7第7章__現(xiàn)代信息技術(shù)與物理教學(xué)

1、第七章 現(xiàn)代信息技術(shù)與物理教學(xué),第1節(jié) 現(xiàn)代信息技術(shù)及其發(fā)展 第2節(jié) 現(xiàn)代信息技術(shù)對物理教學(xué)手段變革的影響 第3節(jié) 現(xiàn)代信息技術(shù)與物理課程、教學(xué)的整合 第4節(jié) 現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)的整合,主要學(xué)習(xí)內(nèi)容,250 年前， 發(fā)明蒸汽機 工業(yè)革命 100 年前， 電磁場理論 發(fā)現(xiàn)電子 50 年前， 發(fā)明計算機 信息數(shù)字化,電氣革命 信息革命,一、我們生活在大變革的時代,第1節(jié) 現(xiàn)代信息技術(shù)及其發(fā)展,我們正在進入一個新的時代。一個以知識、信息為特征的時代。 代表這個發(fā)展趨勢的技術(shù)是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)。 構(gòu)筑這個時代的基礎(chǔ)是數(shù)字化技術(shù)。,信息技術(shù)發(fā)展之快，對人類文明影響之深遠，遠遠超出人

2、們的想象!,中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心 ( CNNIC ) 統(tǒng)計,1600 800 400 210 117.5 62 1997 1998 1998 1999 1999 2000 2004 10.31 6.30 12.31 6.30 12.31 6.30 12.31,上 網(wǎng) 人 數(shù),(萬人),10000,我國的電腦家庭用戶,50年來，體積、功耗、速度、容量，提 高了 1 億倍，價格降低了 1 億倍。,年代 存儲器 典型容量 價格 1979 磁芯 256k (105) 4元/位 1999 半導(dǎo)體 128M (108) 10-5元/位,十年增長 103 105,二、從計算的機器到無所不能的電腦,1. 從數(shù)

3、值計算到數(shù)據(jù)庫 解決彈道、解碼等軍事需要開始 圖靈理想機: 帶子、讀寫頭、控制器 馮 諾依曼： 二進制、程序存儲,100:1 少數(shù)專家的神圣殿堂,2. 多媒體、網(wǎng)絡(luò) 多種信息數(shù)字化，營造現(xiàn)實之外的 世界，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息共享,圖形界面的操作系統(tǒng)： 鼠標(biāo)、掃描、采集. 因特網(wǎng)、光傳輸技術(shù)： 信息的遠程交互傳輸,1:1 現(xiàn)代人重要的工具,3. 家用電器的信息化 無所不在、無所不能,像紙張一樣便宜的微處理器： 音樂芯片的運算能力 超過 ENIAC 2010年將降至 4美分 微處理器、傳感器和激光技術(shù) 的組合將使人類進入智能化時代,1:100 人類生活的必須,三、信息技術(shù)的演變,105 造紙術(shù) 105

4、0 活字印刷 1876 電話 1894 無聲電影 無線電電報 1906 收音機 廣播電臺,1936 黑白電視 1948 彩色電視 1945 電子計算機 1950 錄音機 1956 錄像機 1982 個人電腦 1993 信息高速公路,用大小、多少、深淺、高低、等連續(xù)量描述。,模擬信息,用有無、上下、正反等非連續(xù)量描述。,0 1 0 0 1 0 1 0,電壓 磁化 描述,數(shù)字信息,語言 雞毛信 電視 石子 消息樹 計算機,模擬信息,數(shù)字信息,1.數(shù)字表達信息由來已久,電氣時代的明珠 模擬技術(shù)的結(jié)晶 媒體之王 了解世界的窗口,電視,字幕 時碼 色鍵 攝錄 編輯 劃像 特技 動畫,發(fā)射,存儲,再現(xiàn),同

5、步,動態(tài)的畫面和動聽的聲音， 給人以強烈的感官刺激。 通過電波， 在瞬間將信息傳到千家萬戶。,為解決復(fù)雜的計算而產(chǎn)生，早期主要的信息是數(shù)字。,顯示器和鍵盤的使用，使文字和圖形可以方便處理。交互的功能開始受到教育界的關(guān)注。,多媒體技術(shù)使圖像、聲音、動畫、視頻增加進來，又發(fā)展了虛擬現(xiàn)實技術(shù)。,電腦聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，資源得到最 充分的共享。,2.采用數(shù)字信息的電腦,3.信息數(shù)字化是決定性的,4.數(shù)字化給信息帶來的變化,數(shù)字化給信息帶來的變化,信息迅速增值，最大限度共享 教育資源庫需要大家共建。 教育資源庫應(yīng)當(dāng)最大限度共享。 資源應(yīng)當(dāng)避免低水平重復(fù)。 多媒體課件是教學(xué)、技術(shù)和藝術(shù) 的結(jié)晶，需要多種技術(shù)人員的合

