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關(guān)鍵詞:嵌入式 智能車競(jìng)賽 教學(xué)改革
1引言
嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用是一門專業(yè)性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。在傳統(tǒng)的教學(xué)當(dāng)中,教師一般按照教材的知識(shí)點(diǎn)順序講述,教授基礎(chǔ)知識(shí)為主要方面,并未與實(shí)踐緊密結(jié)合,使得學(xué)生學(xué)完后根本不懂得自己所學(xué)的知識(shí)有何用處。課程中設(shè)有實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),均是以8051系列實(shí)驗(yàn)箱為基礎(chǔ),做一些基本的實(shí)驗(yàn)。由教師講述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)步驟,學(xué)生照指導(dǎo)書上的統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)步驟完成相同的實(shí)驗(yàn)。這樣學(xué)生就會(huì)只注重如何去連線,怎么去編寫程序,而不重視實(shí)驗(yàn)原理,不明白為何這樣去連線,對(duì)程序編寫也是一知半懂。若遇到自行設(shè)計(jì)硬件電路時(shí),學(xué)生就不知該從何下手了。這樣,課程的教授沒有真正起到應(yīng)用于實(shí)踐中,沒能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。
全國(guó)大學(xué)生“飛思卡爾杯”智能車大賽是為培養(yǎng)大學(xué)生嵌入式系統(tǒng)開發(fā)能力和創(chuàng)新意識(shí)的一種探索性工程實(shí)踐活動(dòng)。將飛思卡爾智能車競(jìng)賽與嵌入式教學(xué)相結(jié)合,形成一種新的教學(xué)模式,可為嵌入式教學(xué)注入新的活力。對(duì)進(jìn)一步深化高等工程教育改革,培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)的能力及創(chuàng)新意識(shí)有著重要的意義。
2課堂教學(xué)內(nèi)容改革
2.1理論教學(xué)
要讓學(xué)生認(rèn)真、積極的去學(xué)習(xí)一門課,首先要讓學(xué)生先對(duì)這門課產(chǎn)生興趣。如果學(xué)生對(duì)這門課有什么用沒有感性的認(rèn)識(shí),就很難產(chǎn)生興趣,教學(xué)效果自然就不好。將智能車競(jìng)賽與理論授課相結(jié)合,能很大程度提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
下面分別從理論授課各大部分講述如何與智能車競(jìng)賽相結(jié)合:
(1)概述。在理論教學(xué)之前,可以先讓學(xué)生在整體上對(duì)嵌入式課程學(xué)習(xí)的作用有一個(gè)整體、感性的認(rèn)識(shí)。使用完整的智能車作為演示,講明單片機(jī)在其中的重要作用。逐個(gè)講解智能車的各個(gè)部分與本門課程所學(xué)知識(shí)的關(guān)聯(lián),讓學(xué)生對(duì)于本門課程有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。
(2)嵌入式處理器。處理器芯片部分的講解不再遵循一般上課時(shí)對(duì)于單片機(jī)課程的做法,而是遵循先整體-后部分的原則,先介紹引腳、結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器大小及映射,而后講解智能車上需要用到的知識(shí),也不是枯燥地去灌輸各模塊內(nèi)寄存器的用法,而是將原理與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來介紹。
(3)存儲(chǔ)器。以智能車存儲(chǔ)器擴(kuò)展,用于存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)路徑信息為例,講解擴(kuò)展原理。最后再用所學(xué)原理解決智能車存儲(chǔ)器擴(kuò)展該實(shí)際問題。
(4)中斷。以智能車避障,使用超聲波傳感器產(chǎn)生中斷為實(shí)例來講解中斷部分內(nèi)容。
(5)接口。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在智能車中的運(yùn)用非常的多,可以以定時(shí)記錄編碼器反饋的脈沖數(shù)以獲智能車當(dāng)前時(shí)速為例來講解該知識(shí)點(diǎn)。A/D與D/A轉(zhuǎn)換的應(yīng)用在智能車中最為廣泛,可以以電磁傳感器獲取信號(hào)來判斷智能車位置信息為例來講解A/D轉(zhuǎn)換原理,以電機(jī)速度控制為例來講解D/A轉(zhuǎn)換原理。
總之,將智能車制作的整個(gè)過程慣穿于理論教學(xué)中,使學(xué)生所學(xué)的知識(shí)前后形成一個(gè)整體,有利于學(xué)生對(duì)于各知識(shí)點(diǎn)的理解,并且對(duì)知識(shí)體系形成整體的認(rèn)識(shí)。
2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)
目前的嵌入式教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)均使用的是C51實(shí)驗(yàn)箱,包含了配套的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)。在實(shí)際的教學(xué)過程當(dāng)中,在做基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生也不太理解實(shí)驗(yàn)原理,只是照著實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上一步一步去做。對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解的幫助有限。這也在很大程度上影響了教學(xué)的效果。實(shí)驗(yàn)課中有些雖然能夠起到一定的實(shí)踐和創(chuàng)新學(xué)習(xí)的作用,但是缺少與工程實(shí)際問題相結(jié)合的內(nèi)容,無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)研究興趣,不利于學(xué)生綜合能力的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
將實(shí)驗(yàn)箱中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與智能車制作相結(jié)合,使用理論授課中所講解的智能車制作的實(shí)例,應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)中,可使得理論與實(shí)踐結(jié)合的更加緊密。
例如,A/D、D/A轉(zhuǎn)換的實(shí)驗(yàn),可以讓學(xué)生體驗(yàn)如何將電磁傳感器獲得的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),在程序中分析處理,再將程序中的數(shù)字信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
3引入競(jìng)賽實(shí)踐教學(xué)
為了進(jìn)一步地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、科學(xué)思維能力和綜合分析能力,將知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐當(dāng)中,無疑是最有效的方式??梢詫⒋筚惖募夹g(shù)成果融入到教學(xué)系統(tǒng)中。針對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生,可將整個(gè)車模系統(tǒng)分成幾個(gè)部份。每一個(gè)部分作為一個(gè)綜合的實(shí)驗(yàn)題目,由幾個(gè)學(xué)生共同參與。這樣沒有參加比賽的學(xué)生也能夠吸收和共享比賽的精化。這將極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。
以教師為主導(dǎo),以學(xué)生為主體,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。在教學(xué)過程當(dāng)中,教師的主要工作為布置任務(wù)、積極引導(dǎo)、組織講評(píng)及總結(jié),其余絕大部分的時(shí)間都是學(xué)生在團(tuán)隊(duì)協(xié)作下實(shí)施整個(gè)項(xiàng)目,自行創(chuàng)新,找出問題、解決問題。這樣既鍛煉了學(xué)生的獨(dú)立創(chuàng)新能力,又培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。學(xué)生的主體地位得到了很好的發(fā)揮。
4結(jié)束語(yǔ)
實(shí)踐證明,將競(jìng)賽類成果經(jīng)過優(yōu)化應(yīng)用于廣泛的教學(xué)中,可以用最低的成本、最優(yōu)化的資源使學(xué)生能綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí),從工程實(shí)踐角度去分析問題、解決問題,培養(yǎng)本科生獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)的能力及創(chuàng)新意識(shí)。培養(yǎng)其日后從事科學(xué)、技術(shù)的研究能力,激發(fā)他們?cè)诠ぷ鲘徫簧系膭?chuàng)新與探索潛能,有利于高等教育和軍隊(duì)院校實(shí)踐類教學(xué)的改革,可以為社會(huì)培養(yǎng)出會(huì)動(dòng)腦更能動(dòng)手的高素質(zhì)人才。
參考文獻(xiàn):
[1]袁斌,馬冬梅.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2011,(4):57-59.
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)
1.知道在國(guó)際單位制中力的單位.
2.會(huì)使用彈簧測(cè)力計(jì).
(1)會(huì)觀察彈簧測(cè)力計(jì)的量程和最小刻度.
(2)會(huì)正確使用彈簧測(cè)力計(jì),知道使用前要先調(diào)零.
(3)會(huì)正確讀數(shù)并記錄測(cè)量結(jié)果.
能力目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力及分析問題的能力.
情感目標(biāo)
通過彈簧測(cè)力計(jì)的學(xué)習(xí)和使用,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)精神.
教學(xué)建議
教材分析
教材首先通過項(xiàng)羽與文弱書生力的作用效果的不同,引出“我們就是利用力產(chǎn)生的效果的大小來測(cè)量力的.”
本節(jié)主要講述力的單位和用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量力.教材首先通過文字和插圖說明力是有大小的,因此需要進(jìn)行測(cè)量,可以通過力的作用效果來測(cè)量力的大小.對(duì)于力的單位,課本中只講了牛頓,因?yàn)檫@是國(guó)際單位制中的單位,也是我國(guó)的法定計(jì)量單位.由于初中無法講解牛頓這個(gè)單位是怎樣規(guī)定的,課本中只是給出了單位的名稱、符號(hào),并通過例子使學(xué)生認(rèn)識(shí)1N的力有多大.
教材簡(jiǎn)單介紹了彈簧測(cè)力計(jì)是根據(jù)彈簧受到的拉力越大,伸長(zhǎng)就越長(zhǎng)這個(gè)道理制作的,并通過幾個(gè)插圖說明彈簧秤的構(gòu)造和使用方法.教材重點(diǎn)講解了學(xué)生實(shí)驗(yàn)——練習(xí)正確使用彈簧測(cè)力計(jì).
有關(guān)“彈簧測(cè)力計(jì)”的教學(xué)建議
教師可把彈簧測(cè)力計(jì)發(fā)給學(xué)生讓學(xué)生觀察,也可用大型演示彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行講解.引導(dǎo)學(xué)生觀察彈簧測(cè)力計(jì)的外形和內(nèi)部構(gòu)造;鋼制彈簧、掛鉤、指針及刻度.對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)力的原理可作簡(jiǎn)單的說明:在一定的范圍內(nèi)彈簧的伸長(zhǎng)跟加在它上面的力成正比.即力增大幾倍,伸長(zhǎng)也增大幾倍.講刻度時(shí)應(yīng)該明確單位、零刻度線、每一小格、每一大格所代表的示數(shù)以及彈簧測(cè)力計(jì)的量程.要強(qiáng)調(diào)測(cè)量時(shí)不得超過量程.教師可帶領(lǐng)學(xué)生讀出幾個(gè)演示的數(shù)據(jù).
