運用多媒體提升實驗教學(xué)有效性的研究摘要在潛心研讀課程標準和教材、細心揣摩學(xué)生認知規(guī)律的基礎(chǔ)上，從六個方面(“即六化”)開發(fā)出多媒體介入實驗教學(xué)的課程資源；采用“四個模塊、八個環(huán)節(jié)”的課堂教學(xué)方法檢驗上述課程資源的有效性；追蹤連續(xù)三年（2007年-2009年）學(xué)生考試成績，證明運用多媒體提升實驗教學(xué)的有效性。主題詞多媒體實驗教學(xué)有效性一、研究背景1．山窮水盡疑無路課程改革的基本要求是為學(xué)生創(chuàng)造一個探究性學(xué)習(xí)的氛圍。而目前存在的突出問題是缺乏理想的教學(xué)媒體，尤其是在學(xué)習(xí)新知識時，我們不能為學(xué)生提供探究知識發(fā)生、發(fā)展過程的研究對象,大部分學(xué)生對新知識沒有真正理解。后續(xù)練習(xí)則是做多錯多，浪費了大量的時間和精力。鏡頭（1）聲音是怎樣產(chǎn)生的？人又是如何聽到聲音的？初二的學(xué)生睜大明亮的雙眼，滿懷好奇走進物理學(xué)科的殿堂，他們在課堂上欣賞了錄音機放出的天籟般的音樂后，急切地想知道“聲源振動的樣子，人耳接收聲波時鼓膜在干什么”？而我們根本就沒有幫助學(xué)生自主探究的實驗設(shè)施。學(xué)生只能草草地翻翻課本，機械地記憶各種條款似的結(jié)論?？粗鴮W(xué)生黯然失色的樣子，筆者的心情越加沉重！如果讓學(xué)生大腦中已經(jīng)燃起的求知火花就此熄滅，我們真是愧對學(xué)生。鏡頭（2）燒開水時壺嘴噴出的“白煙”是什么？與空中彌漫的“白霧”、蒸汽機車頭上不斷冒出的“白煙”相同么？怎樣觀察它們的形成過程？而學(xué)生只能看到“水的沸騰實驗”不斷產(chǎn)生“白煙”、蓋住燒杯口的玻片上的“白霧、白汽”，不可能觀察到它們的形成過程——液化。筆者原來的做法也是先介紹氣體是透明的，能夠看見的“白煙、白霧、白汽”是細小的水珠。學(xué)生迫于教師的權(quán)威只好唯唯諾諾地往大腦里塞進教師的結(jié)論，但在解釋具體問題時往往不假思索地沖口而出：“水蒸氣”。練得越多，錯得越離譜。其原因是多數(shù)人都頑固地把“白煙、白霧、白汽”看成“水蒸氣”。大量的無效活動還為后面學(xué)習(xí)分子動理論設(shè)置了相當(dāng)大的認知障礙。2．柳暗花明春事深鏡頭（3）2009年10月1日國慶閱兵式中，空中加油機和受油機翱翔藍天的畫面，將靜態(tài)的、聊無生趣的文字陳述演變?yōu)榧尤诵牡乃查g。鏡頭（4）小孔成像的課本圖示是理想化的實驗，初2010級4班學(xué)生自己制作了儀器，由于塑料薄膜不平，不容易觀察到蠟燭的像，實驗可見度差，學(xué)生沒興趣。而互聯(lián)網(wǎng)上搜索到的小孔成像的視頻能夠讓學(xué)生注意力高度集中，迅速形成直觀、生動的記憶表象；面對生動、直觀的場景大多數(shù)學(xué)生可以自主猜測到：小孔成像的原因——光沿直線傳播。3．源頭活水清如許“有效性”就是實驗教學(xué)的“源頭活水”：即在最短的時間內(nèi)，投入最少的人力、物力，讓學(xué)生獲得最多的、有用的信息，給學(xué)生自學(xué)、創(chuàng)新、鍛煉的機會，解放學(xué)生的學(xué)習(xí)力。從知識與技能，過程與方法，情感、態(tài)度、價值觀三個維度上獲得比較好的實驗教學(xué)效果。二、理論依據(jù)1．