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用Authorware繪制數學圖像,制作教學演示課件,非常簡潔直觀,尤其用在抽象的數學教學中,能有效地提升教學效果和質量。Authorware只提供了簡單的繪圖工具,Math類函數也只能繪制出簡單的圖像,在數學教學中,繪制圖像通常采用描點法,即在坐標系中標出主要的點,再用曲線把這些點連接起來。本實驗要求:在Authorware7.02中文環境下,用幾何描點法演示正弦三角函數。
1實驗課程設計任務分析
本實驗主要是利用計算機演示出代表正弦值的線段平移過程,并演示正弦曲線的描繪過程。根據屏幕來確定坐標系,默認情況下可以取(200,200)為坐標原點。在Y軸的左側繪制單位圓,圓心在X軸上,半徑為R,設圓上任意點與圓心的連線和水平方向的夾角為α,則該點的坐標為(Rcosα,Rsinα)。
2實驗課程設計實現
(1)畫單位圓新建一個文件,命名為“正弦曲線.a7p”;向流程線上添加一個計算圖標,命名為“坐標”,輸入如圖2所示代碼:再添加兩個計算圖標,分別命名為“畫圓”和“畫線”,輸入圖3和圖4所示代碼:此時,在(200,200)坐標處繪制了一個單位圓。
(2)描點在流程線上添加一個交互圖標,命名為“開始”,拖動兩個群組圖標作為它的交互分支,分別命名為“演示”和“退出”,選擇按鈕交互類型。雙擊“演示”群組圖標,按圖5所示添加相應的圖標并輸入代碼。運行程序,出現如圖6所示效果。
(3)連線雙擊打開圖5所示的“演示”群組圖標,在流程線上添加一個計算圖標,命名為“畫輪廓線”,輸入圖7所示代碼。關閉計算圖標,重新運行程序,便可直觀的顯示正弦曲線的繪制過程,效果圖如圖8所示。
3結語
此外,筆者摒棄了以往實驗教學完全依托理論教學的“依附性”、“驗證性”實驗,將有關儀器分析、環境監測、環境工程原理、環境土壤學等課程的實驗納入環境科學專業實驗體系,進行單獨設課,在大學3年級開設。同時,利用實踐教學和畢業論文等教學環節,為學生提供更多自主設計實驗、開展科學研究的機會,鍛煉和提高學生的獨立工作能力。
2改進教學模式
通常實驗儀器設備難以滿足單獨實驗要求,或者實驗過程多、任務重,實驗時間有限,有些實驗須采用小組實驗。而小組實驗中,有些學生有惰性和依賴心,不利于對實驗的理解和掌握,動手能力和獨立解決、分析問題的能力得不到培養,不利于獨立科研創新能力的培養和教學目標的實現。鑒于此,筆者在教學中將小組內實驗分配到個人,合理安排每位成員的任務和作用,進行合理分工和合作,培養學生的合作和協作精神,同時應盡量減少人為因素的偶然誤差,保證實驗數據的科學性。環境科學專業實驗每學期12個實驗,由3個教師分班教學,采用10~12人/組分組進行講解,做到每人過關。由于課程教學時間有限,教師可針對某實驗中的一個方面進一步研究設計實驗方法,如活性炭吸附實驗僅考慮了活性炭投加量對其的影響,而活性炭的制備原料和方法、孔隙大小、振蕩時間長短、不同的溫度和pH值也對實驗結果有一定影響,因此可以進行進一步研究,也可以作為本科生創新實驗和本科論文的選題。
3加強對備課和實驗報告的重視程度
3.1做好預備實驗工作
培養學生分析問題和解決問題的能力在實驗教學中,教師做好預備實驗至關重要。認真做好預備實驗,可以確保實驗教學效果,指導學生應對操作過程中每一個細節問題,培養學生發現問題和解決問題的能力。此外,教師應認真鉆研,了解相關實驗原理,并動手操作,結合實際進行調查。如,筆者對照有關教材和國家標準,對GB/T12496.10-1999木質活性炭試驗方法“亞甲基藍吸附值的測定”實驗進行了改進,采用標準硫酸銅比色法,在標準條件下初步得到的吸附值約為11ml。
3.2認真批改實驗報告