最后向?qū)W生簡(jiǎn)單介紹其他的測(cè)力計(jì),指出彈簧測(cè)力計(jì)只是測(cè)力計(jì)的一種.
有關(guān)“力的單位”教學(xué)建議
教師可向?qū)W生直接說明國(guó)際上力的通用單位是牛頓,簡(jiǎn)稱牛,要學(xué)生記?。⑼ㄟ^舉例使學(xué)生對(duì)1N的大小形成具體觀念.除了課本中的例子外,還可以補(bǔ)充一些學(xué)生常見的例子,例如一個(gè)中等大小的蘋果對(duì)手的壓力大約是1N;一個(gè)質(zhì)量是40kg的同學(xué)對(duì)地面的壓力大約是400N;還可以讓學(xué)生拿起兩個(gè)雞蛋,感受一下1N的力有多大.至于牛頓這個(gè)單位是怎樣規(guī)定的,就不必講了.
有關(guān)課堂實(shí)驗(yàn)的教學(xué)建議
本實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生學(xué)會(huì)正確使用彈簧測(cè)力計(jì).可先引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材,再按實(shí)驗(yàn)步驟去做.2、3、4、5步都是為了讓學(xué)生多使用幾次彈簧測(cè)力計(jì).實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生認(rèn)真觀察和讀數(shù),把實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來.在做第3、第4步時(shí),要向?qū)W生說明勻速的要求.對(duì)于程度好的學(xué)生,在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上可讓他們思考為什么第3、第4步兩次拉力大小不同,啟發(fā)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題.還可以讓學(xué)生把測(cè)出的自己頭發(fā)拉斷時(shí)的力跟課本中給出的各年齡組的頭發(fā)的數(shù)據(jù)比較,以提高興趣.
本節(jié)后面的“想想議議”問題,可在學(xué)生開始實(shí)驗(yàn)前討論,來回拉動(dòng)幾次掛鉤,可以避免彈簧破殼子卡?。绻麖椈蓽y(cè)力計(jì)使用前指針不指在零位置,應(yīng)進(jìn)行校正.對(duì)程度好的學(xué)生可以提出:除調(diào)零外,有沒有其他的解決辦法.(提示:可以作零點(diǎn)誤差的調(diào)整.)
有關(guān)新課引入的教學(xué)建議
測(cè)量是由力有大小引入的.學(xué)生根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)不難懂得力有大?。處熆梢詼?zhǔn)備一個(gè)拉力器,請(qǐng)男女學(xué)生各一名分別拉,大家觀察.然后引導(dǎo)學(xué)生討論,為什么彈簧伸長(zhǎng)程度是不同的,引出力有大小的區(qū)別.為了準(zhǔn)確地搞清力的大小,就要進(jìn)行力的測(cè)量.并指出在物理學(xué)中是利用力產(chǎn)生的效果的大小來測(cè)量力的.
教學(xué)設(shè)計(jì)示例
師生互動(dòng)活動(dòng)設(shè)計(jì)
組織學(xué)生練習(xí)正確使用彈簧測(cè)力計(jì),會(huì)正確讀數(shù).
課時(shí)安排1課時(shí)
教具、學(xué)具準(zhǔn)備彈簧秤、木塊、長(zhǎng)木板、一根頭發(fā)、拉力器
教學(xué)設(shè)計(jì)示例
(一)引入課題
測(cè)量是由力的大小引入的.學(xué)生根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)不難懂得力有大?。疄榱酥庇^,可以準(zhǔn)備一個(gè)拉力器,請(qǐng)男女學(xué)生各一名分別拉,大家觀察,然后引導(dǎo)學(xué)生討論以下問題:
1.彈簧為什么伸長(zhǎng)了?
2.兩位同學(xué)拉彈簧時(shí),彈簧的伸長(zhǎng)相同嗎?為什么不同?
3.哪位同學(xué)的拉力大?怎么知道他的拉力大?
歸納:拉力使彈簧伸長(zhǎng);拉力大小不同,彈簧的伸長(zhǎng)不同;拉力越大,彈簧伸長(zhǎng)越大.利用彈簧的伸長(zhǎng)可以測(cè)量力的大?。?/p>
由為什么彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度不同,引出力有大小的區(qū)別.為了準(zhǔn)確地搞清力的大小,就要進(jìn)行力的測(cè)量.并指出在物理學(xué)中是利用力產(chǎn)生的效果,主要是力使物體發(fā)生形變的大小來測(cè)量力的.
(二)新課教學(xué)
1.力的單位
教師可直接向?qū)W生說明國(guó)際上通用的力的單位是牛頓,簡(jiǎn)稱牛,要學(xué)生記?。處熆梢詼?zhǔn)備兩個(gè)普通雞蛋,使學(xué)生對(duì)1N的大小形成具體觀念.
除了課本中的例子外,還可以補(bǔ)充一些學(xué)生常見的例子,例如一個(gè)中等大小的蘋果對(duì)手的壓力大約是1N;一個(gè)質(zhì)量是40kg的同學(xué)對(duì)地面的壓力大約是400N;至于牛頓這個(gè)單位是怎樣規(guī)定的,就不必講了.
2.彈簧測(cè)力計(jì)
有了力的單位還不夠,要測(cè)量力的大小還需要有測(cè)量工具.測(cè)量力的工具是測(cè)力計(jì),常用的測(cè)力計(jì)是彈簧秤.
(1)彈簧秤的原理
教師可準(zhǔn)備一個(gè)彈簧,找學(xué)生用不同的力去拉彈簧.
教師講解:我們知道,彈簧受到拉力就要伸長(zhǎng),拉力越大,彈簧伸長(zhǎng)的越長(zhǎng).彈簧秤就是根據(jù)這個(gè)原理制成的.
(2)彈簧秤的構(gòu)造
教師可把彈簧測(cè)力計(jì)發(fā)給學(xué)生讓學(xué)生觀察,也可用大型演示彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行講解.引導(dǎo)學(xué)生觀察彈簧測(cè)力計(jì)的外形和內(nèi)部構(gòu)造;鋼制彈簧、掛鉤、指針及刻度.講刻度時(shí)應(yīng)該明確單位、零刻度線、每一小格、每一大格所代表的示數(shù)以及彈簧測(cè)力計(jì)的量程.要強(qiáng)調(diào)測(cè)量時(shí)不得超過量程.教師可帶領(lǐng)學(xué)生讀出幾個(gè)演示的數(shù)據(jù).
(3)學(xué)生實(shí)驗(yàn):練習(xí)使用彈簧秤
讓學(xué)生先閱讀課本實(shí)驗(yàn)部分,然后按步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并把數(shù)據(jù)記在筆記本上.實(shí)驗(yàn)中教師巡回檢查,及時(shí)解決問題.
彈簧秤的量程:
最小分度:
水平拉木塊的力:
在斜木板上拉木塊的力:
拉斷頭發(fā)的力:
教師在總結(jié)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步講解.同一個(gè)木塊在空中靜止和勻速直線上升時(shí),拉力大小相等.拉著木塊在桌面上勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要的力遠(yuǎn)比拉著它勻速上升時(shí)的拉力小得多.正因?yàn)檫@個(gè)道理,很多沉的東西我們搬不動(dòng),但是可把它推動(dòng).人的頭發(fā)的強(qiáng)度隨人的年齡大小而變,成年人的頭發(fā)強(qiáng)度大,小孩和老人的頭發(fā)強(qiáng)度?。?/p>
最后向?qū)W生簡(jiǎn)單介紹其他的測(cè)力計(jì),指出彈簧測(cè)力計(jì)只是測(cè)力計(jì)的一種.
(三)總結(jié),擴(kuò)展
可適當(dāng)向?qū)W生介紹一些有關(guān)科學(xué)家胡克和牛頓的生平,擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面.
探究活動(dòng)
測(cè)力計(jì)的發(fā)展
【課題】測(cè)力計(jì)的發(fā)展
【組織形式】學(xué)生活動(dòng)小組
【活動(dòng)流程】
提出問題;猜想與假設(shè);制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù);分析與論證;評(píng)估;交流與合作.
【參考方案】
利用網(wǎng)絡(luò)查找相關(guān)信息;調(diào)查市場(chǎng)上測(cè)量力的工具和其使用情況.總結(jié)測(cè)力計(jì)的發(fā)展概況.
【備注】1、寫出探究過程報(bào)告.
2、發(fā)現(xiàn)新問題.
體驗(yàn)力的大小
【課題】體驗(yàn)力不同大小的感覺
【組織形式】學(xué)生活動(dòng)小組
【活動(dòng)流程】
提出問題;猜想與假設(shè);制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù);分析與論證;評(píng)估;交流與合作.
【參考方案】
用測(cè)力計(jì)等工具體驗(yàn)不同力的大小的感覺;調(diào)查市場(chǎng)上測(cè)量力的工具和其使用情況.
