物理数字化课堂教学模式探究

[摘要]物理教学的现代化需要多媒体技术的支撑，即教学课堂的数字化教学模式，主要考虑几个重要因素：一是教学效益，二是数字化成本，三是教师教学的个性化设计。数字化教学模式面临发展机遇和重重困难，如何面对学生的个性化需求和教师的个性化教学之间的矛盾，是教学模式研究的重要课题。

[关键词]数字化　课堂教学模式　数字化教学模式　教学效益

[中图分类号]G434　[文献标识码]A　[文章编号]1006-5962(2012)03(a)-0146-02

近几年来，笔者为了提高课堂教学质量和教学效益，对课堂教学方式进行了尝试性改进，在物理课堂教学中逐步提升数字化教学模式的使用频率，加大对数字化教学的思考和研究。由于学科特点，物理概念、物理过程的高度抽象性和物理实验原理与操作的复杂性需要在较短时间的课堂教学过程中展示给学生。引导学生的思维走向。而虚拟模拟技术可以演变抽象、复杂为直观、形象，容易被学生接受。这对物理课堂教学来说是如虎添冀，可以排解学生学习的压力。因此在教学实践中，投入了很大的时间和精力制作了视频虚拟课件，虽说辛苦，但为了学生能更好理解自然现象和掌握自然规律，自认为也是值得!也对学生将来的学习效果寄予了很高的期望。

在课堂教学中采用数字化技术，制作模拟展示物理过程的多媒体课件，实现教学过程的现代化、数字化，推行以数字化教学为主的教学模式，即数字化课堂教学模式，逐步提升教师和学生的学科理论和科学素养，全面提升学生的人文科学素质。

1 数字化教学模式现状研究

应用多媒体课件进行课堂教学的数字化教学模式的教学效果到底如何呢?带着这个疑问，课后对参与听课的学生和教师进行了跟踪调查。研究结果表明，78.4％的教师认为教学效果很好，有助于课堂中突破重点、难点，用形象的表现形式传达抽象的内涵；13.5％的教师认为课堂容量过大，师生互动受到约束，学生没有时间进行知识的及时内化；8.1％的教师认为教学效果不是很明显，课堂教学以课件为主要导引，无法体现学生的主体地位，也不能体现教师的主导作用。72.7％学生认为课堂学习效果好，课堂上理解复杂物理过程；17.7％的学生认为学习效果一般，主要感受到课堂节奏过快，有点跟不上；9.6％的学生认为学习效果不太好，主要是对课件内容不理解。

2 探究数字化教学模式在课堂教学中作用

面对数字化教学现状和面临的尴尬局面，感触之余，仔细思索，很是不解。那问题到底出在哪里?原因何在?

难道数字化教学不能很好地促进物理教学?答案是否定的，大部分学生和教师坦言：数字化教学有力促进物理教学，尤其对抽象的物理概念的形象化描述，对复杂过程的动态的分析等，效果是明显的，有力开拓学生的视野，使学生加深了对物理概念、规律的理解，学习了对物理过程进行动态分析的方法，了解了分析技巧，明确了物理状态分析的重要性。总体来说，多媒体课件在课堂教学中的效果是明显。

但一节数字化教学，就能改变学生的学习状态，提高学生的学习能力吗?显然不能。没有持之以恒的教育熏陶与教学积累，学生的学习效果是无法得以体现与巩固。物理教学中偶尔采用多媒体课件进行教学，对学生的学习来说，益处不大，有人评价这样数字化课堂教学：这是一种教育界的作秀!

要想达到提高教育教学效益。提高教学质量，必须进行持续的多媒体教学，坚持开拓学生的视野，培养学生分析问题、解决问题的探究能力。但如何进行持续的数字化多媒体教学?就目前的数字化教学课件制作来说，单凭教师个人的努力，是不现实的。

深夜静思，细细琢磨，回忆教学往事，往事如梭，历历在目……教育的目的在于提高学生的素质，提高教育教学质量。既然多媒体课件对学生有益，对教学效益提高有益，对学生科学素养培养有益，对开拓学生视野有益，那多媒体课件进入课堂是大势所趋，学生的需求，教育的需求，也是时代的需求!这是不容质疑的。这也是每一个物理教师的职责所在，再辛苦。也是值得的!这里没有讨论的空间，也没有探究的必要!

