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[关键词]物理实验:CAI仿真;杨氏模量
[中图分类号]G40―057
[文献标识码]A
[论文编号]1009―8097(2009)13―0312―02
从CAI仿真技术入手,由传统的学生实际操作实验改为CAI仿真普通物理实验,不但能完成所有大纲要求的教学内容,而且课时大大缩减,符合高职高专院校“基础理论够用”、“应用为主”的教学原则。
1 CAI仿真简介
CAI被广泛译为“计算机辅助教学”,目前已基本得到教育界的认可。但从目前的实践来看,“计算机辅助教学”的范围远远大于英语中CAI(Computer Assited Instruction)的本义,而随着现代教育技术的不断深化,这一领域的概念的内涵和外延还在发生着变化。CAI一般可由计算机硬件、系统软件和CAI仿真软件三部分组成。
(1)系统硬件(略)
(2)系统软件包括操作系统、语言处理系统、各种工具软件和写作系统。工具软件是指为了帮助和支持CAI仿真软件的开发,提高CAI仿真软件的质量,完成某种特定功能的专用软件,如文字处理工具、表格处理工具、图形处理工具和动画制作工具等。
(3)CAI仿真软件它是教师或程序设计人员根据实验教学要求,用计算机语言或软件写作系统编制的实验教学应用软件。软件反映了整个实验过程。在现代课堂教学改革实践过程中,CAI仿真辅助普通物理实验教学能化抽象为形象、化微观为宏观、化静态为动态、化不可操作为可操作过程。是CAI仿真又一个应用的拓展,也是普物实验教学改革的一个很好的尝试。
2 CAI仿真普通物理实验教学的可行性
作为高科技的多媒体和计算机网络已经被作为一种新型的教学手段和教学方法引入教育领域。知识的高速更新和总量骤增对教育提出了新的要求,即:使学生在最短的时间内接受更多更新的知识,同时提升他们的发展潜质。多媒体CAI的出现,使教学信息更丰富,教学模式更多样。
普物理实验教学必须坚持以下几个原则:
(1)理论联系实际的原则。突出普物实验的实际应用价值,激发学生兴趣和培养学生实践动手能力。
(2)传授知识和发展潜能统一的原则。传授知识立足于发展能力,发展能力寓于传授知识之中。
(3)启发式原则。充分发挥学生的积极性和自觉性,培养学生的独立能力和自信心。
(4)直观性原则。充分利用学生感觉,使感官形成知觉,再进入意识。
(5)巩固性原则,“温故而知新”,知识的巩固有助于新知识的摄取。
(6)统一性和因材施教相结合原则。因循学生个性差异,在学大纲的要求下,因材施教。CAI教学手段能最大限度的满足以上各项原则,可以应用于普物实验教学,另外由于CAI教学的系统化趋势,更有利于实验教学的持续发展。
3 CAI仿真普通物理实验教学的具体方法
(1)实验题目级别化
将普通物理实验题目划分为:基础性实验、综合性实验、设计性实验、科学小实验等,形成从低到高、从基础到前沿、从传授知识到培养综合能力,逐级提高的一、二、三级基础物理实验课程体系。每一级物理实验大致用一个学期的时间完成,不同的级标志着不同实验技能和科学思维水平。使学生从较高起点上进入大学物理实验,一个台阶、一个台阶地走向科学的高峰。在课程安排上一级物理面向全校各学科专业学生开课,二、三级物理实验对理工类专业开课,第四级物理实验为物理类各专业学生选修。
(2)具体实验模拟仿真化
物理仿真CAI:是把自然的物体显示在计算机上屏幕上,给学生一个使用了解他的机会。典型的物理仿真CAI对象是学生必须会操作的某种机器,或是在实验中要用到的仪器设备。在物理仿真CAI中,可在屏幕上显示简化了的仪表、示波器、电压表、电流表等,学生可以通过操作鼠标来调节仪表,熟悉他们的使用方法。这样给学生一个操作学习仪器仪表的机会,即使是一些贵重设备也不会担心损坏。