關(guān)鍵詞:生物統(tǒng)計(jì)學(xué);統(tǒng)計(jì)思維;應(yīng)用意識(shí)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)44-0191-03
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是利用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理和方法研究生物數(shù)量性狀變化規(guī)律的一門學(xué)科,是應(yīng)用數(shù)學(xué)領(lǐng)域的重要學(xué)科分支[1]。它涵蓋了生物學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計(jì)分析方法的選擇以及統(tǒng)計(jì)結(jié)論的得出與解釋等內(nèi)容。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)不僅廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)和農(nóng)學(xué)等各學(xué)科專業(yè)中,也是現(xiàn)代分子生物學(xué)研究中數(shù)據(jù)分析的重要工具[2]。數(shù)據(jù)分析與處理能力是當(dāng)今生物學(xué)領(lǐng)域科研工作者的必備技能之一,且隨著生物組學(xué)時(shí)代的來臨,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用更加廣泛和深入,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)在高校生物學(xué)課程體系中的位置也愈發(fā)重要,肩負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析技能和科研素養(yǎng)的重要使命。因此,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)已成為我國(guó)高等院校生物科學(xué)類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程,也是廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)必修課。
然而,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程不同于其他的理論基礎(chǔ)課和專業(yè)課,其最大特點(diǎn)是概念抽象、公式復(fù)雜、計(jì)算煩瑣,是一門教師和學(xué)生普遍反映難教、難學(xué)、難懂的課程,這也導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力,難以取得預(yù)期的教學(xué)效果[3]。為此,本文將結(jié)合筆者近年來水產(chǎn)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)實(shí)踐,就如何培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)計(jì)思維能力和應(yīng)用意識(shí)進(jìn)行分析和探討,以期為水產(chǎn)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的教學(xué)提供一定的參考。
一、統(tǒng)計(jì)思維能力培養(yǎng)
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)作為一門工具學(xué)科,是一種思維方法(或統(tǒng)計(jì)思想)在生物學(xué)中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)就是要學(xué)會(huì)利用統(tǒng)計(jì)思想分析問題和解決問題。姚亮等(2015)歸納了四條統(tǒng)計(jì)思想,分別是或然性思想、小概率原理、大概率原理和信息最大化原理。這些統(tǒng)計(jì)思想存在于生物統(tǒng)計(jì)學(xué)理論體系的各個(gè)角落,共同構(gòu)成了統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)科的思想基礎(chǔ)。為此,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的課堂中,教師應(yīng)將核心統(tǒng)計(jì)思想的闡述貫穿于基礎(chǔ)理論知識(shí)講解中,努力幫助學(xué)生理解復(fù)雜統(tǒng)計(jì)理論和方法的思想本質(zhì)。
1.注重核心統(tǒng)計(jì)思想的講解是培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)計(jì)思維能力的首要任務(wù)。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)活動(dòng)中,由于較多的數(shù)學(xué)推理與計(jì)算等難點(diǎn)需要講解,因此會(huì)占用教師較多的授課時(shí)間和精力,從而面臨能力培養(yǎng)難于知識(shí)傳授的困境,這就與“知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)”的高等教育課程基本培養(yǎng)目標(biāo)相違背。另一方面,正是因?yàn)樯锝y(tǒng)計(jì)學(xué)課程較大的教學(xué)與學(xué)習(xí)難度,才更需要學(xué)生掌握核心的統(tǒng)計(jì)學(xué)思想及應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)思想思考問題的思維模式,這樣才有助于學(xué)生更深層次地理解理論性較強(qiáng)的具體統(tǒng)計(jì)理論與方法,并將其靈活運(yùn)用于解決各種實(shí)際科研問題。
舉例來說,若某事件發(fā)生的概率很小,其在一次(或極少次)試驗(yàn)中幾乎不可能發(fā)生,統(tǒng)計(jì)學(xué)上將該事件稱為小概率事件。小概率事件對(duì)應(yīng)的小概率原理是假設(shè)檢驗(yàn)理論的思想基礎(chǔ),幾乎所有假設(shè)檢驗(yàn)的推理均是依據(jù)小概率原理來進(jìn)行的。具體來說,首先假定原假設(shè)成立并進(jìn)行檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算,推導(dǎo)出其為一小概率事件,那么依據(jù)小概率原理則有理由相信原假設(shè)在概率上是不成立的;反之,若無小概率事件的發(fā)生,則無充分理由質(zhì)疑原假設(shè)。顯然,小概率原理是假設(shè)檢驗(yàn)理論最為關(guān)鍵的思想基礎(chǔ)。倘若教師在講授假設(shè)檢驗(yàn)理論之前注重小概率事件原理的講解,便能幫助學(xué)生更好地理解統(tǒng)計(jì)推斷的推理過程和判斷依據(jù)。同樣,注重或然性現(xiàn)象(隨機(jī)性現(xiàn)象)、大概率原理以及信息最大化原理等統(tǒng)計(jì)思想的講解,對(duì)于幫助學(xué)生透徹理解統(tǒng)計(jì)學(xué)基本理論、培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)計(jì)思維能力均具有十分重要的作用。
2.模型構(gòu)建訓(xùn)練及實(shí)例結(jié)合教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)計(jì)思維能力的主要途徑。源于數(shù)學(xué)學(xué)科分支的統(tǒng)計(jì)學(xué)可以理解為對(duì)現(xiàn)實(shí)問題的抽象概括,即現(xiàn)實(shí)統(tǒng)計(jì)問題的模型化表達(dá)。比如,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)中的方差分析將總變異分解為組內(nèi)變異和組間變異兩部分,分別代表誤差和試驗(yàn)的處理效應(yīng),并將生物學(xué)中的各種控制試驗(yàn)采用統(tǒng)一的符號(hào)及線性公式來描述,進(jìn)而計(jì)算統(tǒng)計(jì)量來衡量因素的效應(yīng)值。教學(xué)過程中教師可要求學(xué)生將實(shí)際科研問題中的因素、水平、重復(fù)、組間、組內(nèi)等具體名詞代入方差分析的理論線性模型,反復(fù)開展模型構(gòu)建訓(xùn)練,以加深對(duì)方差分析的理解。再如假設(shè)檢驗(yàn),一般將檢驗(yàn)過程分為“假設(shè)提出”、“選擇及計(jì)算統(tǒng)計(jì)量”、“確定顯著性水平”和“統(tǒng)計(jì)推斷”四個(gè)步驟,而任何實(shí)際問題的假設(shè)檢驗(yàn)分析均可構(gòu)建為由這四個(gè)步驟構(gòu)成的模型。課程講授初期務(wù)必嚴(yán)格要求學(xué)生遵守“四步走”的分析流程,進(jìn)行統(tǒng)計(jì)模型的構(gòu)建訓(xùn)練,不斷增強(qiáng)學(xué)生對(duì)該統(tǒng)計(jì)模型的熟悉程度,這樣做,讓同學(xué)們?cè)诟玫卣莆战y(tǒng)計(jì)學(xué)理論知識(shí)的同時(shí),又培養(yǎng)了其模型思維能力。
實(shí)例結(jié)合教學(xué)是生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)的重要方法,也是模型構(gòu)建訓(xùn)練的重要組成部分。課堂教學(xué)活動(dòng)中,教師可選擇一些貼近生活、科研與生產(chǎn)的實(shí)例來講解抽象的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和模型。比如,筆者在講解假設(shè)檢驗(yàn)理論時(shí),選用水產(chǎn)飼料裝包機(jī)工作是否正常的實(shí)例來講解假設(shè)檢驗(yàn)的基本步驟。首先提出原假設(shè)和備擇假設(shè),講解兩種假設(shè)各自表示的實(shí)際含義;根據(jù)“裝包機(jī)是否工作正常”及“額定標(biāo)準(zhǔn)”確定檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為樣本均值并計(jì)算;確定P值后,做出統(tǒng)計(jì)推斷,并解讀統(tǒng)計(jì)結(jié)論所代表的實(shí)際統(tǒng)計(jì)學(xué)含義。
通過以上模型構(gòu)建訓(xùn)練和實(shí)例結(jié)合教學(xué),將抽象的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論、方法與具體的實(shí)際問題相結(jié)合,達(dá)到化繁為簡(jiǎn)的目的,進(jìn)而提高生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)效果。當(dāng)然,模型訓(xùn)練與實(shí)例結(jié)合教學(xué)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,需要教師投入更多的時(shí)間和精力備課,并循序漸進(jìn)地將其貫穿于整個(gè)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)過程。
3.計(jì)算機(jī)輔助分析訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)計(jì)思維能力的有效措施。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)基本理論往往涉及復(fù)雜的推理和計(jì)算過程,而作為生物專業(yè)的學(xué)生并無必要完全掌握其中的每一個(gè)具體細(xì)節(jié)和過程。從生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的教學(xué)目的來看,基本原理和知識(shí)的講解固然非常重要,但更應(yīng)強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生的生物學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集、分析以及處理技能的培養(yǎng)。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)的最高目標(biāo)是讓學(xué)生從抽象、復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)中解放出來,學(xué)會(huì)利用計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)工具高效地進(jìn)行生物數(shù)據(jù)的分析、處理和解釋。更為重要的是,計(jì)算機(jī)輔助分析過程中的數(shù)據(jù)錄入、統(tǒng)計(jì)方法的選擇與應(yīng)用、適用前提條件的判斷以及結(jié)果的解釋等各環(huán)節(jié)的實(shí)訓(xùn)操作是學(xué)生對(duì)統(tǒng)計(jì)思想、統(tǒng)計(jì)模型的再次復(fù)習(xí)和鞏固,是培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)計(jì)思維能力的有效措施。
二、統(tǒng)計(jì)應(yīng)用意識(shí)培養(yǎng)
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是探討生物學(xué)研究的試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集與整理、分析與推論,并最終從樣本信息中獲取有關(guān)總體的科學(xué)可靠的結(jié)論的科學(xué),是將數(shù)學(xué)方法應(yīng)用于生物學(xué)研究領(lǐng)域的工具學(xué)科,是生物科學(xué)應(yīng)用型人才的必備知識(shí),也是廣大科研工作者從事科學(xué)研究的重要工具和手段。因此,著力培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)和方法的能力、增強(qiáng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力,進(jìn)而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)是生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程教學(xué)的又一目標(biāo)。
