7第7章__現(xiàn)代信息技術與物理教學 (2)

1、第七章 現(xiàn)代信息技術與物理教學山東省省級精品課程曲阜師范大學物理工程學院李新鄉(xiāng)校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 第1節(jié) 現(xiàn)代信息技術及其發(fā)展第2節(jié) 現(xiàn)代信息技術對物理教學手段變革的影響第3節(jié) 現(xiàn)代信息技術與物理課程、教學的整合第4節(jié) 現(xiàn)代信息技術與傳統(tǒng)物理實驗教學的整合主要學習內(nèi)容校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 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)代信息技術及其發(fā)展校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、

2、樸實、團結(jié)、進取” 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)展趨勢的技術是計算機網(wǎng)絡技術和多媒體技術。 構筑這個時代的基礎是數(shù)字化技術。校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 1977年 1987年 1997年 機型 大型機 個人電腦 網(wǎng)絡電腦 對象 專業(yè)人員 工作人員 進入家庭 用途 科學軍事 辦公管理 無所不包 信息 數(shù)字 文本 多媒體 輸入 打孔紙帶 鍵盤鼠標 語音掃描 存儲 磁心磁帶 IC 磁盤 光盤 信息技術發(fā)展之快，對人類文明影響之深遠，遠遠超出人們的想象!校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 中國互聯(lián)網(wǎng)

3、絡信息中心 ( 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校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 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 半導體 128M (108) 10-5元/位64 x 64= 4096 16 x 4k x

4、 2 =128k 128k x 2 =256k0.5元/位 十年增長 103 105校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 二、從計算的機器到無所不能的電腦1. 從數(shù)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)專家的神圣殿堂校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 2. 多媒體、網(wǎng)絡 多種信息數(shù)字化，營造現(xiàn)實之外的 世界，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)信息共享 圖形界面的操作系統(tǒng)： 鼠標、掃描、采集. 因特網(wǎng)、光傳輸技術： 信息的遠程交互傳輸1:1 現(xiàn)代人重要的工具校訓：“學而不厭，

5、誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 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 的組合將使人類進入智能化時代1:100 人類生活的必須校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 三、信息技術的演變 105 造紙術1050 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 信息高速公路校訓：“學而不厭，誨

6、人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 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)字信息校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 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校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 電氣時代的明珠 模擬技術的結(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。

7、校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 為解決復雜的計算而產(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注。 多媒體技術使圖像、聲音、動畫、視頻增加進來，又發(fā)展了虛擬現(xiàn)實技術。 電腦聯(lián)成網(wǎng)絡，資源得到最充分的共享。2.采用數(shù)字信息的電腦校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 3.信息數(shù)字化是決定性的 信息表示簡化準確 提高電路設計效率 信息處理方便歸一 信息拷貝粘貼修改 復制傳輸不會丟失 可以校驗糾錯加密 信息能夠精確控制 ” 0“ 和“ 1”使：校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮

8、、樸實、團結(jié)、進取” 4.數(shù)字化給信息帶來的變化信息迅速增殖信息可以最方便地被復制最容易的被創(chuàng)造最充分地被共享最迅速地被傳遞 信息迅速增值校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 數(shù)字化給信息帶來的變化 信息迅速增值智力資源價格提升教育空前得到重視傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)比重減小服務行業(yè)迅速崛起國家地域差別縮小社會技術進步加快教育必須改革內(nèi)容：知識 能力方法：傳授 引導手段：單一 高效規(guī)模：尖子 普及主體：教師 學生時間：學校 終身 信息迅速增殖校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 信息迅速增值，最大限度共享教育資源庫需要大家共建。教育資源庫應當最大限度共享。資

9、源應當避免低水平重復。 多媒體課件是教學、技術和藝術 的結(jié)晶，需要多種技術人員的合作。 五、信息社會的特點校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 21 世紀需要什么樣的人才? 如何培養(yǎng)這樣的人才? 怎樣利用信息技術促進人才 培養(yǎng)?六、教師面臨的挑戰(zhàn)校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 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校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 八、現(xiàn)代信息技術 現(xiàn)代信息技術主要是指以計算機為核心，以數(shù)字技術為基礎，融合通信技術和傳播技

