信息化環(huán)境下理化實驗教學(xué)的實踐研究

信息化環(huán)境下理化實驗教學(xué)的實踐研究摘要：高中物理化學(xué)學(xué)科是自然基礎(chǔ)科學(xué)，是基于觀察與實驗的科學(xué)，還是數(shù)據(jù)規(guī)律研究科學(xué)，涉及面廣，從微觀的原子世界到漫無邊際的宇宙世界，如何把如此廣泛的知識景象展現(xiàn)給學(xué)生，一直困擾著物理化學(xué)教師，智慧教室的建立為解決該問題提供了很好的平臺，學(xué)校智慧教室所建立的硬件及軟件，實現(xiàn)了物理化學(xué)教學(xué)的“互聯(lián)網(wǎng)+”模式，使“智慧物理化學(xué)課堂”的理念得以施行，平臺以教師個性化教學(xué)、學(xué)生個性化學(xué)習(xí)為理念，分析教師和學(xué)生個體特征及情景，提供全方位、全時段的網(wǎng)絡(luò)通信，有效支持物理化學(xué)教學(xué)的過程分析、評價，形成智能決策的開放教學(xué)環(huán)境。本課題主要探究如何利用智慧教室的各種數(shù)字化功能來形成交互性，智慧型的課堂，來輔助推進物理、化學(xué)實驗教學(xué)的實踐研究。關(guān)鍵詞：信息化、理化實驗、實踐研究“大數(shù)據(jù)”“互聯(lián)網(wǎng)”“云時代”的到來，使信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合成為可能。特別是物理化學(xué)學(xué)科課程的理論性、抽象性、實踐性都很強，很多內(nèi)容只靠學(xué)生的想象、記憶很難真正把握。采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生普遍感覺學(xué)習(xí)枯燥乏味、學(xué)習(xí)難度大，學(xué)習(xí)效果差，因而望而生畏。信息化環(huán)境下理化實驗教學(xué)的實踐研究與信息技術(shù)的深度融合為解決上述問題進一步推進教學(xué)改革闖出了一條新路。利用現(xiàn)代化教育設(shè)備與教學(xué)實踐有機融合，是一種全新的教學(xué)形態(tài)，與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)相比，具有很多優(yōu)越之處，不僅從手段和形式上有所突破，還從觀念、過程、方法以及師生關(guān)系方面賦予了實驗教學(xué)全新的體驗。智慧教室融入課堂教學(xué)，其多樣化的師生交流互動方式讓每一個學(xué)生真正參與到實驗教學(xué)當中，每位學(xué)生都有公平的機會來表達自己的觀點、看法、意見和建議，快捷的反饋系統(tǒng)和精細化的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，為教師充分掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，根據(jù)學(xué)生吸收知識的情況，教師調(diào)整教學(xué)思路，促進師生、生生之間的有效互動，大大提高了課堂教學(xué)效率，為有效推進教學(xué)，打下堅實基礎(chǔ)。下面就是本研究的具體情況：一、信息化環(huán)境下理化實驗教學(xué)的實踐研究主要取得了以下突破性的進展：1、利用“釘釘群”“qq群”“51校園”“希沃白板”等推送功能引導(dǎo)學(xué)生提前進行實驗內(nèi)容的預(yù)習(xí)。提前布置理化實驗內(nèi)容，并設(shè)計一系列探究問題，讓學(xué)生分析、討論、思考，然后教師收集反饋的信息，做到學(xué)生對實驗內(nèi)容提前了解、預(yù)習(xí)，教師通過這一環(huán)節(jié)明確學(xué)生的疑難點從而提高教學(xué)的針對性和實效性。為了有效開展綜合學(xué)習(xí)，優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑，在歷次課題小組會上，我們都會要求各科教師根據(jù)自己的學(xué)科特點安排適合的教學(xué)app來讓學(xué)生進行線上學(xué)習(xí)并與課堂學(xué)習(xí)有機結(jié)合。每周每個參加實驗教學(xué)的學(xué)科要至少安排一節(jié)進行線上學(xué)習(xí)的課程，可以組織學(xué)生觀看在線課程、也可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)微課課程。同時相應(yīng)學(xué)科要給學(xué)生布置在線學(xué)習(xí)任務(wù)。下圖是我校的網(wǎng)絡(luò)平臺，供學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)物理教學(xué)實驗內(nèi)容。