过程仿真CAI要求学生按照一定的步骤完成某一物理实验的仿真练习,这时学生需要利用不同的仪器设备,并根据虚拟仪器上显示的工作状态做出相应的操作。这个过程属于过程仿真CAI。它的特点是完成某一任务有很多步骤,每一个步骤有许多个可选的动作。因此针对每一个步骤学生面临许多选择。过程仿真CAI的最终目的就是让学生形成一个合理的动作序列。在过程仿真CAI中,可以让学生熟悉实验的方法和步骤。适合二、三级普通物理实验。
情景仿真CAI是为了处理学生在不同情景中所作所为产生的影响。在情景仿真CAI中,学生可以对虚拟实物施加影响。以观察他们的变化。甚至学生可参与到情景中,成为仿真整体的一部分。这样学生可获得直接的感觉经验从而在概念上形成正确的认识。在此仿真情景中的物体按照特定的物理定律而动作。学生可对虚拟情景中的物体施加影响,观察他们的变化。例如在“杨氏模量的测定”计算机模拟出虚拟的实验情景。学生可以向钢丝下的托盘里增加或减少砝码,钢丝做相应拉长和缩短的变化因此情景仿真CAI可使学生直观的观察到物理现象所体现的物理规律。进而能预测出各种因素对物理现象的影响物理现象是怎样影响物理规律的,并用这些规律解释物理现象。
进程仿真CAI在仿真开始前有学生选定一些参数的值,然后不加干预的观察进程的变化,这里所说的进程指事物的变化过程。例如“斜抛运动”的仿真CAI中,学生可以选择物体的速率、抛射角、质量等参数。然后计算机自动模拟出整个斜抛运动的过程。学生可以观察物体运动的过程和轨迹。以及各参数对斜抛运动的影响。
4 CAI仿真普通物理实验教学的特点
(1)课时减少
所有CAI仿真普通物理实验教学,整个过程是实际学生实验学时的一半时间不到,大大节省学时,同时又完成了教学大纲的所有内容,非常适合高职院校此类基础课程的课时要求。
(2)检测学生掌握知识的情况
因为CAI仿真软件采用人机对话的方式,对学生的每次操作都要计分。比如我们将电磁学实验做一个软件,检测一下学习结果,教师查阅一下软件记录即可知道每个学生的学习情况。这种检测比单纯的考试要有助于学生学习,因为在检测时若签不出还可请求帮助(这时要扣分),学生又得到一次复习的机会,寓教学于考查之中,因此这种考查是积极的,有助于调动学生的学习积极性。
(3)规范学生的学习行为
CAI仿真软件对学生学习的“强制”性。使用软件,学生必须按软件的程序回答问题,不能跳越,不能“偷懒”,因此可以说具有一定的强制性。不少学生对实验课不重视,
以前我们也采取了不少办法使学生重视实验,例如讲物理学发展史,讲物理实验在物理学建立与发展过程中的重要性,安排考试等等。对那些不努力学习的学生最后只能体现在分数的“制裁”上,以此作为一种督促的手段。尽管如此,对于掌握知识上的缺欠已无法弥补。使用CAI仿真软件教学就不是上述的“马后炮”式的方法了,而是学生必须通过软件的每一步进行学习、检测、记分,不合格者则必须重复直到分数合格为止,这种强制性的信息输入和反馈就不受学习态度的影响,而以掌握知识为最终目标。必须指出,学生对于这种强制并不反感,其原因是人机对话这种方式对学生的学习产生一种挑战的效应。激发学生接受这一挑战并想方设法回答提问。此时,他已不知不觉地走上该软件(实际上是教师)为他规定好了(不得不走)的学习途径。
5 CAI仿真普通物理实验教学方法有诸多优点
在普通物理实验教学中运用CAI仿真教学,会产生良好的课堂教学效果。即:
(1)具体问题直观化
有些物理实验过程需要变更速度的快慢,便以详细的观察。采用计算机控制快放或慢放手段,可以通过屏幕清晰地看出每一时间段的物理过程发生、发展、变化的详细过程。
(2)复杂问题简单化
这种教学模式适用一些难度大或者复杂的实验,因为这样的实验在规定的时间内学生很难完成全部的实验内容。不但对实验中使用的方法和应用的原理不易理解,而且对实验中所遇到的问题解决不够恰当,因此这样的实验题目可以采用模拟实验的教学模式,不但避免反复设置参数调试,而且减少了实验周期,同时也防止了学生对难度大复杂性高实验的恐惧心理,提高了实验教学的深度。