1.教材選擇與課程內(nèi)容體系的優(yōu)化。教材是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求的知識(shí)載體,也是教學(xué)最基本的工具,它不僅是教師進(jìn)行教學(xué)的依據(jù),而且是學(xué)生獲取知識(shí)的重要資料。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程主要包括統(tǒng)計(jì)理論知識(shí)和統(tǒng)計(jì)軟件的使用兩部分內(nèi)容,二者相互依存,不可分割。因此,教師應(yīng)結(jié)合課程屬性,選擇統(tǒng)計(jì)理論與實(shí)際學(xué)科相結(jié)合、統(tǒng)計(jì)原理與試驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法與統(tǒng)計(jì)軟件相結(jié)合的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教材進(jìn)行教學(xué)較為合適;同時(shí)選擇若干具有一定實(shí)用性且難易程度、側(cè)重點(diǎn)不同的參考書讓學(xué)生課后參考學(xué)習(xí),以取長(zhǎng)補(bǔ)短,開闊學(xué)生視野。其次,在生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程課時(shí)減少和教學(xué)內(nèi)容增加的現(xiàn)實(shí)背景下,課程內(nèi)容體系的編排和優(yōu)化在兼顧該課程的理論性的同時(shí),更要突出其應(yīng)用性和實(shí)踐性。也就是說要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的難易程度和理論的系統(tǒng)性,合理分配學(xué)時(shí);盡量壓縮復(fù)雜統(tǒng)計(jì)學(xué)定理的證明和公式數(shù)理推導(dǎo)等內(nèi)容,相應(yīng)增加統(tǒng)計(jì)學(xué)基本理論和統(tǒng)計(jì)分析方法及其應(yīng)用的內(nèi)容。
2.加強(qiáng)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué),重視知識(shí)的應(yīng)用性。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展給統(tǒng)計(jì)學(xué)帶來了巨大的變化,它幫助科技工作者擺脫了繁重的手工計(jì)算的麻煩,同時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)在統(tǒng)計(jì)學(xué)中的應(yīng)用,為培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力,提高其綜合素質(zhì)提供了廣闊的空間。因此,教學(xué)過程中應(yīng)適當(dāng)壓縮統(tǒng)計(jì)學(xué)理論的教學(xué)時(shí)間,注重統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件的操作,增加學(xué)生上機(jī)操作時(shí)間。筆者在各基本理論知識(shí)講授完畢之后,開設(shè)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程,講授統(tǒng)計(jì)軟件的使用方法和演示例題的計(jì)算及分析過程;同時(shí),要求學(xué)生結(jié)合實(shí)例,進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件的操作,重點(diǎn)掌握統(tǒng)計(jì)軟件的數(shù)據(jù)錄入、儲(chǔ)存,各種基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)方法的選擇與應(yīng)用、適用前提條件的判斷、結(jié)果的解釋等內(nèi)容。在計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,利用統(tǒng)計(jì)軟件把基本原理與統(tǒng)計(jì)方法的實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來,不僅使復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理工作變得簡(jiǎn)單,而且充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣,從而提高了學(xué)生的統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用能力。
3.合理運(yùn)用案例教學(xué)和專題訓(xùn)練,強(qiáng)調(diào)知識(shí)應(yīng)用性。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象,照本宣科的傳統(tǒng)教學(xué)方法,更會(huì)使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣,不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力,且難以取得良好的教學(xué)效果。案例教學(xué)是實(shí)現(xiàn)以應(yīng)用能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程教學(xué)改革目標(biāo)的一個(gè)重要手段。教師將生物學(xué)領(lǐng)域的科研工作或生產(chǎn)實(shí)踐等案例貫穿到教學(xué)過程中,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)理論知識(shí)對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案制訂、樣品采集與測(cè)量、數(shù)據(jù)收集整理、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析等各個(gè)研究步驟進(jìn)行講解與分析,既增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又培養(yǎng)了學(xué)生的統(tǒng)計(jì)學(xué)思維及統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用能力。教師在案例選擇上,盡量減少陳舊的、與社會(huì)發(fā)展不相適應(yīng)的實(shí)例,及時(shí)增加統(tǒng)計(jì)學(xué)課程呈現(xiàn)的新理論、新方法和新應(yīng)用,將反映專業(yè)發(fā)展最前沿的成果實(shí)例轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生在掌握統(tǒng)計(jì)學(xué)理論的同時(shí)及時(shí)了解專業(yè)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的最新動(dòng)態(tài),與時(shí)俱進(jìn),適應(yīng)專業(yè)發(fā)展的需要,提高學(xué)生的科研素質(zhì)。
專題訓(xùn)練是培養(yǎng)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用能力、達(dá)到從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的又一有效途徑。教師可以將統(tǒng)計(jì)學(xué)課程內(nèi)容分為若干模塊,每一模塊包含若干統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,并分專題講解各種統(tǒng)計(jì)方法和理論在生物學(xué)中實(shí)際應(yīng)用。通過專題訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的思維習(xí)慣,引導(dǎo)學(xué)生合理、科學(xué)地應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,進(jìn)而逐步掌握生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本原理及常用統(tǒng)計(jì)方法。
4.改革考核方式,突出統(tǒng)計(jì)工具的運(yùn)用能力??荚囀歉叩仍盒5囊粋€(gè)重要教育制度,考試成績(jī)是檢驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一項(xiàng)重要指標(biāo)。考核方式的合理與否,決定著教學(xué)效果的好壞以及學(xué)生學(xué)習(xí)積極性能否得到最大限度地調(diào)動(dòng)。目前我國(guó)許多高校的考試制度和考核方式缺乏一定合理性和靈活性,如以閉卷考試為主和限定的考試題型等。就生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程而言,這種考核方式不能真正體現(xiàn)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的本質(zhì)屬性,不能全面考察學(xué)生對(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)原理的掌握及運(yùn)用能力。為此,筆者認(rèn)為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的考核方式應(yīng)實(shí)行考查學(xué)生掌握理論知識(shí)與統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用技能結(jié)合情況的綜合考核方式,將考核成績(jī)分為三個(gè)部分:平時(shí)成績(jī)(占20%,包括課堂表現(xiàn)、出勤率、作業(yè)情況)、理論考試成績(jī)(30%)和上機(jī)操作考試成績(jī)(50%)。閉卷考試命題應(yīng)突出基礎(chǔ)性和實(shí)用性,少出或不出理論性強(qiáng)但無實(shí)際應(yīng)用的偏題,同時(shí)考慮學(xué)生掌握基本知識(shí)的程度及靈活應(yīng)用知識(shí)的能力;上機(jī)操作考試部分是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理、輸入、分析和統(tǒng)計(jì)結(jié)論的獲得等,是考查學(xué)生應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)常用統(tǒng)計(jì)方法的分析運(yùn)用能力。采取閉卷考試和上機(jī)操作考試有機(jī)結(jié)合的考核方式,同時(shí)加大上機(jī)操作的考核比重,既調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,擺脫了單純的應(yīng)試考核模式,又培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和方法解決實(shí)際問題的能力,提升了學(xué)生的統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用能力。
三、結(jié)語(yǔ)
針對(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的屬性和特點(diǎn),筆者認(rèn)為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)既要注重學(xué)生統(tǒng)計(jì)思維能力的培養(yǎng),也要重視學(xué)生統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用意識(shí)的培養(yǎng)。為此,本文探討了培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)計(jì)思維能力的主要途徑和方法,主要包括統(tǒng)計(jì)思想講解、模型構(gòu)建訓(xùn)練與實(shí)例結(jié)合教學(xué)及計(jì)算機(jī)輔助分析訓(xùn)練;同時(shí),本文還從教材選擇與課程內(nèi)容體系的優(yōu)化、加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)、合理運(yùn)用案例教學(xué)和專題訓(xùn)練及改革傳統(tǒng)考核方式等方面闡述了培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用意識(shí)的教學(xué)策略。隨著生物組學(xué)時(shí)代的來臨,科研數(shù)據(jù)分析和處理能力將顯得尤為重要,相信以上教學(xué)方法和策略的應(yīng)用,將會(huì)顯著提高學(xué)生運(yùn)用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力,幫助學(xué)生抓住生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用機(jī)遇。
參考文獻(xiàn):
[1]張力,甘乾福,吳旭.SPSS19.0(中文版)在生物統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用[M].廈門大學(xué)出版社,2013.