建構(gòu)主義理論建構(gòu)主義理論認為，雖然學(xué)生學(xué)習(xí)的知識都是前人已經(jīng)建造好的，但是對學(xué)生來說仍然是全新的、未知的，需要每個人再現(xiàn)類似的創(chuàng)造過程來形成；而在實際情境下或通過多種媒體創(chuàng)設(shè)的接近實際的情境下進行學(xué)習(xí)，可以利用生動、直觀的形象有效地激發(fā)聯(lián)想，喚醒長期記憶中有關(guān)的知識、經(jīng)驗或表象，第1頁共7頁從而使學(xué)習(xí)者能利用自己原有認知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)知識與經(jīng)驗去同化和順應(yīng)當(dāng)前學(xué)習(xí)到的新知識，賦予新知識以某種意義，即用學(xué)生自己的活動對人類已有的知識建立起自己正確的理解。2．學(xué)生認知特征長期生活在電視和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的學(xué)生，普遍喜歡生動的學(xué)習(xí)對象，對抽象的文字符號、數(shù)學(xué)運算有一種本能的畏懼，他們獲取信息的渠道偏向圖文并茂、淺顯易懂的電子類讀物，不喜歡單一的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)符號的運算；不僅缺乏從具體到抽象，從圖畫到符號的抽象思維能力，更沒有把文字和符號轉(zhuǎn)換成形象化場景的意識和手段。大量的教學(xué)實踐表明：多媒體教學(xué)可以在較低的學(xué)生的認知能力、動手能力和較高的實驗要求之間搭建一個逐級而上的通道。3．多媒體定義：用戶通過計算機來控制或操縱的兩種或多種媒體的集合，能同時獲取、處理、編輯、存儲和展示兩個以上不同類型信息媒體的技術(shù)，它將文本、圖形、動畫、靜態(tài)視頻、動態(tài)視頻、聲音等媒體結(jié)合，借鑒各種媒體的優(yōu)勢，形成一種在功能上更完善的體系。作用：提供虛擬現(xiàn)實，多角度、多層次地將一些枯燥、抽象的概念、復(fù)雜的變化過程和運動形式展示給學(xué)生，提供多種感官的綜合刺激，使學(xué)習(xí)者身臨其境，強烈感知并能動手操作虛擬現(xiàn)實中的各種對象，減輕學(xué)生認知負擔(dān)，豐富學(xué)生的想象力。同時節(jié)省真實訓(xùn)練與考試所需要的人力、物力、財力，并能夠讓訓(xùn)練和考試形式多樣化，提升實驗教學(xué)的有效性。三、改革措施實驗不是表面上的熱熱鬧鬧，而是要盡可能地引導(dǎo)學(xué)生深層次地參與，積極推進學(xué)生的認知構(gòu)建。因此，在實驗教學(xué)中，筆者堅持運用多媒體提升實驗教學(xué)的有效性。1．預(yù)則立——設(shè)計是提升實驗教學(xué)有效性的前提（1）首先，把握實驗的總輪廓，制定教學(xué)目標。物理實驗分為基本儀器的使用和探究物理規(guī)律兩類。在教學(xué)設(shè)計時，明確每一類實驗的缺陷，找準需要運用多媒體彌補、強化的內(nèi)容。同時，深入研究多媒體的特點，確定使用多媒體的內(nèi)容、方式、時間、地點，把多媒體用在該用的地方。如初二的“溫度計”中運用動畫課件模擬液體柱的運動過程，就是將學(xué)生容易忽略的液體柱上升、下降的現(xiàn)象放大、減慢。初三的“量筒”的使用時，特別引導(dǎo)學(xué)生觀察液面的升降，啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想到溫度計的液體柱上升、下降的現(xiàn)象。