(3)实验时间弹性化
学生可以利用业余时间对实验教学内容进行课前预习和课后复习,使教学内容在时间得到延伸,学生能够充分的了解和掌握实验教学内容。
(4)实验空间远程化
开设网上虚拟物理实验,学生可以根据自己的实际情况,在任何地点独立的进行学习。一方面开拓学生的视野,另一方面也为不同程度学生的学习物理实验提供一种学习的环境,同时也培养了学生物理实验的自学能力。提高了实验教学的广度。
实验教学是物理教学的一个重要环节,这里将CAI仿真应用到普通物理实验教学中作了详细描述,但还需要在以后的应用中不断丰富和改进,仅供同行参考。
参考文献
[1]北京化工大学.大学物理实验CAI仿真软件[M].北京:化学工业出版社,2008:30―56
而作为中职计算机教师必须转变教育观念,更新教育思想。要从传授和继承己有知识为中心的传统教育,转变为以学习者为中心着重培养学生创新精神与实践操作技能的现代教育。教师要认识到“授人以鱼,不如授人以渔”的道理,努力形成以主动参与、积极探索、主动思考、主动创造为基本学习方式的新型教学过程。才能在教学实践中身体力行的推行就业教育,才能把学生专业技能培养作为教学的首要任务。下面结合我校的具体经验做法进行浅谈。
一、建设“双师”结构的教学团队
“校企融合,工学结合”人才培养模式实施的关键在于打造一支优秀的“双师”结构的教学队伍。因为符合“校企融合,工学结合”人才培养模式要求的专业调整整合、课程体系及内容的设计与实施、生产性实训实习基地的建设,都要靠这样的教师队伍去操作完成。要真正创设工学结合的人才培养模式,进而建立起完整的中职教育教学制度,必须下苦功夫建设“双师”结构的教学团队。建设“双师”结构的教学团队,不仅要注重提高校内专业教师的“双师型”或“双师素质”的比例,更为重要的是要大量聘请行业企业的专业人才和能工巧匠到学校担任兼职教师,逐步加大兼职教师的比例,逐步形成实践技能课程主要由具有相应高技能水平的兼职教师担任教学的机制。只有这样,才能使学校教学与生产实际始终保持着最紧密的联系,始终与前沿的技术和工艺保持着最迅速的对接和应用。根据这样的师资队伍建设要求,我们在学校定编、教学人员聘任、兼职教师管理等方面都加大了政策倾斜力度,明确了在专业系部理论教师与实践教师的一体化定位,建立了课堂与实训地点一体化的教学制度,下达了教学人员定编的兼职教师比例,这些逐步配套的制度和措施,将促使我校师资队伍建设形成“双师”结构的团队优势。
二、根据学科特点,采取灵活多样的教学模式和方法强化学生的专业技能
计算机专业课是一门实践性非常强的课程,在计算机课上用“纸上谈兵”的传统教学法是不可行的。作为计算机专业教师必须动脑筋采取灵活多样的教学模式和方法,才能强化学生的专业技能。
1.创设情境、任务驱动,教师为主导、学生为主体,培养学生自主学习,主动学习能力
“教师之功,贵在引导,重在转化,妙在开窍。”这一言语使我领会到,在教学过程中,教师起主导作用,决定着教学的过程与方向,学生是主体,获得知识必须通过学生自己动脑、动手主动地活动才能完成。教师的主导作用表现在要运用问题驱动或任务驱动开展启发式教学。通过创设“发现问题,解决问题”的环境,激发、组织、引导、鼓励学生自主自愿学习,把学生被动学习变为主动的、生动活泼的学习,从而培养学生能力。
我在教学时先向学生展示大量的优秀成型作品,如电脑优秀作品及本校学生评选活动中的优秀作品,创设真实情景,从而打消学生各种疑虑和对计算机的神秘感,鼓励学生大胆动手尝试,放手让学生自主学习、积极探索。例如,我在上Photoshop图形图像处理时,首先给学生出示一份使用Photoshop手绘的漂亮机器猫图片,使学习直观化和形象化,以真实的情景激发学生兴趣。然后在老师引导下由学生自主学习、探究学习,完成“手绘机器猫”操作任务。