【關(guān)鍵詞】小學(xué)自然;物理教學(xué);電化教育;滲透
一、電教媒體原理的滲透
物理學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ),現(xiàn)代化的電教媒體更離不開物理基礎(chǔ)知識(shí)。在物理教學(xué)中,結(jié)合教學(xué)內(nèi)容滲透電教媒體原理教學(xué),有水到渠成之效。如教了凸透鏡成像規(guī)律后,可向?qū)W生補(bǔ)充投影的原理,教師邊講解邊操作,學(xué)生就能深刻理解投影器的成像原理。此外,還可向?qū)W生介紹投影器各個(gè)鏡頭的作用和各部光束的形狀,教師邊分析邊用一塊紙板從投影器玻璃板起,垂直向上移動(dòng),從紙板上可觀察到光束越來越小,到成像鏡頭附近,光束最小最亮,溫度最高,即為會(huì)聚點(diǎn),紙板很快冒煙燃燒起來。這一現(xiàn)象學(xué)生大為驚奇,課堂氣氛頓時(shí)活躍起來。
二、在課堂教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中滲透
電化教學(xué)的優(yōu)越性只有運(yùn)用到課堂教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中,才能表現(xiàn)得淋漓盡致,才能使學(xué)生充分地學(xué)習(xí)。因此,作為中師物理教師首先要認(rèn)真研究電教媒體在課堂教學(xué)中的作用,然后在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中有的放矢地運(yùn)用電教媒體。這樣做既能幫助學(xué)生輕松愉快地學(xué)習(xí)知識(shí),又能為學(xué)生起帶頭作用,起示范作用,使他們從中得到學(xué)習(xí)和鍛煉,為將來熟練運(yùn)用電教媒體進(jìn)行小學(xué)教學(xué)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)與電化教學(xué)相結(jié)合,能創(chuàng)造出更佳的教學(xué)效果。例如,靜電實(shí)驗(yàn)演示。由于靜電壓高,使通常的絕緣體在高壓下成了導(dǎo)體;因靜電量少,電荷很快會(huì)“漏掉”。此外,一般驗(yàn)電器可見度較低,有關(guān)靜電演示,學(xué)生不易觀察清楚。分析了上述原因,我用絕緣性能好的透明度高的有機(jī)玻璃制作了一個(gè)微型投影驗(yàn)電器。結(jié)合投影演示,取得靈敏度高,可見度大的效果,使難以演示的靜電實(shí)驗(yàn)獲得成功。
2.講解概念
有許多物理概念比較抽象,運(yùn)用電教媒體可化抽象為形象,突破難點(diǎn)。例如,“波的干涉”這一概念就是一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)。首先用《振動(dòng)的合成》投影片,從振動(dòng)的合成講解波的疊加和波的不相干性,讓學(xué)生深刻理解波的疊加原理,進(jìn)而用發(fā)波水槽進(jìn)行波的干涉演示(投影到銀幕上,便于全班學(xué)生觀察);在演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,用線疊波紋投影片化動(dòng)為靜,將干涉現(xiàn)象停留在銀幕上,讓學(xué)生仔細(xì)觀察;然后再用《波的干涉原理》投影片講解干涉現(xiàn)象的產(chǎn)生,最后用紅綠兩色互補(bǔ)原理制作的《波的干涉圖樣》投影片來講解穩(wěn)定干涉的條件。這樣學(xué)生就能深刻理解波的干涉的概念。
3.導(dǎo)入新課
運(yùn)用電教媒體烘托課堂氣氛,容易啟發(fā)學(xué)生的積極思維。如教“樂音”一節(jié),用錄音機(jī)播放事先錄制好的樂音和噪聲,能烘托出強(qiáng)烈的氣氛,學(xué)生聽了樂音感到是一種美的享受,聽了噪聲感到是一種折磨。在此基礎(chǔ)上導(dǎo)入新課。
4.復(fù)習(xí)和課堂小結(jié)
電教手段用于復(fù)習(xí)課中,可以重點(diǎn)突出在短時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)地復(fù)習(xí)彼此有關(guān)的物理現(xiàn)象。例如,我利用一張表現(xiàn)光在兩種不同媒質(zhì)界面上所呈現(xiàn)的活動(dòng)投影片,可以復(fù)習(xí)光的反射定律、折射定律、臨界角和全反射現(xiàn)象,另一方面運(yùn)用投影片進(jìn)行復(fù)習(xí)和課堂小結(jié),可幫助理順知識(shí)間的體系,概念之間的聯(lián)系,使學(xué)生達(dá)到概念明、思路清的目的。
5.創(chuàng)設(shè)情境
利用電教媒體創(chuàng)設(shè)情境,可以使學(xué)生有身臨其境之感。例如,聲音傳播產(chǎn)生的多普勒效應(yīng),在課堂上很難用實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)出來,學(xué)生也就很難體會(huì)這一現(xiàn)象。用錄音機(jī)事先錄下火車迎面駛來和背離而去的汽笛聲,在課堂上播放,學(xué)生感到像在火車站臺(tái)上聽到的汽笛聲一樣,再將錄音機(jī)的聲音輸送到示波器上觀察波形疏密的變化,就能獲得較好的效果。
6.進(jìn)行科學(xué)史和愛國(guó)主義教育
學(xué)習(xí)物理不單單是學(xué)習(xí)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的結(jié)論和定律,還要讓學(xué)生了解他們的成長(zhǎng)史和發(fā)明史,以加強(qiáng)思想教育。如近代物理部分,教材介紹到的物理學(xué)家有30多個(gè)。他們對(duì)物理學(xué)都有杰出的貢獻(xiàn),在發(fā)明創(chuàng)造中融入了他們的拼搏和汗水。運(yùn)用錄像或投影、錄音來介紹他們的事跡,能增強(qiáng)藝術(shù)感染力,容易啟發(fā)學(xué)生按照科學(xué)的方法,去學(xué)習(xí),去發(fā)現(xiàn)問題。
我國(guó)在物理科學(xué)技術(shù)方面也有著輝煌的成就,如古代青銅鏡的使用、火箭的發(fā)明、地磁偏角的發(fā)現(xiàn)、指南針的發(fā)明,今天的人造地球衛(wèi)星技術(shù)、火箭發(fā)射技術(shù)、秦山核電站、大亞灣核電站、北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)及標(biāo)志著核技術(shù)水平的中國(guó)環(huán)流器一號(hào)。運(yùn)用錄像介紹這些富有教育意義的事跡,形象生動(dòng),能使學(xué)生深受教育。如講反沖運(yùn)動(dòng)中的火箭原理時(shí),可向?qū)W生播放我國(guó)2號(hào)成功發(fā)送澳星的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)錄。那激動(dòng)人心的場(chǎng)面,能使學(xué)生從心底里發(fā)出:中國(guó)真?zhèn)ゴ螅?/p>
通過以上教學(xué)滲透,在學(xué)生充分認(rèn)識(shí)電教媒體的優(yōu)點(diǎn)和作用的基礎(chǔ)上,結(jié)合小學(xué)教材內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電教設(shè)計(jì)。如在學(xué)生認(rèn)識(shí)到運(yùn)用投影可提高可見度后,教師可結(jié)合小學(xué)自然課本中所講授的靜電現(xiàn)象,固體、液體的熱脹冷縮現(xiàn)象,溫度計(jì)的刻度等微弱現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生進(jìn)行投影設(shè)計(jì)和操作,提高他們運(yùn)用電教媒體的能力。
三、在選修課中滲透
選修課《小學(xué)自然教法研究》是以培養(yǎng)小學(xué)自然教師為主要目標(biāo)的。在這門課中,教師首先要研究電教媒體對(duì)優(yōu)化自然教學(xué)的作用,然后結(jié)合教材內(nèi)容提出具體問題,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究。如講到啟發(fā)式教學(xué)法,我就提出小學(xué)自然“大氣壓力”一課是個(gè)教學(xué)難點(diǎn),指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用電教媒體進(jìn)行啟發(fā)教學(xué),學(xué)生為此設(shè)計(jì)了兩張投影片。第一張投影片畫了地球上空2000~3000米高的大氣,由疏到密,重重壓在地球表面上,壓在一切物體上,形象地說明了大氣的存在和分布特點(diǎn);第二張投影片畫了大氣壓托住細(xì)管里長(zhǎng)長(zhǎng)的水柱、著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn),小細(xì)管沿大細(xì)管上升實(shí)驗(yàn)。用吸管插入封閉的橘子水瓶能抽出橘子水嗎?用此說明大氣壓的存在。學(xué)生看了半信半疑,再用實(shí)驗(yàn)一一演示,學(xué)生對(duì)大氣壓的存在深信不疑。這種投影和演示實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)方法,很好地解決了這一教學(xué)難點(diǎn)。
四、在課外活動(dòng)中滲透
課外活動(dòng)是學(xué)習(xí)物理知識(shí)的廣闊天地,也是學(xué)習(xí)電教知識(shí)的廣闊天地。如舉行優(yōu)化課堂教學(xué)專題講座,舉行錄音、錄像、電影技術(shù)培訓(xùn),舉行電腦操作培訓(xùn),廣泛發(fā)動(dòng)學(xué)生制作投影教具和投影片。
五、在教育實(shí)踐中滲透
教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前往往要先對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、器材、步驟、注意事項(xiàng)等做較詳細(xì)的介紹,并做一些示范。但往往會(huì)出現(xiàn)如下問題:
1注意力分散
在教師介紹實(shí)驗(yàn)器材時(shí)是學(xué)生注意力最不集中之時(shí)。例如在學(xué)生實(shí)驗(yàn)《練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器》時(shí),有的學(xué)生在固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,有的學(xué)生穿紙帶,有的學(xué)生在調(diào)整電源電壓。當(dāng)教師叫學(xué)生回答器材名稱時(shí),因大多數(shù)同學(xué)看不清教師所指部位,所以只是管自己邊看邊摸。又例如有一些學(xué)生開始是聽教師在講,但當(dāng)教師講了如何選擇電源電壓后,就只顧自己動(dòng)手不再聽講了,這種情況在實(shí)驗(yàn)課中是十分普遍的。
究其原因,我們認(rèn)為這是由于信息相互干擾的結(jié)果。當(dāng)教師介紹實(shí)驗(yàn)器材時(shí),由于學(xué)生看不清教師手上的器材,肯定得看自己桌上的器材,這樣的話,學(xué)生接受的視覺信息來自實(shí)驗(yàn)桌上,而聽覺信息來自教師,教師對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)能力就大大下降,出現(xiàn)大量學(xué)生注意力不集中現(xiàn)象也就不奇怪了。由于學(xué)生聽講時(shí)的不認(rèn)真,導(dǎo)致一些學(xué)生在十分基本的知識(shí)點(diǎn)上也要發(fā)生錯(cuò)誤,而聽覺信息來自教師,教師對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)能力就大大下降,出現(xiàn)大量學(xué)生注意力不集中現(xiàn)象也就不奇怪了。由于學(xué)生聽講時(shí)的不認(rèn)真,導(dǎo)致一些學(xué)生在十分基本的知識(shí)點(diǎn)上也要發(fā)生錯(cuò)誤。
2儀器無端損壞
在教師介紹實(shí)驗(yàn)原理時(shí)也是學(xué)生注意力不集中之時(shí)。除了前面所述的由于信息干擾這一原因外,主要原因是因?yàn)榻處熤焕渺o態(tài)的示意圖及板書,講解對(duì)學(xué)生產(chǎn)生的吸引力不及實(shí)驗(yàn)器材對(duì)學(xué)生產(chǎn)生的吸引力大。很多同學(xué)在教師講解實(shí)驗(yàn)原理時(shí)一直在擺弄實(shí)驗(yàn)器材,例如在"測(cè)玻璃的折射率"這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)教師在講解實(shí)驗(yàn)原理時(shí),有不少學(xué)生在擺弄玻璃磚,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)器材無端損壞。
3熱鬧而無序
學(xué)生注意力相對(duì)集中及積極參與是在"儀器安裝及調(diào)節(jié)""操作并記錄數(shù)據(jù)""數(shù)據(jù)分析及處理"這三個(gè)階段。在這三個(gè)階段學(xué)生的積極性雖然很高,但實(shí)驗(yàn)效果并不好,這是因?yàn)橛捎趯W(xué)生在前面幾階段的基礎(chǔ)沒有打好,導(dǎo)致學(xué)生的操作無序,通過實(shí)驗(yàn)操作并沒有達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生良好的操作技能這一目標(biāo)。
針對(duì)以上問題,進(jìn)行了如下的思考與設(shè)計(jì)。
一、變視聽信息相互干擾為協(xié)調(diào)一致
視聽信息相互干擾大大影響了教師對(duì)學(xué)生的控制與引導(dǎo),使開始階段的信息傳輸受阻,降低了課堂教學(xué)的效率,這對(duì)于以動(dòng)作技能為特征的學(xué)生實(shí)驗(yàn)課來說,確實(shí)是一個(gè)致命的問題。
我認(rèn)為在開始講解器材作用與介紹實(shí)驗(yàn)原理時(shí)一定要讓學(xué)生的頭抬起來,為了做到這一點(diǎn),我們認(rèn)為可以用視頻展示臺(tái)將實(shí)驗(yàn)器材放大,這樣學(xué)生既可以看到清晰的儀器,又可以聽教師講解。在實(shí)驗(yàn)原理講解時(shí),力求用生動(dòng)活潑的形式來吸引學(xué)生的注意力。
例如在《練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器》中制作了"打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作原理"的動(dòng)畫。在動(dòng)畫中,交流電的大小與方向的變化通過電流表的指針偏轉(zhuǎn)來表現(xiàn),振片的磁極變化通過與(綠色圃中小學(xué)教育網(wǎng))永久磁鐵對(duì)應(yīng)的顏色變化來反映,打點(diǎn)周期通過周期為0.02s的一個(gè)小時(shí)鐘來表達(dá)。
又如在《測(cè)定玻璃的折射率》實(shí)驗(yàn)時(shí),在操作步驟講解時(shí),由于學(xué)生還沒有實(shí)際看大頭針像的經(jīng)驗(yàn),教師很難用語(yǔ)言把物像"遮擋"及其本質(zhì)講清楚,通過制作動(dòng)畫很好地突破了這一教學(xué)難點(diǎn)。由于動(dòng)畫生動(dòng)形象,所以大大提高了學(xué)生的注意力,整個(gè)學(xué)習(xí)過程十分順利,教學(xué)效率大大提高。
二、用動(dòng)作技能的學(xué)習(xí)規(guī)律指導(dǎo)動(dòng)作技能的學(xué)習(xí)