培養學生科技寫作和語言表達的能力實驗課實驗報告是實驗過程的總結與分析,是學生的實驗成果和寫作成果。因此,筆者改革以往當次實驗課上交實驗報告的模式,要求學生做下一個實驗時上交上一個實驗報告,這樣學生有充分的時間查閱相關科研資料和分析處理數據,對實驗的結果進行科學的論斷,進一步提高學生分析和解決問題的能力。教師認真批改實驗報告體現了對學生勞動的尊重,在批改過程中,認真分析學生的實驗步驟是否規范、實驗數據是否合理、問題分析是否正確、語言表達能力是否準確,以激發學生的學習興趣,培養學生認真學習的態度。
4完善評價體系
考核評價既是對學生綜合能力的評定,又是促進學生不斷提高綜合素質的動力。傳統的以實驗報告作為考核的方式,往往造成學生死記硬背或者抄襲數據和報告,大大挫傷了學生實驗的積極性。在新的考核體系中,要注意實驗報告與操作考試、設計與操作、理論與實踐等多種形式的結合。還可以要求學生對實驗以外專業知識進行綜合運用,促進學生創新精神的發展。采用平時實驗報告成績和操作考試進行綜合評分,實驗報告成績占50%(為每學期12個實驗的平均分),操作考試成績占50%(結合儀器和藥品進行有關實驗的操作考試,并進行現場提問,要求學生回答)。
5結語
1.1課程定位與目標
課程定位為數據庫、編程語言、開發模式、開發平臺的綜合運用課程,作為計算機應用、軟件技術、信息管理等本科相關專業高年級的專業選修課,適合在數據庫、編程語言、數據結構及軟件工程等相關課程全部完成后開設。該課程利用企業級計算機系統平臺———IBMPowerSystems來直觀地呈現相關知識及其綜合運用。設定的教學目標為:
(1)熟悉企業級服務器系統的基本操作與系統管理方法;
(2)掌握企業級數據庫的主要功能及應用;
(3)了解企業級應用的組成、模塊之間的關系;
(4)掌握企業級應用的開發模式及開發方法;
(5)能夠開發簡單的企業應用系統。
1.2案例驅動的教學內容設置
圍繞以上教學目標,利用教學案例承載教學內容,并按照案例所涉及的知識之間的內在聯系組織課程內容、結構。
1.2.1案例設計
課程內容圍繞案例進行組織。利用案例將理論知識、實踐技能與實際應用環境結合在一起,因此課程案例設計是課程建設過程中的一個重要環節。按照企業級應用開發方法來設計,以案例實現為導向,將其融入到整個教學過程中,并由此推動創新。其設計原則為:
(1)案例具有完整性。案例項目無論大小,應該設計成包括前端、應用邏輯、后臺數據庫等涉及相關課程的多個知識點的一個相對完整系統,滿足課程培養目標。
(2)具有擴充和拓展性。有利于學生的拓展和完善,能夠充分發揮學生的主體作用,激發學生的積極性和創造性,培養學生發現問題和解決問題的能力。
(3)可組裝性。學生能夠按照提供的源碼和實現步驟組裝完成原型系統。
1.2.2課程內容
主要包括案例背景介紹、實驗平臺系統基礎、實例數據庫、應用開發方法及工具。案例背景介紹案例需求、應用流程框架、模塊邏輯關系圖等;實驗平臺系統基礎介紹企業級服務器(IBMi系統)技術獨立的體系結構實現、基于對象的管理、消息機制、工作流管理,以及系統安全機制;實例數據庫介紹企業數據庫(DB2fori)的主要功能及其實現方式;應用開發部分介紹企業級應用開發方法、相關語言,以及集成的開發工具。
1.2.3實驗內容
根據案例實現的要求、模塊之間的關系以及順序設計實驗。實驗內容的特點是實驗模塊之間有先后依賴關系,需要學生按順序完成實驗,實現課程案例。實驗內容包括IBMi系統接口、數據庫設計與實現、應用邏輯設計與實現、屏幕設計與實現、打印報表設計與實現,以及應用系統維護等多個實驗。
1.3案例驅動的實踐教學方法
案例實踐教學方法突出知識的綜合運用,將綜合能力、創新能力培養滲透到教學的各個環節中。采用案例驅動、理論與實驗教學相結合,并以實驗為主導的多環節教學方法:
(1)課堂教學講述概念術語、基本理論、方法原理以及實現機制,并根據需要進行實時演示操作。課堂講解力求少而精,注重啟發、引導,并與學生互動。
(2)實驗教學突出實驗的目的性以及學生的主體作用,更多地實施個性化指導。利用案例提高學生操作技能、培養創新思維并加深和拓寬理論知識。