坚持进行数字化多媒体教学模式，对学生有益，对教育教学有益，作为教师年应该长期奉行，不断积累经验，全面提升数字化教学模式的教学效益和质量!

3 数字化教学模式发展面临的困难与机遇并存

但如此繁重的数字化课件制作的任务，无论体力还是脑力，教师个人是无法承受的!这是数字化教学课件发展面临的困难。

如何解决这种教学需求与教师的个人劳作之间的矛盾呢?

有人提出：依靠集体的力量，发挥集体的智慧，利用集体的力量，分工合作，制作系统化的物理多媒体课件，使得多媒体教学日常化、持续化，逐步实现物理教学的数字化。

所谓的数字化教学，就是以提高学生实际的科学素养、创新意识和创新能力、探究能力为目的，以计算机的网络技术、数字处理技术和通讯技术为手段，利用一切可以利用的教育资源，包括网络资源，实现课堂教学过程中的数据测量、数据采集和数据处理的自动化，实验结果的虚拟数字化展示。

这种集团化制作课件可行吗?

试想，一个人制作的多媒体课件，就是一个人教育教学思想的集中体现，是一个人对整个课堂教学活动的策划、组织与控制，也是一个人对课堂教学内容的理解与发挥，体现了个人个性化教学风格。这样一种充满个性化的教学课件，能适应所有的教师吗?能适应所有的学生吗?答案是否定的。

也许，有人说，我们制作的课件，是经过集体研究的，是集体的智慧的结晶，体现集体的风格。但教师的教学是个性化教学，只有符合其个性化的课件才能发挥最大效益。集体创作的课件，能涵盖所有教师的个性化风格吗?能在课堂发挥最大效益吗?显然不能。如果能的话，可以组建专业化的课件制作公司，实现商业化运作。但就目前存在的商业化课件在课堂中的表现来看，除了成本较高外，效果也不是很好，给人的感觉是制作者不懂教育，但查看制作名单时发现，课件设计者竟然是知名的教育家，优秀教学工作者。

显然，成品的课件无法满足不同风格的教师的个性化需求，课件要想发挥最大教学效益，还要教师个人劳作。只有教师个人制作的课件，才是符合自己的教学风格，才能有力配合教师突破教学重点、难点，有力提高教学效益。借用或照搬别人的课件，会发生教师不能主导课堂教学，更不敢进行课堂的即兴发挥，无法根据学生的学习实际情况及时调整教学节奏和教学内容，因材施教，因地制宜，显然是无法发挥最大教学效益的，有时可能相反，会抑制教学效益的提高。

因此，解决教学需求和教师劳作之间的矛盾，不在于物理教学是否需要物理课件，也不在于教师是否具有团队精神和奉献精神，而在于如何提高教师的个人制作水平，提高制作效率，能及时制作出个人需要的个性化的教学课件!

根据对教师制作课件过程的调查研究，发现了教师制作课件耗费巨大精力的根源。

研究发现，教师制作物理课件，主要是模仿物理现象和物理过程，体现物理运动规律。物理现象要模仿的逼真，是一件很不容易

的事，也是很辛苦的事，不仅模仿的现象要很细腻，不能出现科学错误，而且物理过程的模仿，更需要逐一模仿每一个关键环节，很是耗费心思。然而这种模仿却是粗浅的现象模仿，不是规律的模拟，不具备变通能力，往往同一规律支配的同类物理过程，需要重新进行细致的模仿制作，重复劳动和纯制作劳动，制作效率显然十分低下，无法满足教学需要。

4 数字化教学模式发展趋势

那我们能否变现象模仿为规律模拟呢?

