7第7章 现代信息技术与物理教学

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1、第七章 现代信息技术与物理教学,山东省省级精品课程,曲阜师范大学物理工程学院 李新乡,第1节 现代信息技术及其发展 第2节 现代信息技术对物理教学手段变革的影响 第3节 现代信息技术与物理课程、教学的整合 第4节 现代信息技术与传统物理实验教学的整合,主要学习内容,250 年前， 发明蒸汽机 工业革命 100 年前， 电磁场理论 发现电子 50 年前， 发明计算机 信息数字化,电气革命 信息革命,一、我们生活在大变革的时代,第1节 现代信息技术及其发展,我们正在进入一个新的时代。一个以知识、信息为特征的时代。 代表这个发展趋势的技术是计算机网络技术和多媒体技术。 构筑这个时代的基础是数字化技术

2、。,信息技术发展之快，对人类文明影响之深远，远远超出人们的想象!,中国互联网络信息中心 ( CNNIC ) 统计,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 网 人 数,(万人),10000,我国的电脑家庭用户,50年来，体积、功耗、速度、容量，提 高了 1 亿倍，价格降低了 1 亿倍。,年代 存储器 典型容量 价格 1979 磁芯 256k (105) 4元/位 1999 半导体 128M (108) 10-5元/位,十年增长 103

3、 105,二、从计算的机器到无所不能的电脑,1. 从数值计算到数据库 解决弹道、解码等军事需要开始 图灵理想机: 带子、读写头、控制器 冯 诺依曼： 二进制、程序存储,100:1 少数专家的神圣殿堂,2. 多媒体、网络 多种信息数字化，营造现实之外的 世界，通过网络实现信息共享,图形界面的操作系统： 鼠标、扫描、采集. 因特网、光传输技术： 信息的远程交互传输,1:1 现代人重要的工具,3. 家用电器的信息化 无所不在、无所不能,像纸张一样便宜的微处理器： 音乐芯片的运算能力 超过 ENIAC 2010年将降至 4美分 微处理器、传感器和激光技术 的组合将使人类进入智能化时代,1:100 人类

4、生活的必须,三、信息技术的演变,105 造纸术 1050 活字印刷 1876 电话 1894 无声电影 无线电电报 1906 收音机 广播电台,1936 黑白电视 1948 彩色电视 1945 电子计算机 1950 录音机 1956 录像机 1982 个人电脑 1993 信息高速公路,用大小、多少、深浅、高低、等连续量描述。,模拟 信息,用有无、上下、正反等非连续量描述。,0 1 0 0 1 0 1 0,电压 磁化 描述,数字信息,语言 鸡毛信 电视 石子 消息树 计算机,模拟信息,数字信息,1.数字表达信息由来已久,电气时代的明珠 模拟技术的结晶 媒体之王 了解世界的窗口,电视,字幕 时码

5、色键 摄录 编辑 划像 特技 动画,发射,存储,再现,同步,动态的画面和动听的声音， 给人以强烈的感官刺激。 通过电波， 在瞬间将信息传到千家万户。,为解决复杂的计算而产生，早期主要的信息是数字。,显示器和键盘的使用，使文字和图形可以方便处理。交互的功能开始受到教育界的关注。,多媒体技术使图像、声音、动画、视频增加进来，又发展了虚拟现实技术。,电脑联成网络，资源得到最 充分的共享。,2.采用数字信息的电脑,3.信息数字化是决定性的,4.数字化给信息带来的变化,数字化给信息带来的变化,信息迅速增值，最大限度共享 教育资源库需要大家共建。 教育资源库应当最大限度共享。 资源应当避免低水平重复。 多

6、媒体课件是教学、技术和艺术 的结晶，需要多种技术人员的合作。,五、信息社会的特点,21 世纪需要什么样的人才? 如何培养这样的人才? 怎样利用信息技术促进人才 培养?,六、教师面临的挑战,七、信息素养,信息获取的能力 信息分析的能力 信息加工的能力 信息创新的能力 信息利用的能力 协作意识和信息交流的能力,八、现代信息技术,现代信息技术主要是指以计算机为核心，以数字技术为基础，融合通信技术和传播技术，能处理、编辑、存储和呈现多种媒体信息的集成技术。 媒体信息通常包括文本、图形、图像、视频、动画和声音等，现代信息技术所具有的对多种媒体信息进行集成性处理的技术，能对语音、图像、视频、动画等多种媒体

