,并为D0合作组产生106模拟事例,为中国科大高能物理研究提供了1010以上的网格数据分析与处理能力,从而确保最终物理成果的获得.这些工作得到了D0合作组以及费米实验室的高度评价.韩良教授成为D0合作组Authorship Committee 7人委员会成员,负责审查合作组各单位成员作者资格.刘衍文博士成为费米实验室首批International Scientist Fellowship成员.第28次中美高能物理合作联合委员会会议,确定费米实验室继续支持中国科大D0实验物理研究.

3 高能物理实验研究

高能物理实验研究始于1973年,在杨衍明、陈宏芳教授领导下,为云南高山站宇宙线测量研制多丝正比室.之后先后参加了德国DESY的MARK\|J实验,是CERN LEP的L3实验的发起单位之一.与此同时,被接受为LHC大型强子对撞机的CMS合作组和日本KEK的B 介子工厂Belle合作组的成员.与瑞士苏黎世联邦理工学院(ETHZ)合作成立了高能物理联合研究所.1991年正式参加中国科学院高能物理研究所BES合作组,成为国内大学中最早投入国内高能基地研究工作的BES成员,相继参加了BESII的物理分析和BESIII的建造与物理工作.2001年10月又被接收为美国BNL的STAR合作组成员.

3.1 为STAR合作组研制的飞行时间探测器和相对论性重离子碰撞(RHIC)物理研究

多气隙电阻板室(MRPC)是上世纪90年代后期欧洲核子研究中心(CERN) 的LHC-ALICE实验组首先发展起来的新型探测器.受国家自然科学基金委员会委托,该研究室于2000年8月率先在国内开展MRPC研制.先后成功地研制了多种结构的MRPC,其中6气隙的MRPC时间分辨为60ps,对最小电离粒子的探测效率好于95%,达到国际先进水平;双层结构10气隙的MRPC,时间分辨好于50ps,探测效率大于99%,达到国际领先水平. 并成功地研制了第一个基于MRPC技术的STAR飞行时间探测器原型TOFr Tray,性能指标达到:平均时间分辨为85ps,探测效率好于90%,好于设计指标.并于2002年10月装入STAR探测器,参加了2003年度氘-金核(质心能量为200GeV/核子)和2004年度金-金核(质心能量为200GeV/核子及62.4GeV/核子)碰撞实验,有效提高了STAR探测器的粒子鉴别本领,对π/K分辨的动量区域由原来的0.6GeV/c扩展到1.6 GeV/c,对π,K/p分辨的动量范围由1.0GeV/c扩展到3 GeV/c.利用MRPC-TOF的数据和时间投影室带电粒子的电离能量损失的数据发展了一种可以鉴别高动量区π介子和质子的新技术,把STARπ探测器介子和质子的鉴别横动量区间扩展到12GeV/c[13].是第一个运用MRPC技术成功运行于大型高能核核碰撞物理实验的大面积飞行时间探测器,使一些原来很难开展但有重要意义的物理课题有可能进行/文秘站-中国最强免费文秘网!/,并获得了一些重要的物理结果.2006年4月,用于RHIC-STAR-TOF探测器的MRPC通过批量生产标准和标准的最后评审.MRPC生产稳定,质量越来越好,性能达到指标要求.RICE大学还专门做了报道.图1,2分别给出了200GeV AuAu对撞中TOF的强子鉴别和电子鉴别能力.

利用飞行时间探测器得到的主要物理成果有:基于TOFr粒子鉴别的强子谱和Cronin效应的研究[14].首次得到在氘-金碰撞与质子-质子碰撞中重味夸克衰变的电子谱.结合低横动量D0粒子谱和高横动量单电子谱,在世界上首次给出了氘-金碰撞中双核子质心能量为200GeV/核子下每核子-核子碰撞中粲夸克产生在中快度区的微分截面[15].开展带电强子横动量谱的研究.通过测量带电强子(π±,p,p-)的单举不变产额谱(0.3 对氘、氦\|3以及它们的反粒子在中横动量区间的不变产额、横动量谱和椭圆流的测量和研究,首次得到了轻核的结合参数B2和B3,发现B2与B3 具有相似的值,表明氘、氦\|3 以及它们的反粒子有相似的freeze\|out 时刻.发现在不同中心度对撞中,轻核的结合参数和π介子的freeze\|out体积成正比.发现氘核和反氘核的椭圆流近似服从组分夸克数的标度不变性,在实验上验证夸克融合模型.首次测量了低横动量的反氘核的负值椭圆流,这是RHIC上观测到的第一个负值椭圆流,发现重粒子(氘)的负值椭圆流与大径向流的理论模型相吻合[17].开展关于重味夸克产生截面和粲介子D0半轻子衰变道的研究.完成了200GeV 金金碰撞中D0介子以及粲粒子半轻子衰变到的电子和μ子的数据分析工作,首次在重离子实验中通过cμ+X道确定粲夸克(ccbar) 总产生截面.首次在重离子碰撞实验中证实粲夸克截面相对于两两碰撞数的标度不变性.首次利用STAR TOF探测器测量粲粒子半轻子衰变的单电子谱碰撞中心度的依赖关系.首次利用STAR TOF探测器观测到单电子谱压低,测量重味夸克能量损失.首次观测到单电子谱的热力学性质与集体运动流效应不同于轻强子[18].对粲粒子及其半轻子衰变的单电子椭圆流进行了实验测量和唯象理论探讨.理论上给出了D介子及其单电子椭圆流,并预言底夸克粒子的集体运动流效应很小[19].完成了RHIC能区粲夸克产生截面和粲粒子半轻子衰变道的研究.2007年8月23—25日在QCD相变与重离子碰撞物理国际研讨会上汇报了该项工作.受到Quark Matter 2008会议组委会的邀请,于2008年2月4日—10日在印度Jaipur举行的第20届国际超相对论核-核碰撞(夸克物质2008)学术大会上做了题为《Overview of the Charm Production at RHIC》的大会报告[20].进行奇异共振态强子φKK 的不变质量的重建研究.利用STAR实验数据,通过仅用TPC信息和联合TPC+TOFr信息(即要求其中的一条带电径迹由TOFr所识别)的比较研究,进一步证明了,结合TOFr和TPC信息可以实现对带电径迹的高精度鉴别,从而大大提高对奇异共振态强子不变质量重建的分辨率.完成了200GeV 金金碰撞中奇异强子椭圆流的中心度依赖性研究,系统测量了KS 0, Λ,Ξ,Ω粒子的v2(椭圆流).结果表明,在低横动量区,这些强子的v2符合流体力学的预言,表明早期热化可能在RHIC形成.在中间横动量区,v2符合组分夸克数标度性,表明重组合是强子形成可能的机制,解禁闭可能在RHIC已经形成.中心度的依赖关系表明,v2没有初始坐标空间各向异性的标度性.集体运动在较中心碰撞中较强,热化有可能在中心碰撞中达到[21].v2随碰撞系统的大小变化的依赖性将帮助我们验证早期热化这一假设.对200GeV铜铜碰撞中KS0, Λ粒子的v2也进行了测量,并和200GeV金金碰撞的结果进行比较,结果表明,在铜铜碰撞中,KS0, Λ粒子也符合组分夸克数标度性,但是热化没有达到.