強化被排開的液體導(dǎo)致液面上升，其體積就是上升的液體柱的體積，為學(xué)習(xí)“探究阿基米德原理”奠定基礎(chǔ)。（2）其次，明確運用多媒體后檢測實驗教學(xué)效果的內(nèi)容。如在學(xué)習(xí)“重力”時筆者用幾分鐘時間播放教學(xué)光盤中構(gòu)建“重心”的動畫場景，引導(dǎo)學(xué)生明確“重力集中作用點”的物理意義，理解“等效”的物理思想。教學(xué)實踐表明，大部分學(xué)生在分析杠桿受到重力的時候會有意識地找重心，減少了學(xué)生做題時出錯的次數(shù)，節(jié)約教師評講時間。多媒體提升實驗教學(xué)的有效性的基本教學(xué)方法：四個模塊、八個環(huán)節(jié)模塊1問題①實驗——提供整體輪廓、真實的過程、現(xiàn)象②多媒體——凸現(xiàn)放大、減?。粶p慢、加快；拓展、定格的內(nèi)容2猜想③學(xué)生運用自己的語言提出自己的問題④多媒體再現(xiàn)學(xué)生需要猜想的內(nèi)容3實驗⑤演示或?qū)W生自主探究⑥多媒體彌補、強化、實驗的缺陷；再現(xiàn)重要現(xiàn)象、過程4提煉⑦運用多媒體展示探究過程，把科學(xué)方法變成可操作的程序性方法。⑧學(xué)生運用可操作的程序性方法解決實際問題2．情景生——“六化”是提升實驗教學(xué)有效性的基礎(chǔ)好的教學(xué)設(shè)計需要有好的載體和表現(xiàn)形式。筆者從六個方面（即“六化”）把多媒體和實驗內(nèi)容結(jié)合起來，提升實驗教學(xué)的有效性。第2頁共7頁（1）化無為有把教材上根本沒有辦法用實驗探究、演示的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成多媒體的模擬實驗，幫助學(xué)生運用視覺、聽覺觀察、理解實驗過程?！景咐?】“聲音的形成、傳播、接收”教學(xué)片斷內(nèi)容容量方式過程多媒體使用原因、設(shè)計思想時間學(xué)生收獲聲源的振3個多媒新課播放FLASH動畫課件，運一節(jié)課時課堂上學(xué)生自主構(gòu)建、動、聲波的知識體的的問用多媒體模擬聲波形成的的5分鐘存儲“聲源、聲波、人耳特點、人耳點模擬題模同時鼓膜振動、人聽到聲音接收聲波時鼓膜的振接收聲波實驗塊的情景。學(xué)生沉浸在清脆悅動”的動作表象理解“聲時鼓膜的耳的鈴鐺聲中欣賞著大屏源、聲波“的物理意義課振動、回聲幕上搖動的鈴鐺、像水波一后學(xué)生運用多媒體自己樣擴散的聲波、振動的鼓膜感悟“回聲”的意義（2）化有為無正確使用測量工具，迅速讀取合理的實驗結(jié)果是實驗教學(xué)有效性的重要保障。怎樣在有限的課堂教學(xué)時段內(nèi)，既充分展示測量工具的結(jié)構(gòu)、原理、使用方法，又給學(xué)生以充足的時間進行實際操作？多媒體的使用可以取得事半功倍的教學(xué)效果?！景咐?】運用多媒體提升實驗操作測試復(fù)習(xí)的有效性內(nèi)容容量方式過程多媒體使用原因、時間學(xué)生收獲設(shè)計思想基本物理測7個基多媒復(fù)習(xí)課的實驗、提煉模多媒體示范正確的動4節(jié)學(xué)生有充足的量工具的原本儀器體做塊在模擬實驗和真實實作模式，強化測量工具課時時間和空間，理、使用；20個考模擬驗過程中，讓學(xué)生自行的使用技能；教師運用嚴格按照考試中考實驗操試項目實驗思考、選擇自己薄弱的數(shù)碼相機拍攝記錄典要求實際操作考試項目實驗和某個試驗環(huán)節(jié)，型問題，仔細分析學(xué)生作，節(jié)約操作盡量暴露各種認知、操的問題及其原因，突破時間，提高效作的問題難點率和成績（3）化靜為動面對許多概念，學(xué)生只知其然，不知其所以然。