2、利用智慧教室的云直播和云點播系統(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源的共享。我校采用了江蘇科達(KEDACOM)公司建設(shè)的校園安防和智慧云平臺來輔助教學(xué)。該教學(xué)系統(tǒng)由內(nèi)置電子白板功能的觸控投影機一體機、功放、音箱、無線麥克、拾音器、問答器和配套控制軟件構(gòu)成。使用內(nèi)置電子白板功能的觸控投影機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的黑板教學(xué)，可在投影畫面上操作電腦，在每個桌位上配置問答器，實現(xiàn)師生交互式課堂教學(xué)。課前，教師只需一鍵導(dǎo)入課程，就可輕松完成備課。同樣，只需輕輕點擊按鍵，即可讓錄播系統(tǒng)、光能黑板、交互大屏與物聯(lián)設(shè)備等進入上課狀態(tài)。上課期間，投屏共享可供教學(xué)演示，并將學(xué)生對實驗課程的理解實時同步，方便教師進行互動教學(xué)。與此同時，錄播系統(tǒng)完整的記錄下整個教學(xué)過程。一鍵下課，設(shè)備將迅速恢復(fù)至課前狀態(tài)。學(xué)生通過終端設(shè)備自主復(fù)習(xí)，重現(xiàn)課堂細節(jié)，進一步夯實學(xué)習(xí)成果。通過全景視角，將教學(xué)、設(shè)備、環(huán)境等多維數(shù)據(jù)綜合分析，便于管理者展開教學(xué)評估，做出科學(xué)決策，有針對性的改進教學(xué)策略。近年來，因為生二胎部分教師請假，各校均出現(xiàn)了師資匱乏的現(xiàn)象，智慧教室的云直播，在很大程度上解決了由于師資短缺造成的不利因素。通過云課堂還可以點播回放優(yōu)秀教師授課過程，解決新教師培訓(xùn)問題。并且教師可以通過該平臺實現(xiàn)在線教研，及時對授課過程中的某些活動和某些環(huán)節(jié)進行點評，同時，該平臺還支持觀課教師直接給授課教師匿名評分，鼓勵教師提升自己的教學(xué)能力。新冠疫情期間，高三年級實行分班教學(xué)任務(wù)，一個班變成兩個班，我校因為前期的積累，出色的完成了線上教學(xué)、線上輔導(dǎo)、線上考試任務(wù)。高考成績優(yōu)異。教師還通過網(wǎng)絡(luò)，組織學(xué)生觀看一師一優(yōu)課平臺或者從其它途徑獲得的各省市、國家級優(yōu)質(zhì)實驗課程給學(xué)生觀看。通過座談?wù){(diào)查，學(xué)生反映普遍良好。通過這幾項實踐，我校收集制作了幾百節(jié)名師課、優(yōu)質(zhì)課、微課、實驗視頻課。實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享。下面是平臺運用的場景展示：3、優(yōu)化資源平臺，依據(jù)學(xué)科特點建立符合學(xué)生特點的綜合學(xué)習(xí)平臺開展本次課題后，我們確定高一（4）班（理科）和高一（15）班（理科實驗班）作為本次課題的實驗班級。并為兩個班的學(xué)生配備了平板設(shè)備，搭建了智能學(xué)習(xí)平臺。例如電學(xué)實驗是教學(xué)的難點和重點，學(xué)生一是不熟悉如何連接，二是連接失誤以后很容易造成電表損失，利用《中學(xué)生虛擬實驗電路》可以找讓學(xué)生在電腦上反復(fù)練習(xí)如何連接，把握注意事項。還可以練習(xí)電表的讀數(shù)等，閉合電建可以模擬真實情況。下圖是是演示實驗場景：通過這一操作提高了學(xué)生的動手能力、實踐能力，提高了學(xué)生的實驗素養(yǎng)的提升物理課需要沉浸感，如何激發(fā)學(xué)習(xí)興趣是物理學(xué)科急需解決的問題之一，課堂中適當使用多媒體聲音、影像、互動等功能，刺激學(xué)生的各種感官，可使學(xué)生沉浸在課堂環(huán)境之中，針對物理實驗中危險系數(shù)大、實際實驗效果不明顯、大型實驗等難以在課堂中去完成的問題，課題開展班級則利用了NOBOOK虛擬實驗室和學(xué)科網(wǎng)微課堂等手段來輔助課堂教學(xué)極大調(diào)動了學(xué)生的積極性、求知欲，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。另外有的實驗危險性很大，受條件的限制，不可能都做，利用虛擬實驗操作，解決了相關(guān)環(huán)節(jié)的空白，有效彌補了教學(xué)的盲點。以下是一些實驗演示：運用“希沃白板”推送習(xí)題，用“門口易測”、“七天網(wǎng)絡(luò)”進行習(xí)題處理。實驗教學(xué)完成后，為進一步鞏固學(xué)習(xí)成果，對實驗過程中設(shè)計的習(xí)題進行進一步處理，學(xué)生可以利用“希沃白板”再次觀看視頻，并完成相應(yīng)的題庫中習(xí)題。