3.2 与日本高能加速器研究机构(KEK)B介子工厂Belle实验的国际合作

Belle探测器于1999年开始取数,2000年夏,我们从D0Kπ+道的测量开始正式参与物理分析工作,以后还选取了带电D* 对产生的连续过程,用D*+D0π+衰变产生的软π介子标记D0或D-0[22,23] .给出了当时世界上最为精确的实验结果,并被2006年粒子物理数据库(PDG)收录.我们关于D0-D-0混合的第二项研究课题是D0Ksπ+π-道的含时达里兹分析测量,该过程的优点是可以直接给出混合参数x,y和强混合角δ[24].

3.3 与中国科学院高能物理研究所的北京谱仪(BES)实验的合作

中国科学技术大学自1991年以来一直参加中国科学院高能物理研究所的北京谱仪(BES)实验,在BESI和BESII上开展了物理研究,在BES3建设中,中国科大是国内唯一参加BES3硬件设计和建造的一所大学,如端盖TOF探测器的预研和建造,亮度监测器的设计和建造以及亮度监测系统的电子学部分,TOF和μ探测器的读出电子学系统、TOF触发子系统、TOF 监测仪的电子学和BES3时钟系统.

从1991年至今,积极参与BES物理分析研究.如BES1-BES2的物理:Tau的米歇尔参数的测量,ψ的几种VP和PP模式衰变道的测量和研究,J/ψ的辐射衰变,J/ψγρρ, γωω的分波分析.在BES粲物理的研究方面,通过对J/ψ的辐射衰变道J/ψγω和J/ψγωω的分波分析,仔细研究了这些反应道中的强子共振态结构和分支比测量,发现了ω不变质量谱的近阈增强和可能存在的X(1812)态[25].

3.4 ALTAS/LHC强子对撞实验国际合作

我们与中国科学院高能物理研究所计算中心、中国科大计算中心合作,在中国科大搭建了网格计算(LCG Tier3)的工作平台的雏形.同时,我们与美国密歇根大学ATLAS合作组也开始了ATLAS物理分析合作工作,派人参加ATLAS端盖部分muon子漂移室安装、测试和运行维护工作.2006年,蒋一教授、韩良教授参加国家自然科学基金委员会重大重点国际合作项目:“ATLAS强子对撞物理研究”,正式成为ATLAS合作组成员.

物理教学中的科学方法教育

在物理教学中,有意识地对学生进行科学方法的教育和训练,是培养学生科学素质的重要途径。本文就怎样在物理教学中进行科学方法教育谈些认识和看法。

一、在实验教学中进行科学方法教育

教师要在演示实验和分组实验中引导学生掌握观察的方法:

1、结合实际,启发学生养成认真观察物理现象,勤于思考问题的习惯。例如,讲“机械运动”一节时,教师可要求学生观察以不同的参照物看物体的运动状态,最好体验一下坐在汽车或火车上的情景。在学习“浮力”一节时,教师可让学生观察“水中戏蛋”的试验,即先让鸡蛋沉在清水杯底,逐渐倒入浓盐水,发现鸡蛋竟然会离开杯底,并且逐渐上浮,停止倒盐水,鸡蛋将“悬浮”在盐水里,这是为什么?若继续倒入盐水,就会看见鸡蛋又会向上浮,直到有一部分蛋壳露出水面,鸡蛋漂浮在液面上为止,这又是为什么?

2、创造条件,引导学生学会观察。在学习摩擦力时,教师可以自制教具做演示实验:在一条橡皮带上放一小木块,小木块连着一个指针,观察皮带运动速度和指针偏转情况。当慢慢转动皮带时,指针由零逐渐增大,这是为什么?通过这个实验说明:开始时小木块受到的是静摩擦力,由小变大,达到最大时为最大静摩擦力。当皮带运动速度加大,小木块开始滑动时,小木块受到的是动摩擦力,说明动摩擦力比最大静摩擦力小。

3、教给学生进行观察的一些具体方法:对比观察法:例如在研究透镜成像规律中,蜡烛在焦点内和焦点外,像的性质有什么不同;分步观察法:对于复杂的物理现象,引导学生按一定的步骤、程序进行观察;归纳观察法:即从一个个的现象观察中,先得出一个个结论,然后归纳出一般规律。例如,力的概念是从推、拉、提、压等现象中,最后归纳出力是物体对物体的相互作用。

二、在概念和规律的教学中进行科学方法教育

科学方法体现在具体科学知识的认识过程中,只有把认识过程充分而合理地展示出来,学生才能看到科学问题是怎样提出来的,从什么角度、用什么方法去解决,从而学到科学的方法。这就要求我们在教学中注意物理概念和规律的形成过程,按照学生的认知过程,合理的设计教学过程和教学方案。例如,在进行牛顿第一定律的教学时,可以设计如下教学程序:

提出问题——大多数人从生活经验中都感受到,只有力的作用物体才运动。难道只有力的作用物体才运动吗?没有力的作用物体就不能运动吗?