10、術，能處理、編輯、存儲和呈現(xiàn)多種媒體信息的集成技術。 媒體信息通常包括文本、圖形、圖像、視頻、動畫和聲音等，現(xiàn)代信息技術所具有的對多種媒體信息進行集成性處理的技術，能對語音、圖像、視頻、動畫等多種媒體信息進行數(shù)字化技術處理。校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 八、現(xiàn)代信息技術 集成的多媒體信息在本質(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)。 校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 現(xiàn)代信息技術在對多種媒體信

11、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，能為物理教學過程提供多元化的教學資源、智能化的教學過程、非線性化的教學信息組織等全方位的技術支撐。 現(xiàn)代信息技術將對傳統(tǒng)的教育觀念、教學模式、教學方法、教學環(huán)境、教學組織形式等產(chǎn)生深刻的影響。由此形成的基于計算機信息技術的計算機多媒體輔助教學為提高教學質(zhì)量和教學效率、實現(xiàn)教學過程與教學目標的最優(yōu)化提供了一種全新的教學方式。校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 第2節(jié) 現(xiàn)代信息技術對物理教學手段變革的影響 一、傳統(tǒng)的物理教學手段 教科書 板書 板畫 示教板 掛圖 模型校訓：“學而不厭，誨人不倦”

12、校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 一、傳統(tǒng)的物理教學手段1.教科書：在教學過程中，教師可以從以下4個方面指導閱讀，以逐步教會學生掌握閱讀的方法，培養(yǎng)他們的自學能力 。(1)弄清楚有關的物理現(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。校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 一、傳統(tǒng)的物理教學手段2.板書 內(nèi)容：講課的提綱，重要的概念、公式和結(jié)論，公式的推導過程，例題和它的解答，各種物理術語、數(shù)據(jù)，等等。 基本要求：(1)板書應書

13、寫工整，字體規(guī)范。(2)板書應簡明扼要，突出重點。 (3)板書應層次清楚，安排合理。校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 一、傳統(tǒng)的物理教學手段3.板畫作用主要是：(1)幫助學生建立直觀形象。(2)有助于說明教材內(nèi)容的意義，補充學生的想象?；疽笫牵?1)板畫要簡單明確，即構圖簡單，示意明確，表達清晰；(2)板畫應突出要討論的對象。 (3)板畫應注意生動、形象；(4)板畫應力求美觀、迅速。 校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 一、傳統(tǒng)的物理教學手段4.示教板第一類是靜物示教板，即把一些實物，作為標本固定在板上，上課時出示，以方便學生觀察和

14、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置。 校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 一、傳統(tǒng)的物理教學手段5.掛圖 掛圖是適應教學需要而特制的畫面尺寸較大的一種圖表，張掛起來，全班學生都可以看得見。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，可以畫出儀器和設備的外形和內(nèi)部構造，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。 校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 一、傳統(tǒng)的物理教學手段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

15、的實物不便于全班學生觀察，也可做成放大的模型，如游標卡尺、螺旋測微器的放大模型等。 校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 1利用現(xiàn)代信息技術所具有的對圖、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，進而為物理教學創(chuàng)設具有“疑”、“趣”等特征的，有助于學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的良好學習情境。二、信息技術對物理教學的影響校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 2利用現(xiàn)代信息技術所具有的對動畫、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、

16、將瞬變過程轉(zhuǎn)為定格分析，進而能為物理教學創(chuàng)設具有變抽象為具體、變動態(tài)為靜態(tài)、化枯燥為生動等特征，有助于學生學會自主學習，通過意義建構建立認知結(jié)構并主動探索解決問題途徑的探究情景。 二、信息技術對物理教學的影響校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 3利用現(xiàn)代信息技術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)整教學節(jié)奏和進程，實現(xiàn)物理教學過程的因材施教提供技術保障。二、信息技術對物理教學的影響校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 4利用現(xiàn)代信息技術所具有的對教育信息的智能性處理能力，通過對物理教學過程中的教育信息進

17、行最優(yōu)化的處理，能促進學生高效率地實現(xiàn)在學習過程中使自己的認知結(jié)構從無序走向有序，從低級走向高級。二、信息技術對物理教學的影響校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 5利用現(xiàn)代信息技術與計算機網(wǎng) 絡技術的有機組合，通過對網(wǎng)上多媒體信息資源的共享，進一步豐富教學資，能使物理教學過程從局限在課堂中的封閉性走向開放性，以達到最優(yōu)化的教學效果。二、信息技術對物理教學的影響校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 信息技術與課程整合的含義是什么？ 信息技術與課程整合(Integration)，是指將信息技術融入到學科課程的有機整體中，成為課程的組成部分，從而