(3)精心設置單元練習,以鞏固各個部分的知識點、重點與難點。
(4)最后通過期末考試促進學生對課程知識點的全面復習、歸納總結,達到學以致用、融會貫通的目的。在教學實施過程中,倡導“做中學”,教學案例將理論教學和實踐教學融合,使課堂學習融“教、學、做”為一體,把知識、能力的學習過程置于實際應用環境中。強調以學生為主體,教師則更多的是引導、指導、示范和答疑。
1.4多因素成績評定法
有效的考核方法能調動學生的學習積極性、興趣,提升教學質量。該課程采用多因素考核:
(1)上機實驗(占總成績60%)考查學生動手能力、綜合運用知識能力以及解決實際問題能力。學生需要按照實驗任務要求上機完成實驗,并上機提交包含源代碼的結果。
(2)課后作業(占總成績10%)考查學生對知識點及關鍵技術的掌握程度。
(3)期末考試(占總成績30%)考查學生對整個課程基本知識點、知識結構以及原理方法的掌握情況。
2課程特色
這門綜合實驗課程在實驗平臺選擇、課程內容設置、教學方式等方面具有特色。
(1)集成的實驗平臺。依托IBMPowerSystems(P570),同時支持安裝AIX、IBMi和Linux3種操作系統。其中IBMi是一款具有獨特體系結構的集成操作系統,可以看成是最早的一體機,具有集成的關系數據庫(DB2fori)、各種編程語言環境(RPG,COBOL,C,C++,Java,PHP等)、集成的開發工具(ADTs,RDP,WDS,RDiforSOA等)以及多種應用運行環境,包括Java、WebSphere商業智能許多軟件,這種集成式、一站式的系統為綜合實驗課程提供了良好的實驗平臺。
(2)案例驅動課程內容。根據案例需求,注重知識的實用性和針對性,通過案例設計的完整性保證課程知識體系結構的系統性、完整性。按照由淺入深、循序漸進的方式直觀地進行展示。課程內容包括了實驗平臺基本操作、數據庫設計與實現、相關編程語言知識、界面設計、集成開發工具的使用,讓學生在設計和實現案例項目的過程中學習相關知識和知識的綜合運用。
(3)案例實踐教學方法。采用以案例為背景,融理論和實驗一體化,并以實驗為主導的教學方法。學生在好奇心的驅動下,按照實驗步驟完成實驗模塊,實現課程案例。在獲得成就感的同時,培養了學生的知識綜合運用能力、發現實際問題和解決問題能力,并獲得實踐經驗和實際操作技能。
(4)精品教學資源網站。網站(http://222.200.181.101/i/)內容包括課程簡介、教學大綱、課堂教案、電子書、部分視頻、實驗教學大綱、實驗指導、課后練習與答案、考試重點、模擬試題與答案以及相關網站鏈接等。課程網站整合了相關教學資源,為教師教學和學生自學、課后復習及進一步深入學習提供方便。
(5)資深專業教師團隊。綜合實驗課程的開設對教師的專業知識、相關學科知識以及實驗平臺系統操作等綜合業務能力有更高的要求。這門課程的主講教師長期從事實驗教學工作,積累了豐富的實踐教學經驗,曾多次參加企業高校師資培訓,獲多項全球專業技術認證,具有專業特長。同時還邀請了企業(例如,IBM公司)資深教育專員、資深專家講授部分課程內容,并與學生分享他們在企業工作的體會,開闊學生視野。
3結束語
物理學是自然科學和工程技術的基礎,沒有物理學的發展,就沒有現代科技和現代文明.但是長期以來,人們對物理學在人才培養中的基礎作用并沒有足夠認識,對其特殊的教育功能缺乏深入的研究.這是因為物理學工作者的興趣往往集中在物理科學的前沿研究上.由于種種歷史原因,教育家又對物理科學了解甚少,往往不愿意直接深入到學科教育的研究中,所以物理學在教育人方面的潛在功能一直沒有被充分認識和挖掘.一切科學作用都離不開人的行為,物理學的基礎作用,很重要的方面也是通過受過物理教育的人發揮其作用的.這場基礎教育課程標準改革促使人們從科學教育本質上去認識物理教育的社會功能,為挖掘物理教育的育人功能,發揮其在科學素質教育中的基礎作用,提供了歷史機遇和良好的條件.
