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学校部门

《高中物理可视化的教学策略研究》结题报告

作者:

张杰

来源:

访问量:

2015-11-27

目录

第一章 绪论

1.1研究的背景和价值

1.2概念界定

1.2.1可视化

1.2.2视觉表征和知识可视化

1.2.3物理教学可视化

1.3研究的现状

1.4研究的问题

1.5研究的方法

{C}第二章{C}理论基础

2.1信息加工理论

2.2双重编码理论

2.3多媒体学习理论

2.4知识管理理论

2.5脑科学理论

2.6图示理论

第三章 高中物理可视化策略

3.1高中物理教与学的分析

3.2高中物理教学可视化的整体实施策略

3.3高中物理哪些地方亟需可视化

3.4高中物理可视化手段

3.5高中物理教学可视化工具软件

{C}第四章{C}高中物理可视化实践

4.1物理复习案例

4.2物理实验教学实例

4.3物理习题教学实例

4.4 物理思想方法教学案例

4.5可视化教学应注意的问题

第五章 总结与展望

参考文献:

第一章 绪论

1.1研究的背景和价值

背景:《国家中长期教育改革和发展纲要》中强调“学校工作重点集中到强化教学环节、提高教育质量上来。”如何提高课堂教学质量,根据美国哈佛商学院有关研究人员的分析资料表明,人的大脑每天通过五种感官接受外部信息的比例分别为:味觉1%,触觉1.5%,嗅觉3.5%,听觉11%,以及视觉83%。所以,提高课堂教学的质量可以从教学可视化的角度研究。

新课程基本理念:在课程实施上注重自主学习,提倡教学方式多样化。高中物理课程应促进学生自主学习,让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式,帮助学生学习物理知识与技能,培养其科学探究能力,使其逐步形成科学态度与科学精神。物理教学可视化研究是对新课标中提倡的教学方式多样化的一种积极的探索。

华师一附中着力培养学生的四种关键能力——批判性思维能力、有效沟通能力、数字化能力和生活能力。物理教学可视化研究是对有效沟通能力和数字化能力的有益尝试。

现状及问题:

高中物理是高中理科(自然科学)基础科目之一。高中物理与初中相比难度加大,具有以下特点:1. 知识深度加深。将由定性讨论进入定量计算,如力和运动的关系、动能概念、电磁感应、核能等。2. 知识广度范围扩大。学习很多初中未学过的新内容,如力的合成与分解、牛顿万有引力定律、动量定理、动量守恒定律、光的本性等。3. 知识应用能力提高。

学校开设有计算机课,但学生的学科学习与计算机工具没有融合,学生的学习对工具的利用还处于计算器水平。

学校有传统实验,也有一部分DIS实验和仿真实验。但大部分老师对实验的重视不够,对DIS实验只有在上公开课时才会去用。中学物理老师对Matlab等工具软件能运用的不多。

物理教学可视化的过程就使高中物理课程应广泛引入信息技术,让学生用计算机处理和分析实验数据;用信息技术来改变学习的方式;用网络技术来拓宽学生的视野。高中物理应将科学的思维能力的培养列为重点。具有较强的理性思维的学生,一般都表现出较强的创造性和开拓性。现行的高中物理课程运用数学主要体现在解题上,面太窄。应该更加关注如何运用数学建构物理概念和模型,建立物理运动的方程,认识物理现象的本质,分析和处理物理实验的数据上。物理学习可视化提供了实践上述能力的载体。

 

目的、意义(为什么研究?价值是什么?解决什么问题?)。

物理教学可视化探索符合新课标的要求。新课标对高中物理应培养的技能有1)培养实验技能。2)培养信息的收集、传递和处理技能。3)培养科学思维能力。4)培养运用数学工具解决物理问题的能力。

在物理教学中利用现代教育技术构建新的教学模式,改善物理教学环境,优化物理课堂教学,增强学生学习兴趣,使物理教学直观化,将抽象问题“具体化”,动态过程“可视化”,空间想象“立体化”,微观现象“宏观化”和实验数据处理“实时化”,提高效率。增强学生分析和处理问题的能力

 

1.2概念界定

1.2.1可视化:

“可视化”来源于英文“visualization”,其中“visual”意为“视觉的、形象的、可见的”。把抽象的事物或概念转化成形象的图形呈现均称作“可视化”

 

1.2.2视觉表征和知识可视化:

“视觉表征”来源于英文“visual representation”。视觉表征指人类将抽象的东西以视觉化的方式再现和表述。“视觉表征主要研究视觉符号意义,探讨其如何表现现象,以及观看者如何理解图像等问题”。

 “知识可视化”是一个新的研究领域,它是在科学计算可视化、数据可视化和信息可视化三者基础上发展起来的。所有能表现和传输复杂理解的图解化手段均为知识可视化。2009年赵国庆提出了知识可视化定义:“知识可视化指的是研究怎么样运用视觉表征改进两个或两个以上人之间复杂的知识创造和传递的学科”

1.2.3物理教学可视化:

物理教学可视化包括:1.利用低成本小实验呈现物理现象和规律。2.利用计算机开展数字化实验和仿真实验。3.利用计算机将数字信息变为直观的、以图形图像信息表示的、随时间和空间变化的物理现象或物理量呈现在学生面前,使他们能够观察、模拟和计算。

1.3研究的现状

在中国知网上搜索与可视化教学有关的文章大概有以下数据

Mathematic软件在大学物理问题数值模拟中的应用举例

中国药科大学理学院

韩永胜 杨宏新 马军

Matlab在电路分析教学中的应用

 

2015 /

11-27

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