學(xué)生的動(dòng)作技能是比較缺乏的,具體表現(xiàn)在參加實(shí)驗(yàn)考查時(shí),既便面對(duì)十分簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn),例如"打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用""用萬用表測(cè)電阻"學(xué)生也是手不斷地抖,看一步操作步驟做一步,根本達(dá)不到熟練程度。另外不同組的學(xué)生其操作常常各不相同,經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤的操作方法,例如在《用玻璃測(cè)折射率》這一實(shí)驗(yàn)時(shí),有的學(xué)生用玻璃磚作工具固定大頭針。
究其原因,我認(rèn)為這是由于教師不熟悉動(dòng)作技能的學(xué)習(xí)規(guī)律的緣故。有的教師把動(dòng)作技能的學(xué)習(xí)等同于知識(shí)的學(xué)習(xí),認(rèn)為我己經(jīng)把它講清楚了,你們也就會(huì)了。有的教師由于自己已經(jīng)掌握了動(dòng)作技能,而認(rèn)為動(dòng)作技能的學(xué)習(xí)很簡(jiǎn)單。其實(shí)既使是比較簡(jiǎn)單的騎車、游泳等動(dòng)作技能,哪個(gè)人是一學(xué)就會(huì)的呢?只有通過教師很好的示范作用,(示范的可見性非常重要)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的正確率才會(huì)大大提高,教學(xué)效果及教學(xué)的吸引力大大提高。
三、加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過程及數(shù)據(jù)處理的反饋
研究表明,只有不斷地進(jìn)行反饋,學(xué)生不良的操作行為才能得到糾正。教學(xué)中學(xué)生的操作過程與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理通常得不到及時(shí)反饋,正是由于對(duì)學(xué)生的操作過程缺乏有效的反饋,使得學(xué)生對(duì)自己的操作顯得隨便,正是因?yàn)閷?duì)學(xué)生的操作過程缺乏有效的反饋,學(xué)生常常覺察不到自己操作上存在的錯(cuò)誤與不規(guī)范。
就數(shù)據(jù)處理來說,因?yàn)閷W(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都是記載在實(shí)驗(yàn)冊(cè)中,而且數(shù)據(jù)處理過程中的錯(cuò)誤,在實(shí)驗(yàn)冊(cè)的批改中難以發(fā)現(xiàn),如在打出紙帶后,位移的測(cè)量有的學(xué)生采取分段測(cè)量,驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律中測(cè)量點(diǎn)的選取不同等。
另外,從完成實(shí)驗(yàn)到上交實(shí)驗(yàn)冊(cè)再到教師批改后發(fā)還給學(xué)生,需要一周多時(shí)間,這時(shí)學(xué)生與教師都早已進(jìn)入另一種教學(xué)與學(xué)習(xí)情景,教師對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的抄襲數(shù)據(jù)、湊數(shù)據(jù)的現(xiàn)象也因不能及時(shí)反饋而難以發(fā)現(xiàn)與糾正,既使教師在批改實(shí)驗(yàn)冊(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)并在課堂中加以指出,也會(huì)因事過境遷而使學(xué)生觸動(dòng)不大,這樣長(zhǎng)此以往,學(xué)生肯定無法形成良好的科學(xué)素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:霍爾效應(yīng) 磁場(chǎng) 教學(xué)方案 綜合能力
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-1578(2015)10-0028-01
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是理工科學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后所開設(shè)的一門重要的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)課程,其目的是使學(xué)生養(yǎng)成一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察能力,實(shí)驗(yàn)操作能力,發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力,總結(jié)、歸納和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力,團(tuán)結(jié)協(xié)作精神和創(chuàng)新意識(shí)等。
1 實(shí)驗(yàn)中學(xué)生存在的主要問題[1]
大多數(shù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_,實(shí)驗(yàn)原理不清楚,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟不熟悉,在沒有老師的指導(dǎo)下基本上不能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。另外,在實(shí)驗(yàn)中不能用所學(xué)的物理理論知識(shí)去分析觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和判斷所測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正誤,團(tuán)結(jié)協(xié)作精神和動(dòng)手、動(dòng)腦的能力較差。撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告不規(guī)范,大部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄書,缺乏歸納、總結(jié)能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力等。
2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案的設(shè)計(jì)
為了解決和克服以上存在的問題,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果,設(shè)計(jì)合適的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案是非常重要的。
2.1課外引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)
借助網(wǎng)絡(luò)把要完成該實(shí)驗(yàn)必須掌握的幾個(gè)關(guān)鍵問題上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂。(1)霍爾效應(yīng)法測(cè)螺線管磁場(chǎng)的原理是什么?(2)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度要測(cè)的關(guān)鍵物理量是什么?(3)采用什么方法測(cè)霍爾電壓?讓學(xué)生針對(duì)性的預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn),老師在網(wǎng)上答疑,提高實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的效果。
借助網(wǎng)絡(luò)把實(shí)驗(yàn)儀器的操作使用上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂。拍攝教師介紹使用實(shí)驗(yàn)儀器螺線管磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)儀和螺線管磁場(chǎng)測(cè)試儀測(cè)量霍爾電壓的視頻并上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂,讓學(xué)生身臨其境,這比起只看實(shí)驗(yàn)教材中的圖片和文字介紹更容易讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)儀器的使用。
借助網(wǎng)絡(luò)把預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的樣本上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂。學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后第一次寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告,不知道怎么寫。把預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的樣本上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂以供學(xué)生參考,讓學(xué)生能比較規(guī)范的寫出預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
2.2考查學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的效果
在上課前首先檢查學(xué)生是否按要求完成了預(yù)習(xí)報(bào)告,然后隨機(jī)抽查每個(gè)小組成員對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)中提出的幾個(gè)問題,由每小組學(xué)生共同回答,并作為預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)。這樣有利于促使學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn),提高預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的效果。再者,老師可根據(jù)學(xué)生回答問題的情況、針對(duì)性地對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解和指導(dǎo),提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。
2.3提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
興趣是最好的老師。通過介紹霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用來提高學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)的興趣。
2.3.1霍爾效應(yīng)及其發(fā)展
霍爾效應(yīng)[2]是載流試樣在與之垂直的磁場(chǎng)中由于載流子受洛侖茲力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)而在垂直于試樣和磁場(chǎng)方向的試樣兩個(gè)端面上產(chǎn)生電勢(shì)差的現(xiàn)象?;魻栃?yīng)在不斷的發(fā)展和應(yīng)用,
馮?克利青在極強(qiáng)磁場(chǎng)和極低溫度下發(fā)現(xiàn)了量子霍爾效應(yīng),它的應(yīng)用大大提高了測(cè)量有關(guān)基本常數(shù)的準(zhǔn)確性。科學(xué)家們?cè)?010年的研究中發(fā)現(xiàn)了無需外磁場(chǎng)的量子霍爾效應(yīng)(量子化反?;魻栃?yīng)),這一發(fā)現(xiàn)為低能量耗散的新型電子器件設(shè)計(jì)指出了一個(gè)新的發(fā)展方向。
2.3.2霍爾效應(yīng)的應(yīng)用[3]
利用霍爾效應(yīng)原理制成的霍爾元件是一種磁電轉(zhuǎn)換元件,又稱霍爾傳感器。霍爾傳感器被用在日常生活所用的電器如洗衣機(jī)、錄像機(jī)、電飯煲、電冰箱等中。同時(shí)它在工程技術(shù)和科學(xué)技術(shù)中也有著廣泛的應(yīng)用,如確定半導(dǎo)體的類型、確定載流子的濃度、測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度、測(cè)量電流強(qiáng)度、測(cè)量微小位移、壓力傳感器、車用傳感器、電磁無損探傷、磁流體發(fā)電等?;魻杺鞲衅髟陲w機(jī)、軍艦、航天器、新軍事裝備及通訊中應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。
2.4重點(diǎn)講授,指導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)
用霍爾效應(yīng)法測(cè)螺線管磁場(chǎng)是采用的間接測(cè)量法。教師重點(diǎn)講授是怎樣得出用霍爾效應(yīng)法測(cè)螺線管磁場(chǎng)的原理式B=■ [4]?為什么要采用電流和磁場(chǎng)換向的對(duì)稱測(cè)量法來測(cè)量霍爾電壓[5]?教師邊講邊演示電流和磁場(chǎng)換向的對(duì)稱測(cè)量法測(cè)量霍爾電壓的方法[6]。然后教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)和答疑,并對(duì)學(xué)生所測(cè)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查簽字。
2.5指導(dǎo)學(xué)生撰寫規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告
實(shí)驗(yàn)報(bào)告是在預(yù)習(xí)報(bào)告的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充、修改和完善。它包括實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)誤差討論。把往屆學(xué)生寫得較好的實(shí)驗(yàn)報(bào)告上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂上讓學(xué)生作為參考。教師著重講解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理,培養(yǎng)學(xué)生處理和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。
3 結(jié)語(yǔ)
總之,要提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要采用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段,充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合素質(zhì)和能力。
參考文獻(xiàn):
[1]王本菊.理工科學(xué)生學(xué)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀及其對(duì)策[J].四川師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013第36卷.