高效的数字化教学课件制作，首推编程制作，利用计算机强大的数据处理能力，进行物理现象、物理过程的模拟；而且通过对变量的应用，实现不同过程的变通，使得课件具有通用性和灵活性。

规律模拟可以具有不同的表现形式，适应不同的教学环境和不同的教学内容，可以节约大量的制作劳动。

通过编程，可以实现规律的模拟。同一类物理现象、物理过程，可以利用同一个编程来实现。通过初始变量的调整和改变，可以创设出适应不同的物理情景的物理现象、物理过程，为实际物理教学创设完美的教学情景，调动学生的参与积极性、探究积极性，培养学生的观察能力、思索能力和探究能力。而且还可以改变物理课件的应用方向，由展示物理现象、物理过程转变为验证学生探究性猜想。实现单一课件的多角度应用，最大发挥课件的教学价值。

这种规律性模拟的编程课件制作，需要较强的计算机编程能力和学科教学设计技巧，需要精心的课堂教学策划，建立合适的数理模型。依据建立的数理模型，编写脚本程序，设计与展示物理过程，表现客观物理规律，支配物体运动形态，真正模拟物体运动过程，体现不同运动形态。

规律性模拟的编程制作，是物理课件制作发展的必然，制作平台也相应转变为Flash或3D等动画制作软件，最终过渡到虚拟现实技术。

如果采用Flash进行课件制作，符合现代化网络教学的教育潮流趋势，利于单个规律的编程制作的积累，容易形成教学资源库，优点比较明显，主要体现在：

(1)Flash编程可以建立通用的物理元件、操作脚本，形成制作课件的通用元件库和操作脚本程序库，为高效制作物理课件奠定坚实基础。

高中物理涉及的物理元件有限几个，主要是小球、滑块、弹簧、轻绳、斜面、带电小球、磁铁、线圈、电压表、电流表、滑动变阻器，电键、电源等，如分别制作出各个物理元件的数理模型以及以及常见的操作脚本程序，逐次积累和变换，可以形成一个庞大的物理课件资源库，为建立物理虚拟仿真实验室做好前期的准备工作，为物理课堂的实验教学提供高度灵活的实验方案，为学生进行实验设计、实验猜想、实验探究进行先期的仿真模拟，挖掘实验条件，节约探究实验的设计成本，培养学生的设计能力和可行性方案的研究能力。

(2)Flash编程能够模拟高中物理涉及的所有运动形态，交互性强。

Flash编程不仅能够模拟直线运动、曲线运动等简单的运动形态，也可以模拟机械振动、机械波及其叠加、电磁场、电磁波及其衍射等复杂的运行形态和物质形态，利用编程脚本和Flash强大动画制作能力，仿真模拟物理场景，为学生学习物理现象和物理规律创造良好的物理情景，激发学生学习、探究的积极性和求知欲，培养学生仔细观察物理现象和积极思索物理规律的能力以及利用物理规律推测和控制物理过程的创新能力。

当然采用Flash进行课件制作缺点也很明显，主要体现在：

(1)编程的专业性较强，一般教师进行编程有一定的困难，需要培训学习。

编程的专业性主要体现在对Flash编程语言不太了解，无法利用其实现复杂的物理场景，需要编程者不断学习和积累经验，充分体现终身学习的重要性。高中学生接受的教育应该是终生教育，我们应该在高中阶段培养其自学的意识和进行终生学习所需的能力。

(2)建立合适的数理模型是课件制作的灵魂，这需要制作者精透物理专业技能与编程技能，并且要将二者进行有机融合，这些是课件制作能否成功的关键所在。

谈到课件制作，许多教师立马想到专业的计算机教师或具备专业计算机水平的人员。这其实是个误区。专业的计算机水平，虽然是制作课件的基础，但不代表全部。教学课件不是专业软件，它只有在教师的指引下才能发挥出应有的作用。因此教学课件的制作更需要专业的教学技能对课件的结构、表现形式等进行设计，根据学生实际的认知心理、认知水平、理解能力让课件更加贴近教学实际，贴近教师教学风格进行全方位的精心策划。只有精心策划设计的课件，才能发挥出最大的教学效益。然而这些设计、策划需要更加专业的学科教育教学技能。