6、作。,五、信息社會的特點,21 世紀(jì)需要什么樣的人才? 如何培養(yǎng)這樣的人才? 怎樣利用信息技術(shù)促進人才 培養(yǎng)?,六、教師面臨的挑戰(zhàn),七、信息素養(yǎng),信息獲取的能力 信息分析的能力 信息加工的能力 信息創(chuàng)新的能力 信息利用的能力 協(xié)作意識和信息交流的能力,八、現(xiàn)代信息技術(shù),現(xiàn)代信息技術(shù)主要是指以計算機為核心，以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，融合通信技術(shù)和傳播技術(shù)，能處理、編輯、存儲和呈現(xiàn)多種媒體信息的集成技術(shù)。 媒體信息通常包括文本、圖形、圖像、視頻、動畫和聲音等，現(xiàn)代信息技術(shù)所具有的對多種媒體信息進行集成性處理的技術(shù)，能對語音、圖像、視頻、動畫等多種媒體信息進行數(shù)字化技術(shù)處理。,八、現(xiàn)代信息技術(shù), 集成的多媒

7、體信息在本質(zhì)上具有多樣性、集成性和交互性的特點。 集成的多媒體信息在表現(xiàn)形式上具有新穎性、藝術(shù)性、趣味性等特征。 集成的多媒體信息能以一種全新的 、圖文并茂、聲形輝映、生動逼真的形式予以再現(xiàn)。,現(xiàn)代信息技術(shù)在對多種媒體信息進行整合與傳輸時所表現(xiàn)出的集成性、交互性、開放性、情景性、智能性等特點，能為物理教學(xué)過程提供多元化的教學(xué)資源、智能化的教學(xué)過程、非線性化的教學(xué)信息組織等全方位的技術(shù)支撐。 現(xiàn)代信息技術(shù)將對傳統(tǒng)的教育觀念、教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)組織形式等產(chǎn)生深刻的影響。由此形成的基于計算機信息技術(shù)的計算機多媒體輔助教學(xué)為提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率、實現(xiàn)教學(xué)過程與教學(xué)目標(biāo)的最優(yōu)化提供了一

8、種全新的教學(xué)方式。,第2節(jié) 現(xiàn)代信息技術(shù)對物理教學(xué)手段變革的影響,一、傳統(tǒng)的物理教學(xué)手段 教科書 板書 板畫 示教板 掛圖 模型,一、傳統(tǒng)的物理教學(xué)手段 1.教科書：在教學(xué)過程中，教師可以從以下4個方面指導(dǎo)閱讀，以逐步教會學(xué)生掌握閱讀的方法，培養(yǎng)他們的自學(xué)能力 。 (1)弄清楚有關(guān)的物理現(xiàn)象和物理過程； (2)明確由這些現(xiàn)象、過程提出了哪些問題需進一步研究； (3)研究中采用了什么手段和方法，得出了什么結(jié)論； (4)對結(jié)論要進行分析推敲，弄清含義，明確概念、規(guī)律的適用條件和范圍。,一、傳統(tǒng)的物理教學(xué)手段,2.板書 內(nèi)容：講課的提綱，重要的概念、公式和結(jié)論，公式的推導(dǎo)過程，例題和它的解答，各種物

9、理術(shù)語、數(shù)據(jù)，等等。 基本要求： (1)板書應(yīng)書寫工整，字體規(guī)范。 (2)板書應(yīng)簡明扼要，突出重點。 (3)板書應(yīng)層次清楚，安排合理。,一、傳統(tǒng)的物理教學(xué)手段,3.板畫 作用主要是： (1)幫助學(xué)生建立直觀形象。 (2)有助于說明教材內(nèi)容的意義，補充學(xué)生的想象。 基本要求是： (1)板畫要簡單明確，即構(gòu)圖簡單，示意明確，表達清晰； (2)板畫應(yīng)突出要討論的對象。 (3)板畫應(yīng)注意生動、形象； (4)板畫應(yīng)力求美觀、迅速。,一、傳統(tǒng)的物理教學(xué)手段,4.示教板 第一類是靜物示教板，即把一些實物，作為標(biāo)本固定在板上，上課時出示，以方便學(xué)生觀察和識別。 第二類是實驗示教板，這類示教板本身就是一套實驗裝

