摘 要： 數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體的信息技術(shù)在現(xiàn)代教育中已經(jīng)成為中國教育領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。本文主要闡述了現(xiàn)代信息技術(shù)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用和運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的探索，最后提出了運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中應(yīng)注意的問題。
　　關(guān)鍵詞： 現(xiàn)代信息技術(shù) 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革 注意點(diǎn)
　　
　　現(xiàn)代信息技術(shù)飛速發(fā)展，在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，其運(yùn)用于教育是20世紀(jì)90年代伴隨著信息高速公路的新建而提出來的。美國克林頓政府［１］于1993年9月正式提出建設(shè)“國家信息基礎(chǔ)建設(shè)”，俗稱“信息高速公路”的計(jì)劃，其核心是發(fā)展以Internet為核心的綜合化信息服務(wù)系統(tǒng)和推進(jìn)信息技術(shù)在社會(huì)各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，特別是把IT在教育中的應(yīng)用作為實(shí)施面向21世紀(jì)教育改革的重要途徑。美國的這一舉動(dòng)引起世界各國的積極響應(yīng)，許多國家政府相繼制訂了推進(jìn)本國教育信息化的計(jì)劃，我國在這方面也付出了很大的努力。教育信息化在很大程度上推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)教育發(fā)展，它勢必沖擊傳統(tǒng)課堂教育，促使傳統(tǒng)課堂教育的教師、學(xué)生和教材三元模型發(fā)生變化，由三元模型逐步細(xì)化為教師、學(xué)生、媒體和教材的四元模型。信息技術(shù)在教學(xué)過程中的普遍應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式和師生的互動(dòng)方式的變革，充分發(fā)揮了信息技術(shù)的優(yōu)勢，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供了豐富多彩的教育環(huán)境和有利的學(xué)習(xí)工具。顯然，現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)教學(xué)改革具有重要意義。
　　大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)的重要組成部分，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅僅是為了演示一個(gè)現(xiàn)象，驗(yàn)證一個(gè)原理，發(fā)現(xiàn)一條規(guī)律，更為重要的是通過實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，樹立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)思想。它是培養(yǎng)具有實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力的社會(huì)主義建設(shè)者重要途徑，對(duì)于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神具有特殊的作用。運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)促進(jìn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和發(fā)展也是必然趨勢。
　　一、現(xiàn)代信息技術(shù)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的意義
　　現(xiàn)代信息技術(shù)通常是指以計(jì)算機(jī)多媒體和網(wǎng)絡(luò)為核心的信息技術(shù)，在先進(jìn)的教育思想、理論指導(dǎo)下，把計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)為核心的信息技術(shù)作為促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)工具與感情激勵(lì)工具、豐富的教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)工具，并將這些工具全面地應(yīng)用到各學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，使各種資源、各個(gè)教學(xué)要素和教學(xué)環(huán)節(jié)，經(jīng)過整理、組合，相互融合，在整體優(yōu)化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生聚焦效應(yīng)。因此，現(xiàn)代信息技術(shù)為改革以課堂為中心與教師為中心的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)手段，從而促進(jìn)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的根本變革。
　　信息時(shí)代的到來不僅極大地改變了人們的生產(chǎn)方式和生活方式，而且極大地改變了人們的思維方式和學(xué)習(xí)方式，并促進(jìn)學(xué)科教與學(xué)越來越走向自主探討化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化和個(gè)性化。這對(duì)傳統(tǒng)教育方式既是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，更是千載難逢的發(fā)展機(jī)遇。為了抓住這一機(jī)遇，世界范圍的教育改革浪潮一浪高過一浪。當(dāng)前，我國新一輪課程改革中也著重強(qiáng)調(diào)要大力推進(jìn)信息技術(shù)在教學(xué)過程中普遍應(yīng)用，促進(jìn)信息技術(shù)與學(xué)科課程整合，逐步實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、教師的教學(xué)方法和師生互動(dòng)方式的變革，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有力的學(xué)習(xí)工具。在這樣的教育浪潮下，傳統(tǒng)的學(xué)校教育模式已明顯存在不足，我們必須適應(yīng)時(shí)代的需求、應(yīng)對(duì)時(shí)代的挑戰(zhàn)。
　　二、現(xiàn)代信息技術(shù)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
　?。ㄒ唬?yīng)用信息技術(shù)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