中學物理教育是科學教育,它的目的是提高全體學生的科學素質;科學教育的基本形式是動手動腦相結合的科學活動.上個世紀50年代,在我國流傳著一個非常響亮的口號:“知識就是力量”,這個口號曾鼓勵多少人去刻苦鉆研,攻克難關.對于我國的科研進步和教育發展曾經產生過很大影響.但是也使有些人長期陷入科學教育等于知識教育的誤區.
改革開放后,發現我國物理教育相對于先進國家存在明顯差距:重理論、輕實驗,重知識、重習題、輕動手技能,重知識傳授、忽略學生自主學習活動和科學情感教育等傾向相當嚴重.這種狀況表明我們的物理教育在科學教育理念方面還停留在科學等于知識的時代.科學是由包括科學知識、科學思想、科學方法、科學精神和科學態度等構成的一個整體.《中學物理課程標準》提出的“知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀”,即“三維教學目標”全面地反映了科學教育的性質和功能.科學教育僅僅停留在科學知識教育層面上是一個歷史時期在認識上的局限性.那種教育,是與科學技術十年、幾十年基本不變,有了一定的知識和技能就夠用一輩子的傳統社會相適應的.當今信息社會、知識爆炸、科學技術日新月異,一個人的一生要經歷很多科學技術的劃時代變化,因而,把科學當作知識的時代已經過時了.回顧20世紀,由于現代物理學的發展,人們曾一次次地歡呼進入“電氣化時代”、“原子能時代、”、“半導體時代”、“激光時代”、“計算機時代”,“超導時代”、“納米時代”、“生命科學時代”等等.面對如此日新月異的世界,對一個人來說最重要的是學習能力、創新的思想、創新能力和探索未知的本領.這就是提出這場中學物理課程改革的基本理念與三維教學目標的背景.《中學物理課程標準》是我國科學教育工作者對社會發展、科學教育本質和青少年心理特性的綜合研究的成果,是科學教育研究在理論和實踐上的重大創新.其基本點是把中學物理課程從片面地傳授知識轉變到以為學生為本,讓學生自主學習,強調經歷過程與方法,把動手動腦的科學活動作為物理教育的基本形式.
當前,我們國家正在發揮各級政府的領導作用,用行政力量大力推行基礎教育課程改革,這是具有重大意義的.但是行政命令,并不能代替科學教育理念的力量.課程改革的首要任務是全面普及科學教育的理念,要使每個教育工作者、學生、家長和方方面面都接受課程標準基本理念.首先全體教師要迅速轉變理念,要他們相信學習物理歸根結底要通過每個學生的心理活動,靠學生自己動手動腦活動才能學會.要宣傳江蘇省啟東中學采用自主學習方式,多年來在國際奧林匹克物理競賽連續“摘金奪銀”的成功經驗.要讓人們相信科學在改變世界中具有強大力量那樣,相信科學教育在培養教育人中也具有比傳統教育方式更強大的力量,要使科學教育的理念變成一種社會文化,我們的中學物理教育才會徹底拋棄“背概念、套公式、做習題”的傳統教育理念,才會使大家認識到“題海戰術”是扼殺青少年學習積極性、創造性的桎梏,應該徹底予以解脫.