10、置。,一、傳統(tǒng)的物理教學(xué)手段,5.掛圖 掛圖是適應(yīng)教學(xué)需要而特制的畫面尺寸較大的一種圖表，張掛起來，全班學(xué)生都可以看得見。它既可以直接購買，也可以自制。精制的彩色掛圖線條清晰、立體感強，可以畫出儀器和設(shè)備的外形和內(nèi)部構(gòu)造，也可以表現(xiàn)出運動或動作的全過程。此外還可以制成帶有個別活動部分的示教圖。,一、傳統(tǒng)的物理教學(xué)手段,6.模型 模型是模擬實物制作的教具。如果實物不易得到，或因體積太大，不易移動，就可以制成模型。另外過小的實物不便于全班學(xué)生觀察，也可做成放大的模型，如游標(biāo)卡尺、螺旋測微器的放大模型等。,1利用現(xiàn)代信息技術(shù)所具有的對圖、文、聲、動畫、視頻等多種媒體信息的綜合處理能力，通過將多種媒體

11、信息有機地融為一體，實現(xiàn)有聲、可視、形象生動的表達效果，進而為物理教學(xué)創(chuàng)設(shè)具有“疑”、“趣”等特征的，有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的良好學(xué)習(xí)情境。,二、信息技術(shù)對物理教學(xué)的影響,2利用現(xiàn)代信息技術(shù)所具有的對動畫、視頻等多種媒體信息的高超編輯能力，通過將微觀過程實施宏觀模擬、把宏觀場景進行縮微處理、將瞬變過程轉(zhuǎn)為定格分析，進而能為物理教學(xué)創(chuàng)設(shè)具有變抽象為具體、變動態(tài)為靜態(tài)、化枯燥為生動等特征，有助于學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)，通過意義建構(gòu)建立認知結(jié)構(gòu)并主動探索解決問題途徑的探究情景。,二、信息技術(shù)對物理教學(xué)的影響,3利用現(xiàn)代信息技術(shù)所具有的對教育信息的交互性處理能力，通過對教育信息的及時收集與反饋，能為調(diào)

12、整教學(xué)節(jié)奏和進程，實現(xiàn)物理教學(xué)過程的因材施教提供技術(shù)保障。,二、信息技術(shù)對物理教學(xué)的影響,4利用現(xiàn)代信息技術(shù)所具有的對教育信息的智能性處理能力，通過對物理教學(xué)過程中的教育信息進行最優(yōu)化的處理，能促進學(xué)生高效率地實現(xiàn)在學(xué)習(xí)過程中使自己的認知結(jié)構(gòu)從無序走向有序，從低級走向高級。,二、信息技術(shù)對物理教學(xué)的影響,5利用現(xiàn)代信息技術(shù)與計算機網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)的有機組合，通過對網(wǎng)上多媒體信息資源的共享，進一步豐富教學(xué)資，能使物理教學(xué)過程從局限在課堂中的封閉性走向開放性，以達到最優(yōu)化的教學(xué)效果。,二、信息技術(shù)對物理教學(xué)的影響,第3節(jié) 現(xiàn)代信息技術(shù)與物理課程、教學(xué)的整合,一、信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)整合的含義,（1）整合的

13、主體是課程，以實現(xiàn)課程目標(biāo)為最根本的出發(fā)點，以改善學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)為目的。整合要讓信息技術(shù)服務(wù)于學(xué)科教學(xué)，既應(yīng)用于教師的教，又適用于學(xué)生的學(xué)，以信息技術(shù)促進學(xué)生學(xué)習(xí)的改善。 （2）整合是有機地融合，信息技術(shù)既是教學(xué)內(nèi)容的有機組成部分，又發(fā)揮著教學(xué)環(huán)境的作用。通過創(chuàng)設(shè)數(shù)字化的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)，最大限度地接觸信息技術(shù)，并使信息技術(shù)逐步成為學(xué)習(xí)者強大的認知工具。,一、信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)整合的含義,（3）整合是革命性的教學(xué)模式，它使信息技術(shù)既作為輔助教學(xué)的演示工具，又作為學(xué)生學(xué)習(xí)的認知工具、研究工具。整合將引起學(xué)習(xí)方式的改變，改善傳授式、接受式學(xué)習(xí)，加強指導(dǎo)性、探究式學(xué)習(xí)。 （4）整合將以系統(tǒng)論的