又如我在上“收发电子邮件”这节课时,一开始,就利用故事导出问题:同学们你们知道今天是什么日子吗?今天是老师的生日,同学们为老师准备了一张贺卡,但老师在外地出差,该怎么送给老师呢?请同学们想想办法。同学们纷纷发言,最后引出新课:收发电子邮件。激发学生的学习热情。整个过程自始至终在教师引导下自主学习,主动学习。
2.训练为主线,强调讲练结合,精讲多练,培养学生的创新思维能力
计算机学科是动手性极强的学科,教师必须采用讲练结合、精讲多练的方法。“精讲”即教师要在熟悉教材的基础上,抓住教材重点,由浅入深,由表及里地在有限时间内,把课程讲清楚。一要重视难点突破,二要注意易混内容对比,三要注意新旧知识及多学科知识间的联系。如讲Excel公式计算时与数学函数相联系;讲快捷键时与英语相联系;讲硬件原理时与物理相联系。“多练”即是对学生而言,对重要的操作要多练,对有实用性的要反复练,进而提高操作水平。如付宇老师在教学“Photoshop综合实训”课时,学校正在进行学生排球比赛,我要求学生设计一份宣传海报,要图文并茂,有艺术效果,好的作品最后打印出来。我先通过提问回顾理论,然后提出设计要求,再由学生以组为单位设计完成作品,最后教师进行讲评,促使学生达到“熟练”的程度。通过长期的训练,学生的动脑思考、创新设计、动手操作、动口说明以及合作讨论自学的能力均有了显著提高。
三、教师用作来教,学生用作来学,培养学生的实际动手能力
教师以作来教,学生用作来学这种教学方式即为“做中学”,直接的意思是基于动手做的过程中进行探究式学习和教育。这样的教学方式,也是美国等发达国家职业教育比较重视的教育形式,也是目前?业学校尤其是计算机专业能力培养上可采用的行之有效的教学途径。在教学中我充分利用学校机房设备,以机房教学模式为主,以示范操作在先,然后由学生实作。如张晓红老师在教学网页制作时,先给学生出示一些制作好的网页,以创设情景,激发兴趣,并采取边讲边作的方法,示范网页制作的要点,方法与步骤,尤其是网页的布局方法,然后要求学生分组设计个性鲜明的网页主题,并在组内明确分工,合作完成制作网页任务。整个过程自始至终在教师引导下完全由学生自己动手完成,在做中学习新知识、新技能。
四、以转变就业观念为目的,开展就业指导教育
较高的就业率是社会对学校教育教学质量的最好肯定。多年来我校在调整专业设置,深化教学改革,提高综合素质的同时,也从培养学生的就业能力人手,积极开展就业指导教育。
1、制定就业指导教育计划,将就业教育贯穿于年学业的始终
开学伊始,针对新生刚刚从高考的紧张中解脱出来,思想上容易产生放松学习念头的现象,我校聘请有教学和企业管理经营经验的专家来给学生做讲座,分析IT就业形势,介绍社会需要的IT人才类型,使学生一入校就绷紧就业这根弦,端正学习态度。在接近毕业时,增加就业技巧方面的培训,为了让学生感受就业体验,增加求职经验,我们还请来往届优秀毕业生,传授求职心得、面试技巧等经验,同时,学校还与企业联系,组织学生参加各种就业洽谈会。
2、教育引导学生转变就业观念
安全是一个老生常谈的问题,但又是一个不得不谈的话题,在平常工作中大家常忽略了它的存在,有句话说一失足成千古恨,作为饲料行业的我们,安全更应作为重中之中,安全才是第一生产力。
7月13日下午丰厚集团分公司思茅厚普饲料公司召开了一次消防演练,在演练前公司生产部领导谭明勇给员工讲解了灭火器的用法并实际操作以及火灾现场逃生演练知识的讲解。多位同事亲身体验了对灭火器的性能的了解和现场操作灭火。
当警报声响起,车间迷漫着浓浓烟雾,员工们在安全小组成员的带领下,迅速从车间各角落有秩序的从安全通道向安全地点撤离,并在一定时间内全部撤离到安全区域。
演练结束后,公司副总经理鲁江萍又组织大家一起对当天的安全演练作了总结,让员工们分享观后感,同时倡导全体员工时刻将安全牢记于心,不要去触碰安全的红线。
通过这次消防演练,让我们了解和知道了许多的火灾来临时自救的方法,也懂得了火的可怕。安全不是一句空洞的口号,生命诚可贵,生命只有一次不可重来,让我们每时每刻把安全牢记于心。