本節(jié)課講解燃燒的條件及滅火的原理,是初中階段的一個(gè)教學(xué)重點(diǎn).本節(jié)通過創(chuàng)設(shè)問題情景學(xué)生從生產(chǎn)生活實(shí)際發(fā)現(xiàn)和提出問題老師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)解決問題的方案學(xué)生親自實(shí)施探究方案總結(jié)歸納形成結(jié)論的方法來組織教學(xué).在教師的引導(dǎo)啟發(fā)下充分發(fā)揮學(xué)生的自主性,使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)展學(xué)習(xí)的興趣,體現(xiàn)科學(xué)探究的過程.
二、教學(xué)目標(biāo)
使學(xué)生認(rèn)識(shí)燃燒的條件,知道滅火的簡(jiǎn)單原理和方法,知道遭遇火災(zāi)時(shí)如何自救,增強(qiáng)消防安全意識(shí).通過對(duì)燃燒條件、滅火原理的探究活動(dòng),進(jìn)一步使學(xué)生認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)科學(xué)探究的過程,初步學(xué)會(huì)用探究的方法學(xué)習(xí)化學(xué).能用化學(xué)科學(xué)知識(shí)解釋日常生活中某些燃燒、滅火的現(xiàn)象和原因.
三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
重點(diǎn):燃燒的條件.難點(diǎn):滅火的原理和方法
四、教學(xué)準(zhǔn)備
酒精燈、小木條、小煤塊、蠟燭、坩堝鉗、棉質(zhì)手帕、酒精溶液、燒杯、水、棉花團(tuán)、多媒體課件
五、教學(xué)過程
創(chuàng)設(shè)情景播放篝火,野炊,某住宅起火場(chǎng)面.
火是一種燃燒現(xiàn)象.火能造福人類,但如使用不當(dāng),也會(huì)給人類造成災(zāi)難,為了使火能更好地造福于人類,我們有必要對(duì)燃燒與滅火進(jìn)行一番研究.
設(shè)計(jì)意圖通過創(chuàng)設(shè)情景,激發(fā)學(xué)生探究燃燒本質(zhì)與燃燒條件的興趣.從而激活了課堂,激發(fā)了同學(xué)們的求知欲.
活動(dòng)探究,求索新知
講解同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)氧氣的性質(zhì)時(shí),對(duì)燃燒有了一定的認(rèn)識(shí),那么請(qǐng)同學(xué)們舉出自己學(xué)過或生活中看到過的燃燒事例并與大家交流.
提問根據(jù)以上事例,你能否歸納和描述什么是燃燒?燃燒有什么樣的特征?
學(xué)生歸納燃燒的定義和特征.
設(shè)計(jì)意圖讓學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)與已有的知識(shí)體系.對(duì)燃燒進(jìn)行從感性到理性的再認(rèn)識(shí).
制定方案,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
布置任務(wù)我們的假設(shè)要用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證它是否成立.我們一起來先制定實(shí)驗(yàn)方案,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟.
師生互動(dòng),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案.交流討論,評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的合理性.形成優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案.
設(shè)計(jì)意圖創(chuàng)設(shè)情景,讓學(xué)生自己用科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方式去研究物質(zhì)燃燒所需要的條件.
分組實(shí)驗(yàn),觀察感知
布置任務(wù)教師根據(jù)師生共同制定出的實(shí)驗(yàn)方案,讓學(xué)生自己動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)過程,分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,得出正確結(jié)論.
教師活動(dòng)教師巡視,及時(shí)肯定學(xué)生的正確操作,并糾正學(xué)生的錯(cuò)誤操作,指導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.
學(xué)生活動(dòng)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn).
設(shè)計(jì)意圖讓學(xué)生在實(shí)踐中探索,在活動(dòng)中體驗(yàn),在嘗試中感悟,從而激發(fā)了同學(xué)們對(duì)探究的熱情.
交流總結(jié),得出結(jié)論
布置任務(wù)請(qǐng)同學(xué)們交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)展開討論,形成正確的認(rèn)識(shí).
思考并回答
實(shí)驗(yàn)1結(jié)論:燃燒與物質(zhì)的本性有關(guān),物質(zhì)必須有可燃性才能燃燒.
實(shí)驗(yàn)2結(jié)論:可燃物的燃燒需要氧氣.
實(shí)驗(yàn)3結(jié)論:可燃物的燃燒必須達(dá)到燃燒所需要的最低溫度.
設(shè)計(jì)意圖使學(xué)生掌握科學(xué)探究的一般過程讓學(xué)生形成對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的處理分析能力.
魔術(shù)表演燒不壞的手帕.
提問手帕怎么燒不壞呢?
介紹幾種不同物質(zhì)的著火點(diǎn).
提問為什么不同的物質(zhì)點(diǎn)燃方式不一樣?
學(xué)生思考并回答不同物質(zhì)的著火點(diǎn)不同.
設(shè)計(jì)意圖創(chuàng)設(shè)問題情境,讓學(xué)生利用所學(xué)的新知解決實(shí)際問題.
改進(jìn)實(shí)驗(yàn),深入探索
提問這三個(gè)條件是否缺一不可?還是滿足一個(gè)就可以? 讓我們來用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.觀看視頻,白磷在水中的燃燒.
提問開水中的白磷為什么不能燃燒?后來補(bǔ)充了什么條件,開水中的白磷燃燒起來了?
小結(jié)燃燒的三個(gè)條件必須同時(shí)滿足,可燃物才能燃燒.
設(shè)計(jì)意圖通過視頻激發(fā)學(xué)生解決問題的興趣,從而加深對(duì)燃燒條件的理解.
展火三角,鞏固新知
教師及時(shí)展示“火三角”,強(qiáng)調(diào)必須同時(shí)滿足三個(gè)條件,缺一不可.
設(shè)計(jì)意圖強(qiáng)化新知.為滅火原理作好理論準(zhǔn)備.
過渡任何事情都是一分為二的.燃燒在造福人類的同時(shí),也有用火不當(dāng)和失控而引起的災(zāi)難.
通過展示一組火災(zāi)圖片,顯示出大火的無情和慘痛,從而引出滅火的必要.
點(diǎn)拔根據(jù)燃燒所需三個(gè)條件,我們?cè)鯓訙缁鹉兀?/p>
學(xué)生活動(dòng)觀看,感受.反推理解新知,思考得出結(jié)論:滅火就是破壞燃燒的條件!
設(shè)計(jì)意圖引導(dǎo)學(xué)生辯證看事情,掌握原理,知識(shí)就能造福人類.讓學(xué)生學(xué)會(huì)逆推法,從而獲得新認(rèn)識(shí).
師生互動(dòng),一顯身手
場(chǎng)景教師給出指定的器材,讓同學(xué)們嘗試用不同的方法熄滅燃著的蠟燭.然后交流、討論得出其滅火所用原理.
遷移運(yùn)用老師出示滅火事例,學(xué)生選擇合理方法,指出其原理.
設(shè)計(jì)意圖通過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐,拓展了視野,培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)散思維能力.體現(xiàn)從書本知識(shí)回歸生活的教學(xué)理念.
提問討論萬一發(fā)生火災(zāi)時(shí),你應(yīng)采取什么措施?介紹火災(zāi)自救辦法.
設(shè)計(jì)意圖提出問題讓學(xué)生利用所學(xué)的新知識(shí)解決實(shí)際問題.將所學(xué)綜合運(yùn)用于自身生活中.
消防安全,防患未然
播放視頻介紹幾種常見的滅火器的滅火原理和滅火范圍.認(rèn)識(shí)一些與消防有關(guān)的圖標(biāo).聯(lián)系生活,思考應(yīng)當(dāng)在哪些地方張貼這些圖標(biāo).
設(shè)計(jì)意圖觀看視頻,拓展視野,了解各種滅火器的使用方法,掌握基本的消防知識(shí).