　　美國教育心理學(xué)家布魯納認(rèn)為：“最好的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)是學(xué)生對(duì)所學(xué)的材料有內(nèi)在的興趣?！睂?duì)二本院?；A(chǔ)較差、底子較薄的學(xué)生來說，培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的求知欲，顯得尤其重要。信息技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、廣播電視等各種硬件設(shè)備及軟件工具與科學(xué)方法，對(duì)文圖聲像各種信息進(jìn)行獲取、加工、存儲(chǔ)、傳輸與使用的技術(shù)總和。信息技術(shù)能充分利用與擴(kuò)展人類信息器官功能，以形象、生動(dòng)、直觀的形式向?qū)W生傳遞信息，刺激學(xué)生的各種感覺器官，使抽象的概念便于理解和接受，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，大大提高學(xué)習(xí)興趣。例如，我們?cè)诮探锢韺?shí)驗(yàn)中的“核磁共振實(shí)驗(yàn)”引入這個(gè)新的實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，展示以下一些畫面：考古學(xué)家們?cè)谝巴膺M(jìn)行現(xiàn)場勘查，從一些墓穴中得到一些陪葬的物品，帶回實(shí)驗(yàn)室通過核磁共振儀測定這些物品的化學(xué)成分，通過對(duì)化學(xué)成分的分析推測出墓主人的身份和年代，這是在考古學(xué)方面的應(yīng)用。另外可以介紹大家都比較熟悉的核磁共振在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用，病人接受核磁共振檢查，醫(yī)生將正常器官的圖片和病變器官的圖片進(jìn)行比較就可以檢查出病人的病情。這些學(xué)生熟悉的核磁共振技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用，有助于學(xué)生進(jìn)行意義構(gòu)建，而且能激發(fā)學(xué)生的好奇心，更能激發(fā)學(xué)生對(duì)核磁共振實(shí)驗(yàn)的興趣。
　?。ǘ?gòu)建模擬實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平。
　　大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)所研究的對(duì)象大到宇宙天體，小到基本粒子，如此宏觀與如此微觀在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不可能實(shí)際操作，一些實(shí)驗(yàn)則需要花巨資。因此這些實(shí)驗(yàn)在課堂上難以形象再現(xiàn)，學(xué)生也難以建立相應(yīng)的物理表象，這些知識(shí)也變得抽象而乏味。有些實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間比較短，學(xué)生難以觀察清楚整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，可以用多媒體來模擬實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以“慢鏡頭”的形式使之緩慢再現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜結(jié)合，以便使學(xué)生更好地觀察、分析與判斷。為了激化這些學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，給學(xué)生的抽象思維搭“臺(tái)階”，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和復(fù)雜性，與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相配合，設(shè)計(jì)并開發(fā)一系列仿真實(shí)驗(yàn)，在仿真實(shí)驗(yàn)中使實(shí)驗(yàn)形象化，能使學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)。例如，在講解“核磁共振”實(shí)驗(yàn)基本原理原子核的磁性時(shí)，因?yàn)樵雍吮容^抽象，這個(gè)時(shí)候我們就可以展示地球自轉(zhuǎn)的Flash動(dòng)畫，給學(xué)生講解原子核就相當(dāng)于地球，只是表面分布了均勻的正電荷，原子核也像地球一樣圍繞著一根軸在轉(zhuǎn)動(dòng)，只是不叫自轉(zhuǎn)，而叫自旋，它自旋的時(shí)候就產(chǎn)生了環(huán)流，這樣必然產(chǎn)生了磁場，原子核就具有了磁性。這樣一比較學(xué)生就很容易理解了。利用信息技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以緩解實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏的問題，而且可以提高效率，節(jié)省人力。
　?。ㄈ┨摂M實(shí)驗(yàn)可有效減少學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中的錯(cuò)誤操作。
　　虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)際上就是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仿真或虛擬某些情境，供學(xué)生觀察、操作、構(gòu)建其中的對(duì)象，使他們獲得體驗(yàn)或有所發(fā)現(xiàn)，豐富認(rèn)知結(jié)構(gòu)。有的實(shí)驗(yàn)如果操作錯(cuò)誤會(huì)損壞儀器或者具有很大的危險(xiǎn)性，學(xué)生往往因?yàn)楹闷嫘幕虿僮鞑划?dāng)造成嚴(yán)重的后果。這些嚴(yán)重后果僅憑老師在講授的時(shí)候強(qiáng)調(diào)往往是無效的，在現(xiàn)實(shí)上也不允許有意識(shí)地再現(xiàn)錯(cuò)誤操作。因此利用虛擬實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤操作是在實(shí)際進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室避免操作錯(cuò)誤的有效途徑之一。
　?。ㄋ模├眯畔⒓夹g(shù)，建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)站，開發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)操作平臺(tái)。
　　近年來我院的校園網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)日益完善，教學(xué)信息化工程開得有聲有色。這些都為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了有利的環(huán)境。實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過教學(xué)改革，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、手段上有了很大的改進(jìn)，基本形成了一完整的體系。利用現(xiàn)代信息技術(shù)，依托實(shí)驗(yàn)室及實(shí)踐教學(xué)綜合管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室綜合管理、實(shí)踐教學(xué)管理、網(wǎng)站與信息展示管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上輔助教學(xué)，創(chuàng)建了信息化、網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理體系。根據(jù)自身學(xué)科特點(diǎn)，選擇網(wǎng)頁建設(shè)模板，展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，這種方式方便了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)內(nèi)容從課堂擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)，突破了限制實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間、空間，以及人數(shù)，大大提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效。