演示实验——让小车从斜面顶端滑下,分别滑到铺有毛巾、棉布和木板的平面上,观察小车前进的距离。

分析推论——从实验中看出,运动物体受到的阻力越小,它的速度减小得慢,它运动的时间就越长。进一步推理得出,在理想情况下,如果表面绝对光滑,物体受到的阻力为零,它的速度将保持不变,从而概括出牛顿第一定律。这样的教学可以让学生领略到物理学中应用逻辑与直观、抽象与形象相结合的理想化论证方法。

教师在传授物理知识的同时,一定要有意识地进行科学方法教育,结合物理教学特点,指导学生逐步掌握物理学研究的基本方法,不断提高和发展学生的科学素质。

生物物理学生理研究方法

生物物理学生理研究方法

国内的生物物理学教材, 多适用于物理、化学专业背景的学生。生命科学背景的学生,往往畏难于其中的公式,同时也由于公式和理论与生命现象的联系缺乏具体阐述,往往让人摸不着头脑。本书避免了以上缺憾,并且图文并茂,既可以作为教材,也可以用来自学。

本书共有12章,每章有4-10小节。各章的内容分别是:1. 我们身边的能量,能量的形式、环境能量、分子能量、分子能量吸收、能量传递、离子辐射、磁共振、声波;2. 分子相互作用,解离常数、启动子位置和自身免疫病、测量解离常数的方法、金属-分子配位键、氢键、非键分子相互作用;3. 扩散与直接转运,力与流体、菲克扩散定律、布朗运动、离子和分子的生理扩散、分子马达、胞间物质转运;4. 能量生发,人体效能热力学、能量分子ATP、ADP和Pi、磷酸肌酸、糖酵解、线粒体;5. 力与运动,肌肉长度-张力关系、应力饱和时的肌肉收缩、心肌和平滑肌的长度-张力关系、横桥循环的希尔方程、肌肉收缩、伸长与力量、钙依赖的肌肉传导速率、平滑肌销、肌肉张力瞬态、空腔器官的拉普拉斯定律、非肌肉运动;6. 负荷的承受,应力与限制、牙齿和骨骼、血管、肌腱、关节和软骨;7. 流体和空气的流动,流体特性、关节滑膜液、动脉血流、小动脉血流、粘度和凝血、动脉狭窄、动脉失对称:动脉硬化和闭锁,肺内气流;8. 生物物理界面:表面张力和膜结构特性,表面张力、表面活性剂与肺泡张力、膜磷脂、膜的曲率、膜蛋白与碳酸微环境、膜蛋白转运子、膜的组装、超声波成孔、膜扩散和粘弹性、膜的乙醇效应;9. 膜的电学特性,膜电势、戈德曼和能斯特方程、水的介电常数和表面结合、溶液中的诱导偶极矩取向、膜电场复合物解离、膜的电导性、心电图、通道离子选择性;10. 激动剂活性与药物分析,膜受体蛋白、药代动力学、量效曲线和希尔方程、胞内分子扩散与清除、统计分析、药物研发和罕见病;11. 稳定性、复杂性和非线性系统,系统控制、负反馈和代谢调控、正反馈、稳态模型、状态转换、非线性系统:分形和混沌,细胞凋亡;12. 总结。

本书作者Patrick F. Dillon是密西根州立大学自然学院的教授,具有30多年的教学经验,教授的学生涵盖了高中生到医学院研究生等多个层次,他因教学上的突出成就被授予大学杰出员工。

本书适合生命科学领域的大学生、教师及其他感兴趣的学者。

物理探究式教学的策略

摘要:探究式教学法将教师单向传递信息的模式转变成师生间、生生间思维互动交流的新型关系。本文主要分析了探究式教学的特征,并结合教学实践进行了系统的说明。

关键词:探究式教学法;策略

早在20 世纪初,着名实用主义教育学家杜威提出了以儿童为中心、注重中学生主观能动性的教学方法。可以说这种具有探究思想的教学方法为施瓦布提出探究式教学理论奠定了重要的基础。施瓦布的探究式教学模式建立在他的学科结构观上, 他认为学科的结构处于不断的变化中,教学不能将科学知识视为绝对的真理传授给学生,它只能作为有证据的结论;而在教学过程中,教学的内容应该体现学科特有的探究方法。这种探究方法促使人们思考现行科学教育存在的问题,积极探索学生理解科学知识的方法, 并设法为学生提供更多的体验科学探索过程的机会。

显而易见,探究式教学有别于传统的“言谈”式的课堂教学。它要求师生共同参与, 学生在教师的指导下,从学习以及社会生活中选择和确定研究主题, 主动地获取知识, 应用知识并解决问题。探究式教学既是一种教学方式, 同时也是学生的研究性学习方式,其本质就是一种模拟的科学研究活动。

1 探究式教学的基本特征

究其本质,探究式教学就是将科学领域的探究引入课堂的一种特殊的教学方法,在实施探究教学的环节中能体现其自身的一些特征。具体如下:

1. 1 问题性

任何探究均源于问题, 如何提出科学的问题至关重要。在探究式教学初始阶段,问题可以由教师精心设计,它应该具有一定的挑战性,但不能超出学生的能力范围。难易适中的问题最能激发学生的好奇心,这样才能在探究学习的过程中让学生保持学习的热情, 求知的

欲望。

1. 2 开放性

探究式教学所探究的内容非常广泛,它可以来源于教材上的知识, 或自然中的各种现象;还可以是物理学科内的问题, 或多学科的交叉和综合。探究的环境可以是课堂内或课堂外。探究涉及的范围可大可小,内容可深可浅。

1. 3 综合性

在探究教学活动中, 探讨的问题往往是复杂的、综合的, 解决这样的问题需要多方面和多学科的知识和技能。因此, 实施探究教学对教师提出了较高的要求,教师应该从多方面提高自身能力,从而在探究教学过程中能够起到点拨的作用。

1. 4 重过程、重体验。

探究式教学实质上是一种模拟的科学研究活动,强调探究过程并使学生在这个过程中学会观察、学会思考, 培养思维能力,领会科学研究方法, 达到提高科学素养的目的。可见, 探究式教学对学生的学习与体验过程相当重视。

此外,探究式教学还具有社会性、实践性和自主性等特点。探究式教学重视理论联系实际,

强调活动体验,且具有一定的社会性和实践性。

2 探究式教学的应用

2. 1 教学设计的思路

2. 1. 1 以实验为手段, 挖掘教材中蕴含的探究因素

物理实验是学生进行探究活动的重要手段之一。比如,在讲授欧姆定律时,最初学生对于电流、电压和电阻三者之间的关系含糊不清。因此,选择从三个物理量的测量仪器入手, 进行电路设计,引导学生通过实验测量的方法来确定三者之间的关系。

2. 1. 2 以学生为主体, 在探究过程中培养思维能力。知识更新的速度不断加快, 学会学习显得尤为重要。因此在教学过程中以学生为主体,注重学生获取知识的方法与收集资料信息能力的培养。探究式教学中教师要引导学生的探究思路,只在学生出现思路障碍时给予点拨。