六、教學(xué)反思
【關(guān)鍵詞】媒體運(yùn)用 化學(xué)教學(xué) 學(xué)生發(fā)展
中學(xué)教學(xué)要大力開展以創(chuàng)新為主的素質(zhì)教育,這已成為廣大教育工作者的共識(shí),教育的改革必然落實(shí)到教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革上,媒體作為一種手段在落實(shí)教學(xué)任務(wù)和培養(yǎng)學(xué)生能力方面已經(jīng)顯示出其強(qiáng)大的生命力,在課堂教學(xué)中實(shí)施媒體運(yùn)用是一個(gè)很好的突破口。
一、輔助教學(xué)之媒體,越直觀越好
在教學(xué)中,對(duì)于媒體的選擇,首先應(yīng)根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容而定,但是在具體的課堂教學(xué)中,如果選擇的媒體太多太復(fù)雜,花時(shí)太長(zhǎng),那么很難完成教學(xué)任務(wù)。因此,媒體的選擇只要能夠說明問題,越簡(jiǎn)單、越直觀越好。例如:在講金剛石和石墨是同素異形體這一內(nèi)容時(shí),利用模型展示,使學(xué)生很直觀地看到金剛石和石墨的物理性質(zhì)差異很大的原因是碳原子的排列不同而引起的,這樣可提高學(xué)生的空間結(jié)構(gòu)的想象能力,使得原來看似枯燥的內(nèi)容也能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生能夠積極地參與到你的教學(xué)之中,真正成為學(xué)習(xí)的主人。
二、實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ),是一種最重要的教學(xué)媒體
化學(xué)教學(xué)過程中離不開實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)理論,掌握實(shí)驗(yàn)操作技能,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)素質(zhì)必不可少的過程。特別是在課堂教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)以其真實(shí)性、直觀性,給學(xué)生第一手感情材料,任何模擬、比喻、描述,都必須基于實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,幫助學(xué)生理解教材內(nèi)容,從而提高課堂效果。因此在日常的化學(xué)教學(xué)中加大了實(shí)驗(yàn)力度?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)由于要求各不相同,所以在授課時(shí)采用不同的教學(xué)方式。
1、巧妙地安排色彩強(qiáng)烈、變化明快的小實(shí)驗(yàn),引入新課
學(xué)生往往對(duì)色彩強(qiáng)烈的實(shí)驗(yàn)有很強(qiáng)的好奇心,利用這個(gè)“奇”,可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使他們?cè)敢鈪⑴c到你的教學(xué)之中。如九年級(jí)化學(xué)中,在講緒言這一節(jié)內(nèi)容時(shí),增加幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)。清水變牛奶,牛奶又變清了;白紙自燃;釘在黑板上的白紙上出現(xiàn)了“學(xué)好化學(xué)課”五個(gè)大紅字等。把學(xué)生情緒高漲的引入了化學(xué)的自由天地,為新課教學(xué)奠定了良好的基礎(chǔ)。又如在引入氧化還原反應(yīng)時(shí),演示用擦亮的銅絲加熱,表面發(fā)黑,生成氧化銅,現(xiàn)在這黑色的氧化銅能不能再變紅色的銅?學(xué)生急于知道能還是不能?學(xué)起來當(dāng)然有勁啦!學(xué)生容易被新異的現(xiàn)象或內(nèi)容所吸引,這是好奇心理,可激發(fā)他們的求知欲,使得在新課教學(xué)中學(xué)生樂于參與到你的教學(xué)中,激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。
2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不同,采用不同實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法
(a)先演示后講授
在演示實(shí)驗(yàn)課中采用先演示后講授的方法,這種方法可通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察啟發(fā)學(xué)生積極思維,引導(dǎo)學(xué)生分析討論,得出結(jié)論來獲得新的知識(shí),但這種實(shí)驗(yàn)一定要現(xiàn)象明顯,學(xué)生觀察后不易發(fā)生誤解才可以通過先演示后講授的方式進(jìn)行。例如:在講氫氧化鈉和二氧化碳能否發(fā)生反應(yīng)時(shí),由于這兩者反應(yīng)沒有明顯的現(xiàn)象,學(xué)生很難判斷是否反應(yīng),而且課本上的實(shí)驗(yàn)方法很難操作。所以,在實(shí)驗(yàn)時(shí)一改以往的方法,把二氧化碳?xì)怏w收集在塑料瓶中,將氫氧化鈉溶液放人塑料滴管中,中間加橡皮塞密封,上課時(shí)讓一名學(xué)生將氫氧化鈉溶液滴入盛有二氧化碳的塑料瓶中,同時(shí)不斷搖動(dòng)使氫氧化鈉與二氧化碳充分接觸,結(jié)果塑料瓶縮小了,然后請(qǐng)學(xué)生分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因,最終學(xué)生清楚的了解其中的化學(xué)反應(yīng):2 NaOH+CO2Na2CO3+H2O,這樣學(xué)生容易理解又使學(xué)生記憶深刻。
(b)邊演示邊講授
有的演示實(shí)驗(yàn)可以采用先演示后講授,但也有不適合的。對(duì)于那些難度不大說服力又很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)采用邊演示邊講授揭示的方法。如:二氧化錳催化作用的實(shí)驗(yàn),如果用三支試管分別裝KCIO3,MnO2及KCIO3和MnO2的混合物,輪流加熱,試驗(yàn)放氧氣的程度,這樣做比較繁瑣,現(xiàn)改用丁形管試驗(yàn),邊演示邊講授,操作時(shí)先將丁形管豎起,先加少量KCIO3待它完全落到試管底部,然后將試管放平,用小藥匙向試管平直部分放少量MnO2,然后邊演示邊講解。先用酒精燈加熱二氧化錳,用帶火星木條接近,觀察不到有何變化。說明二氧化錳受熱未發(fā)生什么反應(yīng),沒有氧氣放出。然后將酒精燈移到氯酸鉀處加熱,待KCIO3加熱到熔化時(shí)(400度以上),用帶火星的木條試驗(yàn)有氧氣放出。然后停止加熱,這時(shí)用帶火星木條接近,木條不能復(fù)燃,說明溫度已低于氯酸鉀的分解溫度,因此沒有氧氣放出。這時(shí)立即將試管放直使二氧化錳落到氯酸鉀中,木條立即劇烈燃燒起來,這說明二氧化錳的催化作用。用一支丁型管做二氧化錳催化作用的實(shí)驗(yàn),操作簡(jiǎn)便,對(duì)比明顯,邊演示邊講解,教學(xué)效果極佳。
三、利用錄象輔助教學(xué)真實(shí)可信
對(duì)于一些較復(fù)雜、有危險(xiǎn)、要求高、時(shí)間長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn),不適合在課堂上演示,則可拍成錄象,在課堂上播放。這樣既保證了實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性和直觀性,又便于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,同時(shí)也提高了課堂教學(xué)密度。例如在講碳不完全燃燒產(chǎn)生一氧化碳這一反應(yīng)時(shí),可以聯(lián)系到煤爐里的化學(xué)反應(yīng),但許多同學(xué)從沒看到過煤爐,如果把煤爐燃燒情況拍成錄象在課堂上播放,學(xué)生一下子就對(duì)煤爐中如何產(chǎn)生一氧化碳產(chǎn)生極大的好奇心理和興趣。
四、運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件模擬化學(xué)反應(yīng)原理
慧墻”。
近日,上海市科協(xié)將“科普智慧墻”送到17個(gè)區(qū)縣的部分社區(qū),是為了讓更多的人走近科學(xué),體驗(yàn)科學(xué)的樂趣,揭開科學(xué)的神秘面紗,從而提升社區(qū)居民的科學(xué)素質(zhì)。該項(xiàng)目也是上海市科協(xié)推進(jìn)社區(qū)科普益民計(jì)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。
在游戲中體驗(yàn)科學(xué)
石泉街道的張先生最近時(shí)常帶著兒子去社區(qū)文化中心,他說:“那里裝上了‘科普智慧墻’,讓兒子去玩玩,看看和課本的知識(shí)有什么區(qū)別,還挺有意思的?!?/p>
“科普智慧墻”展板是在一塊砧板大小的纖維板上,通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)的形式展現(xiàn)原本枯燥的物理、數(shù)學(xué)、地理、天文等知識(shí)。讓科學(xué)走近百姓,以實(shí)現(xiàn)科學(xué)與公眾的對(duì)話。像前面提到的“人體發(fā)電”實(shí)驗(yàn)就是通過雙手接觸展板上的銅板和鋅板,接通電源后,在電流表顯示出產(chǎn)生電流的大小。通過實(shí)驗(yàn)可以觀察到,不同的人發(fā)電量不同,手的潮濕程度對(duì)電流大小也有影響,手與金屬板接觸面積也會(huì)影響電流的大小。通過一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)就把一連串有關(guān)電流的知識(shí)交代明白了,在充滿趣味性的游戲過程中普及了科學(xué)知識(shí),體驗(yàn)了科學(xué)方法。
科普試點(diǎn)顯實(shí)效
作為第一批試點(diǎn)單位的浦東新區(qū)濰坊社區(qū),安裝“科普智慧墻”已有近一年的時(shí)間。社區(qū)居民王阿姨邊玩著實(shí)驗(yàn)展板,邊對(duì)記者說:“這些裝置掛在墻上挺新鮮的。很多科普知識(shí)我們略知一二,但是你讓我說我又說不上來,現(xiàn)在做做實(shí)驗(yàn),看看原理還是能學(xué)點(diǎn)知識(shí)的,科學(xué)好像沒有想象的那么神秘?!?/p>
“科普智慧墻”展板有別于以往的科普畫廊和科普電子屏,它更注重互動(dòng)性和趣味性。展板面積不大,而且比較薄,一般可懸掛在走廊的墻壁上,不會(huì)影響人們正常通行,適合社區(qū)室內(nèi)場(chǎng)地緊張的現(xiàn)狀。值得一提的是,“科普智慧墻”不但適用于中心城區(qū),更適用于郊區(qū)。該項(xiàng)目在某種程度上相當(dāng)于一個(gè)小型科技館,有益于向更多人群普及科學(xué)知識(shí)。
吸收民意再創(chuàng)新
“這個(gè)實(shí)驗(yàn)真的不錯(cuò),但是對(duì)我們老年人來說,如果加點(diǎn)生活常識(shí)方面的內(nèi)容那就更好了。”一位社區(qū)居民提出了自己的建議。
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