关于校园防灾减灾活动演练心得体会
5月12日是全国防灾减灾日,为进一步提高广大师生防灾减灾意识和应急避险能力,广泛普及各类灾害基本知识。根据上级要求,我校积极开展丰富多彩的“防灾减灾”宣传教育活动,收到了良好的效果,现总结如下:
一、提高认识,加强领导管理,确保演练效果
为确保演练活动落到实处,我校成立了由校长任组长,领导班子成员和各班班主任等为组员的领导小组,并召开领导小组会议,部署演练工作。会上,学校领导要求全体教师首先从思想上要引起重视,增强安全意识,在学生中进行安全意识教育,抓住这次演练机会,提高应对紧急突发事件的能力。学校领导还着重强调,对于这样的活动,一定要注意安全,保障措施一定要到位,以确保这次演练活动顺利进行。演练活动于5月12日课外活动时间,整个过程既紧张又有条不紊,学生在1——2分钟内就能按规定路线从教室撤到指定地点,提高了师生应对突发事件的能力。
二、以多种形式,宣传学习防灾减灾知识
1、利用主题班会组织学生学习《地震应急小知识》一书,班主任向学生讲授防灾救灾知识,宣传安全教育的重要性。
2、组织学生分批观看教学片《学生安全预防与自护》,让学生学会避险知识。
3、各班利用黑板报,以“防灾减灾、安全在我心中”为主题,宣传防灾减灾知识。
总之,我校结合学校自身实际,对全校师生进行了抗震减灾、逃生自救等方面的知识宣传和主题教育活动,并进行了紧急疏散演练,增强了师生的安全意识,提高了自救自护能力,达到了活动的目的,收到良好效果。
关于校园防灾减灾活动演练心得体会
根据县教育局20xx年“防灾减灾日”宣传活动方案,“减轻社区灾害风险,提升基层减灾能力”主题活动的安排部署,结合我校工作实际,开展了“防灾减灾”主题宣传活动,并制定了有针对性、可操作性强的宣传活动实施方案,积极、主动、科学、有效地开展了一系列丰富多彩的防灾减灾宣传教育和演练活动,并取得了良好的效果。现将活动开展情况总结如下:
一、高度重视,加强领导
学校领导高度重视,及时召开专题会议安排、部署20xx年“防灾减灾宣传日”主题宣传活动;成立了以李保川校长为组长的学校“应急避险大演练”和“防灾减灾宣传日”主题宣传活动领导小组;制定了“应急避险大演练”和“防灾减灾宣传日”主题宣传活动实施方案。牢固树立“珍爱生命、安全第一”的意识,坚持以人为本,本着对学校安全工作高度负责的态度,认真负起了学校安全教育的领导责任,切实把安全教育摆上学校议事日程,作为学校安全工作的一项重要内容来抓,精心组织,周密安排,力争使“防灾减灾宣传日”主题宣传活动取得实实在在的效果。
二、广泛宣传,营造氛围
学校利用5月12日课间操时间举行了20xx年“防灾减灾日”主题宣传活动启动仪式,做好宣传教育发动工作,营造宣传活动氛围。学校还结合自身实际,充分利用校园广播、墙报、标语以及班会活动等方式,通过召开主题班会等途径,深入开展防灾减灾知识宣教工作,动员每名师生关注身边的灾害风险,积极参与防灾减灾和应急管理工作,增强防灾减灾意识。通过形式多样的宣传教育活动使防灾减灾教育真正的走进了校园、走进了课堂、也走进了学生的脑海。
三、开展演练,增强意识
学校在扎实抓好主题教育宣传活动的同时,以“防灾减灾日”主题宣传活动为契机并结合本校实际,因地制宜,有针对性地全体组织师生开展防汛防洪、防震减灾、防风防雷、防地质灾害等方面的应急逃生和疏散演练活动。20xx年5月13日上午,我校组织全校师生开展了应急预案演练活动,此次演练过程中,全校师生积极配合,服从命令,安全有序,在不到3分钟的时间内,师生全部按照预定的疏散路线,快速而有序地撤离到安全区域,达到了预期的目的,取得了圆满的成功。通过此次演练活动推动了学校安全教育的深入开展,提高了广大师生的安全意识和应对突发事件的避险自救能力,不断增强了全体师生防灾减灾意识和防范能力。
四、安全排查,及时整改