在平時選擇題的評閱上主要應(yīng)用門口易測，有總數(shù)據(jù)即班級正確率、有班級報告即每個學(xué)生的分數(shù)情況及每個學(xué)生每道題的答題情況、試題報告即每道題的正確率及每個選項的正確率，詳實的數(shù)據(jù)為教師講評提供有效的依據(jù)，也減輕了教師的備課負擔。在周考、月考中利用“七天網(wǎng)絡(luò)”，里面有“考試管理”、“閱卷任務(wù)”、“分析中心”等，我們主要應(yīng)用“閱卷任務(wù)”判卷，對優(yōu)秀試卷、異常卷、問題卷進行保存，結(jié)合保存的試卷和數(shù)據(jù)進行試卷分析，找到共性問題。各個班級教師根據(jù)“卷面質(zhì)量分析”、“成績概況”“單題質(zhì)量分析”“各班級單題得分情況”“學(xué)生做題詳情”“學(xué)科分析報告”“成績概況”用線形圖形式表示出來，“成績分段分析”用柱形圖表示，更清楚。“四率一分分析”“分檔達線分析”“臨界生群體分析”“成績結(jié)構(gòu)比例分析”“重點學(xué)生信息”“學(xué)科均衡對比分析”，這樣教師能夠非常清楚的掌握學(xué)生的答題情況和知識掌握的程度，講解、輔導(dǎo)起來更具有針對性。還可以保存每次學(xué)生成績，班級排名，看出學(xué)生一段的學(xué)習(xí)情況進行全過程的跟蹤指導(dǎo)。分析試卷的“平均分”“中位數(shù)”“標注差”“難度”“區(qū)分度”“難度比例”全方位了解試卷質(zhì)量。下面是七天網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析二、學(xué)術(shù)價值的自我評價1、本研究針對中學(xué)實驗教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)，借鑒國內(nèi)外有關(guān)實驗教學(xué)研究的理論成果，并結(jié)合我校的智慧教室資源進行立項研究，該研究系符合我國國情的中學(xué)實驗教學(xué)理念和教學(xué)模式的創(chuàng)新，建立新的教學(xué)方法和模式的積極探索。選題具有重要的現(xiàn)實意義和理論價值。2、本研究理論基礎(chǔ)扎實，政策法規(guī)依據(jù)及教育科學(xué)依據(jù)充分，目標明確。從學(xué)習(xí)教育理論到構(gòu)建教育教學(xué)模式，從理論探討到實踐操作應(yīng)用，從教師的身體力行到學(xué)生主體的積極自主發(fā)揮，采取教師邊探討邊實踐，學(xué)生“學(xué)中做”、“做中學(xué)”的師生互動的研究形式，整個研究過程組織得當、方法科學(xué)合理。3、研究立足于素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育，在理論與實踐上探索出一條有效提高學(xué)生動手習(xí)慣與能力、興趣和樂趣，增強創(chuàng)新意識和實踐能力的新路子。（1）研究以開放實驗、培養(yǎng)動手習(xí)慣與能力為出發(fā)點和歸宿，從理論和實踐的結(jié)合上，對實驗教學(xué)進行了具體的研究和改革，增強了實驗教學(xué)的針對性和可操作性，改變了傳統(tǒng)教學(xué)以知識傳授為中心的單一化教學(xué)模式的局面，形成了以學(xué)生為主體、實驗為主導(dǎo)、以創(chuàng)新思維為基調(diào)的新型教學(xué)模式，為教師提供了一個較為科學(xué)且較易操作的新型教學(xué)活動框架。（2）通過該研究和實踐，教師明確了新課標理科實驗教學(xué)的目標、任務(wù)、方法、要求，增強了實驗教學(xué)的時代責任感和主動自覺性。積極進行角色轉(zhuǎn)換，并積極投入、認真、探索和實踐，從而提高了自身素質(zhì)和綜合能力。在組織、指導(dǎo)學(xué)生實驗、實踐，特別是師生互動過程中，促使教師自身必須動手動腦且身體力行，為教師自我提高、自我進修、自我角色轉(zhuǎn)變提供了一個好形式。（3）通過該研究和實踐，師生解放了思想，群策群力研制教具學(xué)具和儀器。不僅結(jié)合教材和教學(xué)研制教具、學(xué)具解決儀器、教具學(xué)具的不足或不適合的問題，而且大膽探索，發(fā)明創(chuàng)新了一些構(gòu)思新穎、結(jié)構(gòu)簡單、效果明顯的新教具、儀器，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探索精神，增強了學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力，同時也提高了教師自身實驗研究、教具儀器的研制及開發(fā)能力。三、成果的社會影響1、該研究在教學(xué)理論和實踐方面有新的發(fā)展和突破。