2. 1. 3 以方法为主线,在探究过程中掌握科学研究方法和培养科学态度。

科学方法是人们在科学认识和实践活动中逐渐形成和发展起来的。在中学物理教学中教师应充分利用教材中的方法论,渗透科学研究方法的教育。此外, 在科学教育中还应培养学生实事求是、严肃认真的科学态度。

2. 1. 4 以情感为动力, 在探究过程中注重情感教育

情感包含学习兴趣、学习热情、学习动机,以及内心体验等。因此注重对学生的情感教育有利于激发主动学习意向与主体性的发挥。

2. 2 教学过程设计

探究性学习的教学过程可以分为以下几个步骤:提出问题v 查阅资料v 提出假设v 实验证明v 得出结论。下面以“楞次定律”为例讨论探究性学习的应用。

对于“楞次定律”的教学, 传统的教学设计通常为:首先教师演示实验,学生进行观察实验,然后教师引导学生分析得出楞次定律。学生主要是通过观察现象加深对楞次定律的理解。在了解楞次定律后,通常以讲解例题、课堂训练以及课后练习来巩固所学。这样学生虽能应用楞次定律来判断感应电流的方向,但从能力发展角度看,学生只能算学会,不能算会学。然而探究式教学的课堂设计:首先创设问题情景,让学生讨论、猜想,通过设计实验,进行实验, 分析实验现象得出楞次定律,其后才是课堂讲练。在教学过程中主要教师引导学生得出楞次定律。其主要教学设计如下:

2. 2. 1 创没情景,指出问题

让学生回顾感应电流产生的条件及右手定则,然后给出两种典型情况, 让学生分析其中有无感应电流,有则确定感应电流的方向。

情景1 :金属棒在裸露的金属框架上作切割磁感线的运动。

情景2 :闭合圆形线圈静止,磁场增强时。

情景1 中导线切割磁感线,对此情景学生用右于定则很容易给出答案,但就情景2 中因没有导线运动而只有磁感应强度变化的问题就很难应用右手定则了。

指出问题:能否寻找一个更普遍的规律来判断感应电流的方向呢?

2. 2. 2 科学猜想,发散思维

鼓励学生大胆猜测:“感应电流方向究竟由哪些因素决定呢?”。在此环节中,学生分组讨论,教师适当提示,最终根据学生猜想,总结出:因电磁感应现象是由磁通量变化引起的,所以猜测感应电流的方向与磁通量如何变化有关。

2. 2. 3 设疑集思,设计实验

根据猜想, 列出思考题: ①感应电流方向与磁通量的大小变化有关。怎样研究?②列出所用器材和具体步骤;需观察的内容、需记录些什么。在此基础上,引导学生自己设计实验。

2. 2. 4 分组实验,探索研究

根据实验设计, 进行实验。用导线、灵敏电流计、线圈和电键组成闭合回路,分别

用磁铁的北极和南极移近并插入线圈、从线圈中拔出并离开线圈,观察指针的偏转情况。在学生拟定方案及实施时,教师检查学生设计是否合理,仪器使用是否得当,数据记录是否正确,并能给予适当辅导。

2. 2. 5综合分析,得出结论

学生根据自己的实验结果, 列表比较分析,根据数据归纳结论。可以以实验组为单位, 推荐代表发言。在学生总结过程中, 一些关键点需教师给予引导。在各个组得出结论后, 教师修正学生结论,最终得出楞次定律的内容。学生在实验中获得感知,再对这些数据进行比较、概括,进行思维加工,自己总结得出结论。

2. 2. 6实验验证

教师要求学生设计实验, 验证楞次定律。实验时注意观察闭合电键、移动滑动变阻器触头及断开电键时,大口径线圈中产生的感应电流的方向与用楞次定律判断的结果是否符合。在这一环节中,注意引导学生归纳用楞次定律研究感应电流方向的一般步骤:一是判定原磁场的方向; 二是判定原磁场穿过所研究平面磁通量变化情况;三是判定感应电流磁场方向。由实验进一步把所得规律应用到新的物理情景中,激发学生的求知欲望,使学生的思维处于兴奋状态。

2. 2. 7应用练习,指导实践

在这一环节中, 教师列出分层练习题, 根据反馈信息讲评。学生运用结论解决问题, 这是检查学生对知识的理解和巩固的一种手段,也是迁移知识,深化知识的重要途径。通过运用和深化,使学生的知识、技能逐渐转化为能力。

2. 2. 8归纳总结,学法指导

教师引导学生总结本课的探究过程:发现问题,进行大胆猜想,对猜想进行探索研究,最后得出结论,并用以指导实践。让学生认识到此种方法是研究物理问题的基本思路之一。教育的最终目标是“发展”与“创新”, 物理教学中,“发展”与“创新”的核心问题是开发智力、培养能力,全面提高学生的素质。探究式教学正是基于这一教学思想,为实现现代教育目标提供了有效途径。

3 实施探究式教学应注意的几方面

3. 1教师的设计引导功能

教师根据教学目标在深入了解学生认识水平的前提下,精心设计教学流程。为学生铺设符合认识规律的思维轨道并设计合理的思维坡度,能够坦然地面对课堂中突发问题,巧妙地引导学生, 使学生的信息处理和思维活动得以顺利进行。

3. 2学生充分的自由活动空间

教学过程中要尽可能展示学生这一年龄阶段特有的好动性、表现欲,从而有效地根据学生地个性并发展学生的创造能力。为此, 教师除了为学生营造一个师生之间相互尊重、相互信任、民主和谐的教学环境外,还要克服喜欢“循规蹈矩”、歧视“思维怪异”的学生的倾向。如此, 学生才能毫无顾忌地发表己见,促进学生互动, 给学生自由的空间与互相交流的机会。

3. 3教师在教学过程中应启发学生自主建构知识结构

具体地讲,就是学生通过观察实验,独立思考,促进逐步理解和掌握知识, 以及发生的过程与认识的内在联系,以促使学生建构良好的知识和能力结构。

在中学物理教学实际中并不是所有的教学内容都适合探究式教学。因此, 在教学中应尽量运用多种教学方法以激发学生的学习兴趣,从而达到提高学生学习效率的目的。探究式教学应该有的放矢, 科学组织, 使之真正成为有效的培养学生思维能力以及创新意识的教学方法与途径。