14、觀點綜合應(yīng)用傳統(tǒng)媒體與信息媒體，使兩者各展所長、互為補充。,二、現(xiàn)代信息技術(shù)與課程整合的優(yōu)勢,1. 信息技術(shù)與課程整合為新型教學(xué)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)設(shè)提供最理想的教學(xué)環(huán)境 在以教師為中心的教學(xué)結(jié)構(gòu)下，教學(xué)系統(tǒng)中四個要素的關(guān)系是：教師是主動的施教者，甚至是教學(xué)過程的絕對權(quán)威，教師通過口授、板書把知識傳遞給學(xué)生；作為學(xué)習(xí)過程主體的學(xué)生，在整個教學(xué)過程中只是用眼睛看、用耳朵聽，處于被動接受狀態(tài)，是外部刺激的接受器；媒體在教學(xué)過程中主要是作為輔助教師教、即用于演示重點和難點的直觀教具，傳統(tǒng)CAI就是起這種作用。,掌握新技術(shù)要善于學(xué)習(xí)，更要善于創(chuàng)新。 鄧小平視察寶鋼題詞 1986,二、現(xiàn)代信息技術(shù)與課程整合的優(yōu)勢,

15、在傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)構(gòu)下，教材是學(xué)生獲取知識的惟一來源，老師講這本教材，復(fù)習(xí)和考試都是依據(jù)這本教材。 實施信息技術(shù)與課程整合正是為了有效地改變傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)，即徹底改變教學(xué)系統(tǒng)中4個要素的地位與作用。,二、現(xiàn)代信息技術(shù)與課程整合的優(yōu)勢,2. 信息技術(shù)與課程整合是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的有效途徑 e-Learning的完整內(nèi)涵是：利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，通過信息技術(shù)與學(xué)科課程的有效整合來實現(xiàn)一種理想的學(xué)習(xí)環(huán)境和全新的、能充分體現(xiàn)學(xué)生主體作用的學(xué)習(xí)方式，從而徹底改革傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)和教育本質(zhì)，達到培養(yǎng)大批具有21世紀(jì)能力素質(zhì)的人才（即創(chuàng)新人才）的目的。,二、現(xiàn)代信息技術(shù)與課程整合的優(yōu)勢,美國教育部2000年度“教育技術(shù)

16、白皮書”中提出的e-Learning（數(shù)字化學(xué)習(xí)）這個概念的內(nèi)涵實際上包括下面三個要素： 現(xiàn)代信息技術(shù)數(shù)字化學(xué)習(xí)的條件 。 信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合 數(shù)字化學(xué)習(xí)的方法。 教學(xué)深化改革和創(chuàng)新人才培養(yǎng) 數(shù)字化學(xué)習(xí)的目標(biāo)。 現(xiàn)代信息技術(shù)與課程整合是改變傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)構(gòu)、實施創(chuàng)新人才培養(yǎng)的一條有效途徑，也是目前國際上基礎(chǔ)教育改革的趨勢與潮流。,三、實施現(xiàn)代信息技術(shù)與物理課程整合應(yīng)遵循的主要原則,1要運用先進的教育思想、教學(xué)理論（特別是建構(gòu)主義理論）為指導(dǎo) 2要緊緊圍繞“新型教學(xué)結(jié)構(gòu)”的創(chuàng)建這一核心 3要注意運用“學(xué)教并重”的教學(xué)設(shè)計理論來進行課程整合的教學(xué)設(shè)計 4要高度重視學(xué)科教學(xué)資源建設(shè) 5要注意結(jié)合物

17、理學(xué)的特點建構(gòu)易于實現(xiàn)物理課程整合的新型教學(xué)模式,四、信息技術(shù)與物理課程整合的層面,1“整合”預(yù)示著教學(xué)內(nèi)容從封閉走向開放 2“整合”意味著學(xué)習(xí)方式的變革 3“整合”構(gòu)造了自主探究的技術(shù)環(huán)境 【案例】用“幾何畫板”探究固定電阻與小燈泡的伏安特性 4“整合”帶來課程資源的變化,第4節(jié) 現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)物理 實驗教學(xué)的整合,國家新課程改革提出應(yīng)積極探索多媒體計算機與物理實驗的結(jié)合，實現(xiàn)對物理實驗的實時控制及對實驗數(shù)據(jù)的自動化采集和處理，以更好的發(fā)揮實驗教學(xué)的功能。 DISLab（Digital Information System Laboratory）（數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室）就這樣應(yīng)運而生，它運用不同的傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量手段，進行實驗數(shù)據(jù)采集并自動輸入計算機加以實時處理，從而得出實驗結(jié)果，