根據(jù)實驗教學(xué)的科學(xué)性、實用性、優(yōu)效性、創(chuàng)新性原則，構(gòu)建了以學(xué)生為主體，以實驗為杠桿，以創(chuàng)新思維為基調(diào)的由學(xué)生在學(xué)校、家庭、社會三個系統(tǒng)中自主選題、自行設(shè)計、自己動手動腦制作的大實驗教學(xué)模式，且具有較強的針對性和可操作性，在實驗教學(xué)模式的學(xué)科化研究方面達到了較高水平。2、教師理論水平，師生的實驗?zāi)芰Α嵺`能力及創(chuàng)新意識大大提高。撰寫論文20篇，其中在國家、省級CN報刊上發(fā)表文章14篇（含學(xué)生發(fā)表文章6篇）。獲獎?wù)撐?3篇,其中國家級3篇，省級7篇。自制教具學(xué)具10多件（其中學(xué)生3項）。學(xué)生調(diào)查報告、研究報告4份，研究性學(xué)習(xí)論文十多篇。3、突出了素質(zhì)教育理念。素質(zhì)教育與創(chuàng)新教育的要求貫穿始終，注重認知、情感、技能目標的統(tǒng)一，重視培養(yǎng)學(xué)生動腦動手、獨立思考、積極探索的習(xí)慣和能力，提高學(xué)生自主、自覺、自信和創(chuàng)新意識、能力。把素質(zhì)教育創(chuàng)新教育潛移默化地貫穿于學(xué)生自主實驗的環(huán)節(jié)里，實實在在地落實到開放實驗的教學(xué)之中。4、產(chǎn)生較廣泛的社會效應(yīng)。學(xué)校先后三次獲縣、市青少年科技活動先進單位、優(yōu)秀組織獎。化學(xué)教研組、物理教研組被市教育局評為優(yōu)秀教研組。在市智慧校園創(chuàng)建現(xiàn)場會上，我校教師的專題講座作為重點發(fā)言，我校被評為智慧校園創(chuàng)建先進校，產(chǎn)生了較大的社會影響和效應(yīng)。四、研究中存在問題1.信息化資源使用率低:高中的教師大多教學(xué)活動比較封閉，思想比較保守，對新資源使用起來不太熟練，導(dǎo)致好多應(yīng)用都沒來得及開發(fā)使用。2.維護壓力大:對于學(xué)校教室的多媒體資源，會維護的老師比較少，有問題需要幾位微機老師一起負責全校教室維修，而且技術(shù)更新速度快，一些資源需要不斷升級給維護也帶來了一定的壓力。3.教學(xué)模式仍以傳統(tǒng)為主:雖然每間教室都安裝希沃白板，但仍有不少教師在課堂上以傳統(tǒng)教學(xué)為主，不會變換花樣教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生的主體性無法體現(xiàn)，更不利于實驗教學(xué)的開展。4、如何能夠全面、有效評價學(xué)生這一問題擺在我們面前在傳統(tǒng)教育中，學(xué)生與老師的成績基本上都是由學(xué)生的考試成績來體現(xiàn)，在信息化的教育環(huán)境中，學(xué)生的評價指標更加多元化，對教師的評價也更加具象。整體而言．在信息時代，教學(xué)評價將進一步完善和技術(shù)化。在大數(shù)據(jù)思維、技術(shù)、方法的影響之下，學(xué)生評價的功能將更加凸顯發(fā)展性、評價標準將體現(xiàn)差異性、評價內(nèi)容將更為全面、評價方法將體現(xiàn)多元化、評價主體將更為多元、評價過程將更加注重形成性。在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中，教師的評價素養(yǎng)應(yīng)該更新為：教師需要知道如何運用數(shù)字化工具設(shè)計評價、收集學(xué)生的評價數(shù)據(jù)，并利用這些評價信息來促進學(xué)生的學(xué)習(xí)；教師需要明確如何利用數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境來提升學(xué)生的參與意識以及參與動機；教師要學(xué)會將評價權(quán)力教給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和自我反思能力。這些都將是擺在我們面前需要努力的問題。五、今后的研究設(shè)想運用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)來輔助實驗教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)的更明白，讓教師教的更加有的放矢。信息化的發(fā)展給日常教學(xué)帶來了全面轉(zhuǎn)型的機遇，教學(xué)方面，我們要適應(yīng)從數(shù)字化教學(xué)向智慧教學(xué)的轉(zhuǎn)變，同時在學(xué)生方面，學(xué)生也要適應(yīng)從數(shù)字化學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)型為泛在學(xué)習(xí)。而在輔