物理教学存在的两个问题及其对策

1 数学知识衔接中存在的问题与对策

高一物理起始阶段的教学中需要用到大量的初中数学知识,像一元一次方程、一元二次方程、三角形中的正弦值、余弦值、正切值、勾股定律、相似形等等;而像在匀速运动中位移图像、匀变速直线运动中速度图像、力的合成中的矢量运算等问题用到的相关数学知识,在数学学科的教学中却还未讲到,这就必然会造成在实施物理教学活动过程中数学这一工具运用上的困难。

笔者对高一第一学期教学中经常需要用到的一些数知识进行了梳理,现整理如下。

代数知识:正比例方程与反比例方程的转换;一元二方程的求根;求极值的知识;二元一次字方程组的联合求的知识。

平面几何知识:相似三角形知识;解三角形的基本法;圆的割线,切线,周长,弧长,面积等基本知识;同位角、内错角等各种角度间关系的知识。

正弦值,余弦值,正切值与三角形各边的关系;正、余弦定理;倍角公式;勾股定理等。

图像的知识:图像的斜率,截距,面积,交点等与之对应的物理量之间关系的知识。

等比、等差数列求和。

矢量运算知识:矢量求和,矢量求差。

针对上述存在的问题,笔者在实际的教学中采取了如下的解决策略:

(1)与初中数学教师进行沟通,了解相关的数学知识在初中数学教学中已经达到的程度,哪些是学生一般会熟练掌握的、哪些是要求较低需要进一步拓展的。

(2)在数学知识运用比较集中的关键之处,专门增设相关数学知识拓展、补充的衔接课。

(3)引导学生总结运用数学知识在解决物理问题时的操作方法,例如在斜面问题中,经常需要将斜面的倾角转为物理问题中的速度矢量(受力矢量或位移矢量)组成的角形中去,就经常用到“两个角度的两条边相互垂直时,这两个角度就相等或互补”这个结论,可以结合相关习题强调如何快速、准确地寻找对应角度的边。

(4)采用低梯度、高密度、多反馈的教学策略,步步为营、逐渐推进,切忌一步到位。

2 学习方法衔接中存在的问题与对策

初中学生进入高中物理的学习,从学习方法上看是一次重大的飞跃,它需要从以定性分析为主转变为定性、半定量、定量分析相结合的方法上来;需要将以记忆为主转变为以理解为主的方法上来;需要将以形象思维为主转变为以形象思维、抽象思维、逻辑思维相结合的思维方法上来;需要从机械操练为主转变为以把握物理模型为主的训练方式上来;需要更多的依赖教师的学习方式转变为更多的以我为主的学习方式上来。

上述转变的实现是一个渐变过程,而高一阶段则是关键时期,担任高一阶段教学任务的教师一定要提前思考,寻找最佳应对方法。

通过实践笔者找到了一种实现衔接教学“软着落”的有效方法,就是以教材为基础,编制针对概念、规律的解读性研读单元”,贯穿于从课前预习到课后矫正训练的整个过程的一种全新方法。总体的构思是实现以下4个“一体化”:

第一,“教、学案一体化”。教师的教学实施方案与学生的学习方案融合在一起;

第二,“读、讲、练一体化”。学生对“研读单元”的研读、教师对重点、难点、疑点、盲点的讲解、各个层次教学目标的达成性训练融合在一起实施;

第三,“课内、外一体化”。课内教学活动与课外需要完成的总结、作业等学习活动融合在一起,两者的交汇点就是以教材为基础而重新整合的“研读单元”;

第四,“点、线、面一体化”。“点”就是针对“知识点”的教学、“线”就是针对“知识串”的教学、“面”就是针对终结性的知识结构”的教学,三者形成一个有机的序列。

具体操作方法如下:

(1)对原有教材进行合理的分割和重组

所谓分割教材就是将原有教材的内容根据概念、规律等形成的内在需要,分解成若干部分,每一个部分称作为一个研读单元。一个研读单元可以是原教材中的某个段落,更多的是若干个段落组成;在需要时还可以打乱原教材自然段落的顺序,进行重组;有的时候也可以将原一节教学内容调整为两节课时完成;还有的时候可以将前后几节教材内容重新组合成几个研读单元。这样做的目的在于从知识本身的深度诠释上、从知识的内在联系的深度思考上为学生提供一种更易理解的解读性文本。

对于教材中提供的“问题与练习”中的题目,与研读单元中的知识结合精密的可以穿插在其中让学生在解读文本的过程中就加以处理,有一定难度的题目则不适宜这样处理,可以放在教学过程实施之后在配套的“回放性反馈训练”中处理,当然这部分训练题不仅仅是教材后面的题目,还需要补充,在本文的后面还会加以阐述。

(2)教学目标的情景化处理布鲁姆的教育目标分类学对“认知、情感、动作”三个领域的目标进行了科学的分类,是值得借鉴的目标分类理论,在我国曾经进行过大规模的“目标教学”教改实践,笔者在80年代末期至90年代中期,也曾连续多年在高中学段进行了研究。布鲁姆的教育目标分类学非常强调目标的层次性,不同层次的目标要用具体的、操作性的语言来描绘出学习行为的变化,有的时候这是不易做到的。通过实践,笔者采用的“情景化”目标表达方式,收到了很好的实践效果。其实就是将要达成的某一层次教学目标用具体的物理情景呈现,这种情景往往具有单一的目标承载功能,学生在完成这一情景的过程中可以表现出思维的轨迹。

具体来讲,情景的呈现方式有以下几种:

第一,与教材内容紧密配合的自编情景。教师根据对教材的分析及达成目标的分解,把在上课过程中要预设的授课素材,编制成表述严密的具体情景,附设在上述分割后的研读单元后面,其要求是:情景简单,落实一个具体目标层次,这样可以实现教案与学案的有机结合。

第二,训练型情景。通过编制一道训练题,让学生在尝试完成的过程中暴露存在的问题,题目以判断题、选择题、填空题、配对题等为主,教材中配套的练习题也是重点考虑的一个方面。

第三,概念、规律的变式注解。把教材的内容转换一种学生更易接受的方式进行注解式的诠释,使得教材内容层次更分明、要求更明确。一般来讲就是将概念、规律进行基于“关键词”的解读,引导学生养成对概念、规律的深度剖析的习惯。

(3)设置3个层次的梯度训练

第一,知识回放性达成训练。“回放性训练”就是提供给学生在自学之后对相关概念、规律基本理解的初步回馈,所以题目以“识记”、“简单回放性理解”为主要目标,还原概念、规律的最基本含义。可以用教材配套的“问题与练习”作为自学效果的回放性训练题,从而引导学生重视教材中提供的问题。