7、信息进行数字化技术处理。,八、现代信息技术, 集成的多媒体信息在本质上具有多样性、集成性和交互性的特点。 集成的多媒体信息在表现形式上具有新颖性、艺术性、趣味性等特征。 集成的多媒体信息能以一种全新的 、图文并茂、声形辉映、生动逼真的形式予以再现。,现代信息技术在对多种媒体信息进行整合与传输时所表现出的集成性、交互性、开放性、情景性、智能性等特点，能为物理教学过程提供多元化的教学资源、智能化的教学过程、非线性化的教学信息组织等全方位的技术支撑。 现代信息技术将对传统的教育观念、教学模式、教学方法、教学环境、教学组织形式等产生深刻的影响。由此形成的基于计算机信息技术的计算机多媒体辅助教学为提高教

8、学质量和教学效率、实现教学过程与教学目标的最优化提供了一种全新的教学方式。,第2节 现代信息技术对物理 教学手段变革的影响,一、传统的物理教学手段 教科书 板书 板画 示教板 挂图 模型,一、传统的物理教学手段 1.教科书：在教学过程中，教师可以从以下4个方面指导阅读，以逐步教会学生掌握阅读的方法，培养他们的自学能力 。 (1)弄清楚有关的物理现象和物理过程； (2)明确由这些现象、过程提出了哪些问题需进一步研究； (3)研究中采用了什么手段和方法，得出了什么结论； (4)对结论要进行分析推敲，弄清含义，明确概念、规律的适用条件和范围。,一、传统的物理教学手段,2.板书 内容：讲课的提纲，重要

9、的概念、公式和结论，公式的推导过程，例题和它的解答，各种物理术语、数据，等等。 基本要求： (1)板书应书写工整，字体规范。 (2)板书应简明扼要，突出重点。 (3)板书应层次清楚，安排合理。,一、传统的物理教学手段,3.板画 作用主要是： (1)帮助学生建立直观形象。 (2)有助于说明教材内容的意义，补充学生的想象。 基本要求是： (1)板画要简单明确，即构图简单，示意明确，表达清晰； (2)板画应突出要讨论的对象。 (3)板画应注意生动、形象； (4)板画应力求美观、迅速。,一、传统的物理教学手段,4.示教板 第一类是静物示教板，即把一些实物，作为标本固定在板上，上课时出示，以方便学生观察

10、和识别。 第二类是实验示教板，这类示教板本身就是一套实验装置。,一、传统的物理教学手段,5.挂图 挂图是适应教学需要而特制的画面尺寸较大的一种图表，张挂起来，全班学生都可以看得见。它既可以直接购买，也可以自制。精制的彩色挂图线条清晰、立体感强，可以画出仪器和设备的外形和内部构造，也可以表现出运动或动作的全过程。此外还可以制成带有个别活动部分的示教图。,一、传统的物理教学手段,6.模型 模型是模拟实物制作的教具。如果实物不易得到，或因体积太大，不易移动，就可以制成模型。另外过小的实物不便于全班学生观察，也可做成放大的模型，如游标卡尺、螺旋测微器的放大模型等。,1利用现代信息技术所具有的对图、文、

11、声、动画、视频等多种媒体信息的综合处理能力，通过将多种媒体信息有机地融为一体，实现有声、可视、形象生动的表达效果，进而为物理教学创设具有“疑”、“趣”等特征的，有助于学生发现问题、提出问题的良好学习情境。,二、信息技术对物理教学的影响,2利用现代信息技术所具有的对动画、视频等多种媒体信息的高超编辑能力，通过将微观过程实施宏观模拟、把宏观场景进行缩微处理、将瞬变过程转为定格分析，进而能为物理教学创设具有变抽象为具体、变动态为静态、化枯燥为生动等特征，有助于学生学会自主学习，通过意义建构建立认知结构并主动探索解决问题途径的探究情景。,二、信息技术对物理教学的影响,3利用现代信息技术所具有的对教育信