18、使各種教學資源、各個教學要素和教學環(huán)節(jié)，經(jīng)過整理、組合，相互融合，達到整體優(yōu)化，以高效達成課程目標。 第3節(jié) 現(xiàn)代信息技術與物理課程、教學的整合 校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 一、信息技術與學科教學整合的含義 （1）整合的主體是課程，以實現(xiàn)課程目標為最根本的出發(fā)點，以改善學習者的學習為目的。整合要讓信息技術服務于學科教學，既應用于教師的教，又適用于學生的學，以信息技術促進學生學習的改善。 （2）整合是有機地融合，信息技術既是教學內(nèi)容的有機組成部分，又發(fā)揮著教學環(huán)境的作用。通過創(chuàng)設數(shù)字化的學習環(huán)境，讓學生主動學習，最大限度地接觸信息技術，并使信息技術逐步成為學習

19、者強大的認知工具。校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 一、信息技術與學科教學整合的含義 （3）整合是革命性的教學模式，它使信息技術既作為輔助教學的演示工具，又作為學生學習的認知工具、研究工具。整合將引起學習方式的改變，改善傳授式、接受式學習，加強指導性、探究式學習。 （4）整合將以系統(tǒng)論的觀點綜合應用傳統(tǒng)媒體與信息媒體，使兩者各展所長、互為補充。 校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 二、現(xiàn)代信息技術與課程整合的優(yōu)勢 1. 信息技術與課程整合為新型教學結(jié)構的創(chuàng)設提供最理想的教學環(huán)境 在以教師為中心的教學結(jié)構下，教學系統(tǒng)中四個要素的關系是：教

20、師是主動的施教者，甚至是教學過程的絕對權威，教師通過口授、板書把知識傳遞給學生；作為學習過程主體的學生，在整個教學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。校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 掌握新技術要善于學習，更要善于創(chuàng)新。 鄧小平視察寶鋼題詞 1986二、現(xiàn)代信息技術與課程整合的優(yōu)勢 在傳統(tǒng)教學結(jié)構下，教材是學生獲取知識的惟一來源，老師講這本教材，復習和考試都是依據(jù)這本教材。 實施信息技術與課程整合正是為了有效地改變傳統(tǒng)的教學結(jié)構，即徹底改

21、變教學系統(tǒng)中4個要素的地位與作用。 校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 二、現(xiàn)代信息技術與課程整合的優(yōu)勢 2. 信息技術與課程整合是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的有效途徑 e-Learning的完整內(nèi)涵是：利用現(xiàn)代信息技術手段，通過信息技術與學科課程的有效整合來實現(xiàn)一種理想的學習環(huán)境和全新的、能充分體現(xiàn)學生主體作用的學習方式，從而徹底改革傳統(tǒng)的教學結(jié)構和教育本質(zhì)，達到培養(yǎng)大批具有21世紀能力素質(zhì)的人才（即創(chuàng)新人才）的目的。校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 二、現(xiàn)代信息技術與課程整合的優(yōu)勢 美國教育部2000年度“教育技術白皮書”中提出的e-Learni

22、ng（數(shù)字化學習）這個概念的內(nèi)涵實際上包括下面三個要素：現(xiàn)代信息技術數(shù)字化學習的條件 。信息技術與學科課程的整合 數(shù)字化學習的方法。教學深化改革和創(chuàng)新人才培養(yǎng) 數(shù)字化學習的目標?，F(xiàn)代信息技術與課程整合是改變傳統(tǒng)教學結(jié)構、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教育改革的趨勢與潮流。 校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 三、實施現(xiàn)代信息技術與物理課程整合應遵循的主要原則 1要運用先進的教育思想、教學理論（特別是建構主義理論）為指導 2要緊緊圍繞“新型教學結(jié)構”的創(chuàng)建這一核心 3要注意運用“學教并重”的教學設計理論來進行課程整合的教學設計4要高度重視學科教學資源建設5要注意結(jié)合物理學的特點建構易于實現(xiàn)物理課程整合的新型教學模式校訓：“學而不厭，誨人不倦” 校風：“勤奮、樸實、團結(jié)、進取” 四、信息技術與物理課程整合的層面 1“整合”預示著教學內(nèi)容從封閉走向開放 2“整合”意味著學習方式的變革3“整合”構造了自主探究的技術環(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校訓：“學而不厭，誨人不倦”