第二,形成性达成训练。在完成“形成性达成训练”之前,首先将新学习的概念、规律进行简单的梳理,引导学生及时整理所学知识,最好能绘制相关知识的概念图:可以是教师上课时想要书写的板书的再现;也可以留下空白,让学生进行整理。

对于“形成性达成训练”题的组织要注意以下几点:①达成练习应该突出“单一知识点”的落实,是概念、规律的变式练习;②目标层次定位在“识记”到“简单理解”即可;③设置“学习札记”利于学生进行自我反馈活动;④题量适中,一般为10道左右,题型以选择题为主,便于概念的辨析。

第三,反馈———矫正训练。这种训练的目的在于:①对“形成性达成练习”中的错误进行矫正;②可以进行自我认知的总结,像解题方法总结、错误认识的总结等等。

“反馈———矫正”训练题的组织要注意以下几点:①目标定位在“简单应用”到“灵活应用”层次,是“形成性达成训练”的有机延伸,形成对知识理解的螺旋式上升过程;②适当考虑知识点之间的联系;③题目以计算为主,体现解题过程,暴露理解上的误点、盲点。

最后要说明的是,“知识回放性训练、形成性达成训练、反馈—矫正性训练”三者应该作为一个整体来考虑,目标侧重点各有不同,但又是一个整体,以便实现一个序列渐进的训练梯度。

在物理教学中实施合理性提问的建议

在物理课堂教学中,实施教学合理性提问,将激发学生投身于物理活动之中。

这是由于教师所提出的问题,学生不可能照搬课本上的文字作为答案,这种提问方式能引起学生进行积极思维活动,能培养学生的学习兴趣。那么,如何进行教学合理性提问呢?建议如下:

1、激疑性提问

孔子说过:“学起于思,思源于疑”,有疑才能有思,无思则不能释疑。设疑、释疑是人生追求。由于中学生缺乏思维的灵活性和敏捷性,教师若能在其似懂非懂、似通非通处及时提出问题,然后与学生共同释疑,势必收到事半功倍的效果。例如,在浮力教学中,为了使学生弄清浮力的大小与哪些因素有关,遵从什么规律,可以用学生熟悉的例子问学生:为什么木块浮在水面上而铁块沉入水底?用钢铁制成的万吨巨轮为什么可以浮在水面上?类似这样的问题使学生的思维中出现了疑问,从而使他们产生了强烈的求知欲望。

2、探究性提问

这种提问能启发学生思维的灵活性,也有利于培养学生思维的深刻性。例如,对于物理概念,不直接让学生回答,而是让学生应用概念分析解决一些实际问题,并围绕重要的物理过程、理论与实际的关系,深究细追。向学生发问、追究的问题要经过周密、科学的设计。通过这样的提问,就会把学生的认识逐步引向深化,并有利培养学生思维的灵活性。

3、发散性提问

发散思维是一种创造性思维,教师若能在授课时提出激发学生发散思维的问题,引导学生从正面和反面多途径去思考,纵横联想所学知识,将提高学生思维能力和探索能力大有好处。这种提问难度较大,必须考虑学生知识的熟练程度。

例如,在讲完一个例题后,启发学生一题多解地提问,或题目引伸性提问,或逆着题意进行分析。这样的提问很自然地把学生带入积极思考,讨论,探究等生机盎然的学习境界之中,对于培养学生的创造性思维和探索能力无疑是有益的。

4、铺垫性提问

这是一种常用的提问方式,在讲授新知识之前,教师要提问与本课有联系的旧知识,为传授新知识铺平道路。教师应从教材内有规律出发,针对学生的实际,在知识联系的“挂钩点”设计好问题,使学生思维有明确的目的性,启发学生运用自己的知识、智慧,战胜一个个困难,取得有创见的成果,以达到顺利完成教学任务的目的。

5、激趣性提问

富有趣味性的提问,往往能激发学生带着浓厚的学习兴趣,以愉悦的心情去积极思维,直至问题得到圆满的解答。例如,在讲热传导时,可以这样设计问题:在装水的试管底部放一条小鱼,用酒精灯对试管上部的水加热,当上部的水已沸腾了,下面的小鱼为什么却安然无恙?象这类“煮金鱼”以及“纸锅烧开水”等生动有趣的提问,会使学生的注意力高度集中,从而在主动,轻松的心态中进入探求新知识的境界。

6、巩固性提问

教师为了让学生真正理解并掌握所学到的新知识,应在讲授完新课,学生消化了该课内容后,对本课内容提出一个或几个重点问题,引导学生对知识进行概括总结,以达到巩固知识的目的。

如何在课堂教学设计中体现物理教学的本质

摘 要:只有在课堂教学设计中多层次、多角度地渗透科学本质,让学生在探究、实验、思考的过程中,学习物理知识与技能,培养科学探究能力,才能逐步形成科学态度与科学精神。

关键词:初中物理; 教学设计; 科学本质

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1006-3315(2012)10-038-001

初中物理是一门基础课程,是小学自然(科学)学科的一个延伸。它是培养学生爱科学、学科学、用科学的良好素材,有利于引导学生继续学习基本的物理知识与实际应用,体验科学探究过程,了解科学研究方法,增强创新意识和实践能力,培养探索自然的科学精神,认识物理学对科技进步以及文化、经济和社会发展的影响,为终身发展,形成科学世界观和科学价值观奠定基础。

1.初中物理新课程标准的特点

①在课程目标上注重提高全体学生的科学素养;②在课程结构上重视基础,体现课程的选择性;③在课程内容上体现时代性、基础性、选择性;④在课程实施上注重自主学习,提倡教学方式多样化;⑤在课程评价上强调更新观念,促进学生发展。

从以上特点可以了解:初中物理课程旨在从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三方面,进一步提高学生的科学素养。而课堂教学更加要求通过多样化的教学设计,让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考,使其逐步形成科学态度与科学精神。

2.如何在课堂教学设计中体现科学本质

新课程标准要求教师重构课堂。在课堂教学中,当学生从学科或现实生活中选择和研究专题,通过独立自主地发现问题、实验操作、调查、信息搜索与处理、表达与交流等探索活动时,教师的职责是引导学生不断地提出问题,使学习过程变成学生不断提出问题、解决问题的探索过程。