12、息的交互性处理能力，通过对教育信息的及时收集与反馈，能为调整教学节奏和进程，实现物理教学过程的因材施教提供技术保障。,二、信息技术对物理教学的影响,4利用现代信息技术所具有的对教育信息的智能性处理能力，通过对物理教学过程中的教育信息进行最优化的处理，能促进学生高效率地实现在学习过程中使自己的认知结构从无序走向有序，从低级走向高级。,二、信息技术对物理教学的影响,5利用现代信息技术与计算机网 络技术的有机组合，通过对网上多媒体信息资源的共享，进一步丰富教学资，能使物理教学过程从局限在课堂中的封闭性走向开放性，以达到最优化的教学效果。,二、信息技术对物理教学的影响,第3节 现代信息技术与物理 课程

13、、教学的整合,一、信息技术与学科教学整合的含义,（1）整合的主体是课程，以实现课程目标为最根本的出发点，以改善学习者的学习为目的。整合要让信息技术服务于学科教学，既应用于教师的教，又适用于学生的学，以信息技术促进学生学习的改善。 （2）整合是有机地融合，信息技术既是教学内容的有机组成部分，又发挥着教学环境的作用。通过创设数字化的学习环境，让学生主动学习，最大限度地接触信息技术，并使信息技术逐步成为学习者强大的认知工具。,一、信息技术与学科教学整合的含义,（3）整合是革命性的教学模式，它使信息技术既作为辅助教学的演示工具，又作为学生学习的认知工具、研究工具。整合将引起学习方式的改变，改善传授式、

14、接受式学习，加强指导性、探究式学习。 （4）整合将以系统论的观点综合应用传统媒体与信息媒体，使两者各展所长、互为补充。,二、现代信息技术与课程整合的优势,1. 信息技术与课程整合为新型教学结构的创设提供最理想的教学环境 在以教师为中心的教学结构下，教学系统中四个要素的关系是：教师是主动的施教者，甚至是教学过程的绝对权威，教师通过口授、板书把知识传递给学生；作为学习过程主体的学生，在整个教学过程中只是用眼睛看、用耳朵听，处于被动接受状态，是外部刺激的接受器；媒体在教学过程中主要是作为辅助教师教、即用于演示重点和难点的直观教具，传统CAI就是起这种作用。,掌握新技术要善于学习，更要善于创新。 邓小

15、平视察宝钢题词 1986,二、现代信息技术与课程整合的优势,在传统教学结构下，教材是学生获取知识的惟一来源，老师讲这本教材，复习和考试都是依据这本教材。 实施信息技术与课程整合正是为了有效地改变传统的教学结构，即彻底改变教学系统中4个要素的地位与作用。,二、现代信息技术与课程整合的优势,2. 信息技术与课程整合是培养创新人才的有效途径 e-Learning的完整内涵是：利用现代信息技术手段，通过信息技术与学科课程的有效整合来实现一种理想的学习环境和全新的、能充分体现学生主体作用的学习方式，从而彻底改革传统的教学结构和教育本质，达到培养大批具有21世纪能力素质的人才（即创新人才）的目的。,二、现

16、代信息技术与课程整合的优势,美国教育部2000年度“教育技术白皮书”中提出的e-Learning（数字化学习）这个概念的内涵实际上包括下面三个要素： 现代信息技术数字化学习的条件 。 信息技术与学科课程的整合 数字化学习的方法。 教学深化改革和创新人才培养 数字化学习的目标。 现代信息技术与课程整合是改变传统教学结构、实施创新人才培养的一条有效途径，也是目前国际上基础教育改革的趋势与潮流。,三、实施现代信息技术与物理课程整合应遵循的主要原则,1要运用先进的教育思想、教学理论（特别是建构主义理论）为指导 2要紧紧围绕“新型教学结构”的创建这一核心 3要注意运用“学教并重”的教学设计理论来进行课程整合的教学设计 4要高度重视学科教学资源建设 5要注意