如學(xué)生只會背誦“力臂”的文字內(nèi)容，遇到實際問題卻束手無策。運用多媒體活化教材，對實驗事實進行更深入的分析；結(jié)合科學(xué)方法解釋實驗現(xiàn)象之間的新的因果關(guān)系，提取概念內(nèi)涵?！景咐?】利用數(shù)學(xué)知識背景：“點到直線的距離”建構(gòu)“力臂”概念內(nèi)容容量方式過程多媒體使用原因、設(shè)計思想時間學(xué)生收獲力臂一個多媒新課的實驗、提煉模塊運用辯證法中內(nèi)外因有機聯(lián)系的一節(jié)理解支點到知識體做運用多媒體凸現(xiàn)有杠思想，啟發(fā)學(xué)生：如何將杠桿的課時力的作用線點模擬桿、力、力臂組成的不外因——力和內(nèi)因——支點聯(lián)系的10的距離反映實驗同的直角三角形起來？分鐘力對杠桿轉(zhuǎn)運用多媒體展示最大把學(xué)生自己的推斷變成可以觸動的影響迅力臂→支點到力的作摸、觀看、記憶的生動的場景速判斷杠桿用點的距離及最小力學(xué)生離開具體的實物后仍然可以類型再現(xiàn)實驗，節(jié)約時間和空間（4）化動為靜許多實驗只是讓學(xué)生短時間內(nèi)亦步亦趨的機械操作，效果較差。筆者的辦法是把這些實驗轉(zhuǎn)化成多媒體學(xué)件，讓學(xué)生在電腦上反復(fù)演練，建構(gòu)新知。第3頁共7頁【案例4】探究“阿基米德定律”內(nèi)容容量方式過程多媒體使用原時間學(xué)生因、設(shè)計思想收獲阿基一個多媒新課的實驗、提煉模塊浮力與物體排開一節(jié)強化了米德基本體做借助二力平衡的知識，學(xué)生自己找出重力、拉的液體的體積關(guān)課時自主構(gòu)原理原理模擬力、浮力的平衡方程。系、與排開的液體的20建阿基實驗用知識的同化點V排把新知識F浮主動置入到認的重力的關(guān)系，是分鐘米德原知結(jié)構(gòu)（力）中去，與原有概念（重力）建立學(xué)生力學(xué)認知結(jié)理的探聯(lián)系構(gòu)的缺陷，把探究究過程F浮=G排過程和方教師展示習(xí)題，學(xué)生運用教師自己制作的多媒多媒體學(xué)件，讓學(xué)法，得體課件，多次演練上述實驗過程引導(dǎo)學(xué)生進一生帶回家，自己在出習(xí)題步理解：V排決定彈簧測力計的讀數(shù)。自己做受電腦上反復(fù)演練，答案力圖，列出力的平衡方程，尋找答案。拓展教學(xué)時空（5）化繁為簡用數(shù)碼相機拍攝到學(xué)生探究平面鏡成像時，把兩支蠟燭都點燃，其原因是：學(xué)生沒有真正理解實驗?zāi)康摹獙ふ姨撓瘛⑻骄课锵耜P(guān)系，就盲目地機械操作，導(dǎo)致了實驗教學(xué)無效。【案例5】探究凸透鏡成像的規(guī)律內(nèi)容容量方式過程多媒體使用原時間學(xué)生收獲因、設(shè)計思想凸透一個規(guī)多媒體讓學(xué)生自己運用多媒體學(xué)學(xué)生在真實的一節(jié)運用三條特殊光線繪制鏡成律、一個模擬實件反復(fù)作出四個像，從物實驗中找不到課時不同的像；對程度比較好像的基本作驗、完成距變，導(dǎo)致像距、像的特等大的像不容的20的學(xué)生點撥：如果物、像規(guī)律圖方法光路圖征變的因果關(guān)系中歸納出易自主歸納出分鐘的“角色”互換，光路圖如凸透鏡成像的規(guī)律。成像規(guī)律何？進一步理解“光路可在電腦上運用三條特殊光逆”的物理意義。