教师不仅要对课程有一个整体的把握,还要精心设计课堂教学,把“科学本质”教育细化渗透到课堂学习的每一个环节的具体指导上。

2.1提问的科学性是课堂教学设计的首要要求。主要体现在能创设恰当的问题情景,有利于教学目标的实现,即课堂提问具有启发性;同时还能促进学生深入思维,积极探究,尝试解决问题,即课堂提问具有生成性。

情景创设是课堂教学内容的重要组成部分,选择具有针对性、启发性、能吸引学生注意和激发兴趣的材料,设计一些典型的简单事例,使学生对物理概念、规律在生产和生活中的实际应用以及科学技术与社会之间的关系有更深的认识。

例如:“帕斯卡定律”中演示液压机不仅笨重、搬动困难,而且实验现象不易观察。改用“气体千斤顶”,效果明显:取一个医用500ml~1000ml引流袋(新的),这就是一个很好”气体千斤顶”。把引流袋平放在桌面上,在它上面压上5-6块砖头就被举起来了,并翻到(学生发出惊呼声)。为了让学生参与实验,亲生体验,我将8个500ml(或4个1000ml)的引流袋平放在桌面上,用一块60cm×45cm的木板放在这些引流袋上,再请一个同学坐在木板上,另外又请八个同学同时向袋内吹气。这时坐在木板上的同学被顶起来了。“嘿,吹气竟然能把人顶起来!”(学生赞叹)精彩的实验,再一次使学生的情绪达到高潮。本实验让学生深切感受到了从生活走向物理、从物理走向社会。

2.2培养质疑精神是体现科学研究的根本。学生能在课堂教学的过程中提出有意义的问题或能发表个人见解,从而提高学生有效思维的长度。

曾经设计了这样的一个实验:在一支试管中装入水,并放一条小鱼,实验前问学生:“如将装有小鱼的试管放在酒精灯上加热一段时间后,小鱼会怎么样呢?”学生不假思索地回答:“小鱼会死。”“结果究竟如何?请同学们注意观察实验。”这时,教室里鸦雀无声,个个聚精会神地观察老师的实验操作,教师先用酒精灯加热试管上半部分的水,一段时间后,试管上半部分的水已经沸腾了。教师提醒学生:“此时,小鱼怎么样了呢?”学生回答:“小鱼在试管底部自由自在地游动。”难道小鱼有惊人的耐热力吗?不是的,那为什么鱼不死呢?同学们展开了激烈的讨论,最后教师请同学们摸一下试管的底部,尽管试管上半部分的水已经沸腾了,而试管底部仍然是凉的。这个结果又会激起学生新的思考,这既可说明物理道理,又可提高学生的学习兴趣,同时延长了学生有效思维的长度。

2.3用证据说话是科学的本质要求。物理学是自然科学的一门基础学科,研究物质最基本运动形态的规律和物质基本结构。所以,用事实说话,注重证据是培养学生科学本质的要求。

例:在教学力的概念时,为了解释力能使物体发生形变,教学时可以采用不同物体来演示。例如用力压海绵,海绵发生明显变化;但也有些物体的形变不明显,例如用力挤压硬质扁玻璃瓶,看不出变化。为此,改进仪器,将一木塞塞紧瓶口,在木塞中间插入一细玻璃管。用力挤压玻璃瓶时,会看到细管中液面的上升。但是学生又进一步提出质疑:“是不是热胀冷缩的原因?”此时只需从侧向再次挤压玻璃瓶,将会看到细管中液面下降,学生即可体会到微小形变的存在。

2.4严密的逻辑思维是科学素质的必要因素。实验是学生喜欢的探究活动,为思维加工提供大量的素材,实验中遇到的问题能体现和锻炼学生逻辑思维能力。分组实验多以测量性、验证性和实用性实验为主。要提高学生分组实验的教学效果,就必须使学生真正进入角色,手、眼、脑并用地进行有目的的探索活动。老师如何上好学生实验课,关键在于如何引导学生发现问题、设计和进行实验、得出结论、总结归纳。学生通过主动参与教学,在教师的积极指导下获得物理知识,则会印象更加深刻,并增强他们的学习动机。下面我就凸透镜成像规律实验课,谈一下个人体会:

在教学过程中,启发学生思考:凸透镜成像,如果成实象则用光屏能接受到;如果成虚象用眼睛能观察到;那么,如何用光屏来接受到实象呢?光屏的位置放的不正确,即使成了实象也接不到。

引导:实象是由光会聚而成,而经过凸透镜光心的光线不改变方向,因而实象肯定在烛焰、凸透镜光心这两点所在的一条直线上,所以应把光屏、烛焰、凸透镜三者的中心放在同一高度。

进行实验并从中发现新的问题:当u 分析:u=f时,变成平行光。

这样学生边做边学,边学边想,思维能力无形中获得了提高。

物理教学与教师信息素养的整合初探

物理教学与教师信息素养的整合初探

长阳高家堰中心学校 邹君 郭玲玲

历史的车轮转到20世纪下半叶时,社会进入了信息化时代,由于科学技术的迅猛发展,知识总量迅速膨胀,被人们形象地称为“知识爆炸”。信息社会带来的知识爆炸,引发了一场学习的革命,从而带来了新一轮的物理教学改革。信息技术进入教育教学领域,是教育现代化的基本特征,是教育进入信息时代的必然,为适应现代信息技术给教学带来的变化,教师必须进行角色的转换,不断提高信息素养。教师的信息素养不只包涵教师信息技术的应用水平,还包括教师的信息意识。在进行基础教育改革的今天,摆在物理学科面前的重要任务,就是努力推进物理教学与教师信息素养的有机整合,让信息广泛进入物理课堂。

一、改变教育观念,增强信息意识是推进物理教学与教师信息素养整合成功的前提条件。

信息的价值在不断地被越来越多的人逐渐认识,对信息的追求和捕捉不同于一般凭直觉和经验的信息感知。时代明确告诉我们信息处理能力将是21世纪的人应具有的如同“听、说、读、算”同样重要的生存能力,在不断涌现的浩若烟海的信息中要准确地选择,迅速地获取所需要的那部分特定的信息,往往取决于此。教师信息意识的培养,信息技术的应用不是一朝一夕的,还要有一段从认识到自觉应用的过程。为了使信息革命的浪潮加速学校教育的“技术化”,使计算机辅助教学最大限度地优化教育教学环境,减轻学生负担,全面融入新一轮的基础教育改革大潮中。我们要加强教师对现代教育理论的学习,通过学习讨论,促进了教师教育观念的转变,使大家普遍认识到现代教师不仅要有爱岗敬业的精神、渊博的学科知识以及先进的教育思想,还要具有运用现代教育技术进行教学与学习的能力。建构主义理论的指导与计算机技术的支持,增添了我们探索计算机辅助教学的信心,因而教师应积极主动的运用网络信息,从网络上下载可用的课件和信息,运用到课堂教学中去。由于应试教育体制的影响,部分学校教师仅以教学大纲规定的内容为主,不注重自身知识的更新,信息意识下降的现象普遍存在。俗话说:“教人一滴水,自己要有一桶水”。要提高教学质量,首先要提高教师的教学水平和学术水平。要求教师在教学之余,不断地获取信息,增长新知识,教师要积极利用网络获取信息资料,充实教学内容。