　?。ㄎ澹┻h(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
　　
　　遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn)具有操作性強(qiáng)、參與性好的特點(diǎn)，學(xué)生能通過計(jì)算機(jī)的圖形化儀器軟面板和數(shù)據(jù)接口設(shè)備對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和操作，這將會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)化輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展方向。比如在進(jìn)行材料摩擦學(xué)特性研究時(shí)，摩擦磨損儀通過數(shù)據(jù)接口連接到電腦，通過相關(guān)軟件設(shè)定影響摩擦系數(shù)的相關(guān)因素，如濕度、速度、溫度等，不同的影響因素對(duì)摩擦系數(shù)的影響程度是不同的，在電腦上會(huì)自動(dòng)顯示出相應(yīng)的摩擦系數(shù)曲線，使分析的工作量大大減少。
　?。╅_展信息技術(shù)培訓(xùn)，提高教師信息素養(yǎng)。
　　為提高教師運(yùn)用信息技術(shù)的能力，促使教師在教學(xué)中使用各種現(xiàn)代教學(xué)媒體，除了通過教師的自身努力學(xué)習(xí)外，我院針對(duì)自己的專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)定期開展現(xiàn)代信息技術(shù)培訓(xùn)，普及信息文化知識(shí)，貫徹教育信息化理念，提高信息技術(shù)的能力。通過培訓(xùn)，教師不僅提高了操作能力，而且提高了對(duì)于現(xiàn)代信息技術(shù)軟件的理解與應(yīng)用，特別是對(duì)一些思想和方法及教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的掌握。
　　三、應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的注意點(diǎn)
　　近年來，現(xiàn)代信息技術(shù)迅速發(fā)展，為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了寬廣的空間，打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的束縛，改善了學(xué)習(xí)環(huán)境，豐富了教學(xué)資源，促進(jìn)了師生的相互交流，便于學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，起到了傳統(tǒng)教學(xué)所起不到的作用［2］?，F(xiàn)代信息技術(shù)在應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和提高教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，必須處理好幾個(gè)關(guān)系，如：如何處理信息技術(shù)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念的關(guān)系、教與學(xué)的主體和主導(dǎo)的關(guān)系、信息技術(shù)與學(xué)科的整合問題、信息技術(shù)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的結(jié)合等。這些問題處理不好，就會(huì)給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來一些負(fù)面的影響。我們總結(jié)了以下幾個(gè)應(yīng)該注意的問題：（1）不要認(rèn)為使用多媒體課件就是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。信息技術(shù)作為現(xiàn)代教學(xué)輔助工具，為教學(xué)注入了活力，使長期困擾教師的某些教學(xué)難點(diǎn)迎刃而解，在教學(xué)中確實(shí)可以提高一定的教學(xué)效益，但是不要過度依賴現(xiàn)代信息技術(shù)。在教學(xué)過程中，學(xué)生是主體，教師是主導(dǎo)，無論采用什么樣的教學(xué)手段，這一點(diǎn)是永恒不變的。（2）切忌濫用信息技術(shù)，忽略與學(xué)科的整合。信息技術(shù)作為輔助教學(xué)的重要手段，要最大限度地發(fā)揮其作用與效益，其展示的知識(shí)內(nèi)容必須與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和課型相適應(yīng)，與學(xué)生的認(rèn)知水平相適應(yīng)，該用則用，不該用就不要勉強(qiáng)。（3）不能夸大信息技術(shù)的效果，摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)手段。利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，并不意味著摒棄傳統(tǒng)的東西，以往的傳統(tǒng)教學(xué)手段也有其優(yōu)越的一面，在使用信息技術(shù)手段時(shí)，不應(yīng)忽視傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的作用。過多地追求和利用信息技術(shù)的使用功能，往往會(huì)帶來一些負(fù)面影響。（4）不能用信息技術(shù)手段代替實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范的動(dòng)手操作能力和觀察能力，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的重要途徑，再逼真的模擬都無法和真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程相媲美，而且這樣做也失去了實(shí)驗(yàn)的“過程”意義。因此，我們認(rèn)為，可以用信息技術(shù)展示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象或過程，不適宜選用信息技術(shù)手段來替代。
　　信息技術(shù)與大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)融合，沒有固定的模式可循，但要緊扣實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)這一中心，恰當(dāng)使用，規(guī)范操作，最大限度地協(xié)調(diào)和兼顧好信息化資源與實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)和利用之間、技術(shù)應(yīng)用與教學(xué)方式之間、教學(xué)媒體與學(xué)生認(rèn)知規(guī)律之間、教材的支撐作用與媒體輔助之間、感性學(xué)習(xí)與理性思考等教學(xué)要素之間的關(guān)系。要經(jīng)過相互融合，在整體優(yōu)化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生凝聚效應(yīng)，有效進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，服務(wù)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。
　　
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