目前多數學校的實驗教學仍是傳統的教學模式,實驗教學只是教師傳授理論知識的“附屬品”,只側重于教師的實驗演示。對學生的要求只限于了解實驗目的,會用實驗儀器,記住實驗數據。學生思維只能在教師畫好的圈子里轉,學生只能觀察到沿著教師設計好的實驗思路去完成的實驗現象。做實驗變成了講實驗,學生對實驗認識只停留在表面上。長此以往,學生實驗學習的積極性必然會受到壓抑,實驗教學也將流于形式。因此,在物理教學過程中,更新實驗教學觀念,轉變陳舊的教學模式是必然的選擇。新的教學模式應充分發揮教師的主導作用,突出學生的主體地位。讓學生成為實驗教學的主體,自己設計,自己組織,自己操作,最終由學生得出實驗的結果,讓學生真正成為實驗的“操作者”和“設計者”。由學生自主地去觀察、發現、搜集信息,并用已有知識對所獲信息進行歸整,可以給學生提供更多創造性思維的學習機會。設法讓學生多動手做實驗,讓學生在實驗過程中體驗成功的喜悅和從失敗中發現問題,獲得新知識,從而在親身體驗中感受學習物理的興趣。這樣也很好地調動了學生自主學習的積極性和主動性。
二、新課程理念下,體現物理實驗教學回歸現實生活
在實驗室和課堂上有目的地安排物理實驗,對中學生來說還遠遠不夠。實驗室和課堂上的物理實驗不可以替代學生在自然界和生活環境中進行的實驗。要把他們的物理學習和他們身邊的自然環境、社會環境及個人的日常生活結合在一起,從其中學,在其中用,使學校規定的物理實驗教學變成令學生感興趣的活的物理學習,才能更有效地使學生學到物理學的方法,領悟到物理學與人類社會的相互關系。例如,在農村很多家庭都在自家院子外安裝一個門燈,但是門燈的開關卻是問題,晚上經常要摸黑開燈,很不方便。在電學部分通過對“樓道燈”原理的學習,學生了解到這種電路的原理,對于院子的門燈同樣適用。因此,教師可以鼓勵學生在家長的幫助下對于家庭的門燈進行改裝。對從出生就與自己相伴的自然界,學生已積累了相當多的體驗、了解和認識。這對學生的物理學習興趣、學習方法和具體的學習內容都可以產生較大影響。諸如,看見閃電的同時是否能聽見了雷聲,空氣的流動與風的形成,穿不同的鞋或滑板在土地、沙灘上行走的不同感覺。讓學生經常進行類似幾乎不用什么工具就可在生活中完成的實驗,可對物理學習產生很好的輔助作用。但是,學生的生活經驗有時可能讓學生形成一些錯誤的認識。如自行車不蹬不動,門不推不開,會使學生誤以為力是物體運動的原因;拋出的石子總比紙片落下得快,讓學生誤以為重物就是比輕物下落快;燈一開就亮,讓學生誤以為導線中的電流也是以光速運動的。教師需要正確分析這些體驗和經驗,讓學生認識科學的真面目。鼓勵學生從對自然界、社會環境的了解中,從自己親身體驗或經驗中,提出需要研究的問題,最大限度地拓展物理實驗教學的時間和空間。
三、新課程理念下,物理實驗教學中教師角色的轉換
新課程提倡的是要讓學生主動參與、發現、探究知識,在探究中掌握知識,培養創新精神和實踐能力。在新課程理念下,要求教師的角色不再只是知識的傳授者,而是學生發展的組織者、引導者和參與者;強調教師“教”的本質是在于幫助和引導學生的“學”,引導學生主動參與物理實驗教學,促進學生主動富有個性的學習;倡導在實驗教學過程中形成一個師生互動交流的學習過程,教師要把握好實驗教學理念和放的力度,在學生自主體驗的同時,加強引導隨時發現問題并給予指導,使學生成為實驗的主人。進行實驗的教學過程中,教師是學生的引路人,適當提一些引導性問題,會起到有益的作用。如在用漏斗拾起乒乓球的實驗中(流體壓強實驗),抓住學生因出乎意料而“目瞪口呆”的時機,提出一個引導思路的問題,就更為需要,這樣可以促使學生的思維走到正確的方向并向縱深發展。讓學生自己在實驗中發現問題,產生質疑甚至爭論,讓學生自己感受從問題的提出到解決的整個過程,就充分突出了學生在實驗活動中的主體地位,也體現了教師對學生學習進行必要的指導和點撥的作用。
四、新課程理念下,組織多種形式的實驗教學
物理實驗教學的組織形式是多樣的。要建立開放的實驗室,充分開發和利用實驗室的豐富課程資源,盡快改變實驗室的封閉式管理狀態;要發揮教材中小實驗的作用。課本中“紙盒燒開水”“小風輪”“電鈴”“樓梯開關”等小實驗、小制作,有很強的趣味性和知識性,要很好地利用;要有效利用多媒體,通過多媒體向學生展示多種多樣的新技術,使學生對于這些新技術有所認識和了解;要多開展科技創新、小發明、小制作等物理競賽和興趣小組活動。如小火箭、簡單計時器、兩用卷尺、自制潛望鏡、密度計等制作活動的開展,使學生置身于科學的海洋和有趣的物理情境中,擴大學生的知識面,提高學生的動手能力。
五、結語