只要物理教学与教师的信息素养有机整合,一方面,可以超越狭隘的教育内容,让师生的生活和经验进入教学过程,让教学“活”起来,从而唤醒学生的创新意识,使他们想创新,敢创新,会创新;另一方面,可以改变学生在教学中的地位,从被动的知识接受者转变成为知识的探究者、建构者,从而激发学生的学习积极性和主动性。

二、提高教师信息技术水平是推进物理教学与教师信息素养整合成功的关键。

没有较高信息素养的教师,在教学改革和教学研究方面会受到很大的限制,是很难成为“名师”的。尤其在进行基础教育课程改革的今天,提高教师的素质显得尤为重要。既然提高教师的信息素养已成为必需,那么如何来提高教师自身的信息素养呢?

教师应积极参加各种有针对性的培训,如我们物理教师应用软件制作简单动画模拟物理实验。教师利用业余时间自学必须是长期的学习和实践,必须成为自身的自觉行为,把提高学习做为工作的一部分。同时制定一个可持续发展的学习计划,是教师自觉提高自身信息技术素质的良好开端。这里强调的是长期的学习计划,不是为了一次公开课,一次比赛,一次评比而进行的短期行为。如果只是为了应付公开课,应付评比,临时急急忙忙地“拼凑”出一个课件来,只是“就课论课”,事先没有准备,课后无总结,公开课后,什么都丢向脑后,没有什么有益的东西留下,就谈不上培养技能,提高素质了。反之,如果我们确立目标制订计划,有步骤地实现,在过程中发现问题,则结果就大不一样。教和学都是长期的行为,一种素质和技能的养成需要长期细致的劳动和积累,不可能一蹴而就。制订学习的计划,确立各阶段的目标,循序渐进,日积月累,才可能得心应手。

因而,我们可以用多种途径提高自身的信息素养:(1)多在网络上阅读。信息技术的飞跃发展使阅读方式发生了变革,在不远的将来,网络阅读将成为教师获取知识进行教学和科研的重要手段。重视并坚持网络阅读是培养教师信息素养的重要途径。(2)多用电脑写作。在电脑上写作,除了方便编辑、修改和保存外,很重要的一点是可以实现网络阅读与写作的互补,有利于提高应用信息技术的水平。(3)多在电脑室上课。想不想,敢不敢,能不能在电脑室上课,是教师信息素养提高过程中的分水岭。要充分创造条件,将信息技术应用于教学中,不要求一节课从头到尾都要用信息技术,也不要等自己的技术水平很高后再用。(4)多用电脑处理日常事务,只要能用电脑处理的事

情,就要尽可能让电脑来做,如学生成绩统计、电话号码管理等,教育必须面对信息化社会,迎接信息化挑战,实施教育信息化战略,带动整个教育体制和教育模式的革新,作为教育中的关键元素,教师在信息化社会教育中的作用显得尤为重要,教师必须适应信息化社会所提出的新要求,加强自身信息素养培养,适应信息化浪潮。三、运用好网络教学资源是物理教学与教师信息素养整合成功的根本保证。

为便于信息的获取,使网络资源适于教学,我们要逐步构建好物理的教学资源库。为了更好地采用各种现代化手段,以多媒体的形式将物理内容科学的,有机的“整合”,使学生进入视听、思考并用的教学环境,使抽象思维与形象思维共同参与学习过程,使教学活动更为符合人的认知规律,达到突破抽象思维的难点与局限,以获得更好的教学效益和更高的学习效果,我们可以从以下几个方面探索,研究实践以完成资源库中课件集成的整合。(1)超越时空展示日常生活中物理现象和科技成果。有些物理现象只能在特定的环境下才能观察到,有的科技成果受到时间、空间的限制,一时无法“搬到”课堂上,则把这些做成多媒体课件如“海市蜃楼”、“火箭发射”等及时地再现在学生面前,让学生有身临其境之感,真实地再现物理现象和科技成果,与学生发生“共鸣”。(2)形象展示复杂物理现象和过程。对许多复杂物理现象和过程在物理教学中用语言、文字、图片很难把它们讲清楚,学生很难想象出它们的具体情景,则利用多媒件课件如“水的沸腾”、“声音的传播”、“凸透镜成像规律”等变静为动,变难为易,形象地帮助学生理解具体情景。(3)生动剖析抽象的物理概念和规律。过去对难以理解和掌握的抽象物理概念和规律的教学只重视概念的背诵和结论的记忆,而忽略对概念和规律的探究过程,则可利用多媒件课件如“演示惯性的模型”等变抽象为具体,有利于学生直观生动地理解。(4)模拟实验。物理是一门实验科学,但有的实验初中阶段由于受条件的限制,如“牛顿第一定律”、“托里拆利实验”等,利用多媒体课件进行模拟,化静为动,再现历史,淋漓尽致地呈现在学生眼前,在佩服科学家的聪明才智的同时,科学思想也将会在学生的头脑里潜移默化。

物理教学与教师信息素养的“整合”,是一个教学改革的过程,要破要立。“整合”的整个过程是先进教学理念,教学思想的展现,是在教学理论指导下的大胆尝试,总结经验教训的过程。我们物理教师大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用,努力发挥信息技术的优势,为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有用的学习工具,进行新型物理教学模式的大胆尝试。

从学生的“感受”中,我们可清楚看到,学生渴望在老师地引导下进行自主探究,他们渴望自己能体验到学习过程的快乐,渴望自己能带着问题进行探究。因而我们每一个物理教师应本着“一切为了每一位学生的发展”,努力地把物理教学与自身信息素养进行有机地整合,为培养将来社会需要的现代化人才而不懈努力。


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