節(jié)約課線繪制不同的像堂實驗時間（6）化簡為繁運用多媒體彌補教材的缺陷，在立足文本的基礎(chǔ)上超越文本，更豐富、更立體化地獨特地把握文本?！景咐?】凸現(xiàn)宏觀和微觀的聯(lián)系內(nèi)容容方過程多媒體使用原時學(xué)生收獲量式因、設(shè)計思想間微觀粒子動4多運用無限分解法（課本“摔碎玻學(xué)生大腦中沒有一挖掘出實驗（天平態(tài)場景和物個媒璃杯”實驗背后蘊涵的物理思微觀粒子運動的節(jié)測量質(zhì)量、量筒測體狀態(tài)、物知體想），啟發(fā)學(xué)生領(lǐng)悟：物體有更場景，教材上也只課量體積）測量物體態(tài)變化的因識模小的微粒構(gòu)成，并且知道大小有3個簡單的圖時密度的物理意義：果關(guān)系。質(zhì)點擬微粒的作用和尺寸運用多媒體片。學(xué)生在學(xué)習(xí)和的密度間接反映微觀量、體積、實播放微觀粒子運動的場景，彌解決質(zhì)量、體積、20粒子的種類和排列密度驗補教材缺陷——微觀粒子動態(tài)密度問題時，沒有分狀況感悟運用宏觀場景和物體狀態(tài)、物態(tài)變化的明確的研究對象鐘量表達微觀量的物因果關(guān)系理思想《學(xué)記》曰：“道而弗牽則和”，“六化”的最終目的是讓實驗探究成為學(xué)生的一種精神需求而不是一種外界壓力，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和內(nèi)心體驗，使學(xué)生從“受逼”的學(xué)習(xí)狀態(tài)中解放出來。變“要我學(xué)”為“想探究”。第4頁共7頁3．存于心——運用是提升實驗教學(xué)有效性的保障教學(xué)有法而無定法。在教學(xué)中達到“六化之妙，存乎于心”的境界是提升實驗教學(xué)有效性的保障。（1）解放學(xué)生，激活主體初中學(xué)生對文字、數(shù)字的抽象思維能力還很薄弱。筆者始終堅持與學(xué)生對話，用學(xué)生的視角審視教材，運用多媒體提升他對書面語言（文字、數(shù)字）的理解與使用，使文本對學(xué)生產(chǎn)生實際意義。如學(xué)習(xí)“摩擦力”時，先運用多媒體的視聽場景激活學(xué)生對“彈力”、“相對運動”的思考，使學(xué)生具有意義學(xué)習(xí)的心向，再提取記憶中已有知識經(jīng)驗進行重組、轉(zhuǎn)換，對新信息進行重新建構(gòu)，提煉出產(chǎn)生“摩擦力”的四個條件。（2）把握節(jié)奏，控制時間給學(xué)生主動求知、自我發(fā)展的自由，就必須合理分配課堂教學(xué)時間。如讓學(xué)生有足夠的時間自主運用多媒體探究“凸透鏡成像規(guī)律”。而動畫“聲音的形成、傳播、鼓膜的振動”則只能在短時間內(nèi)播放完畢，讓學(xué)生得到強烈的視覺、聽覺刺激后，有回味、思考的時間。（3）隨時反思，筆耕不輟深入思考教學(xué)細節(jié)是否從六個方面運用多媒體提升了實驗教學(xué)有效性？如為了探究“彈性形變是產(chǎn)生彈力的原因”，請學(xué)生自己動手研究彈簧，數(shù)碼相機記錄下學(xué)生成功的瞬間，幫助學(xué)生獲得自主的尊嚴，學(xué)生非常歡迎。堅持把自己的得失梳理成文，不僅關(guān)注專家和同行的剖析，還在各級刊物上發(fā)表、參與交流學(xué)術(shù)。不斷地取長補短，促使自己掌握更加豐富的多媒體知識。四、研究成果1．教學(xué)觀的轉(zhuǎn)變筆者堅守一個真諦：教育是喚醒每個學(xué)生自我改變、主動發(fā)展的意識，解放其內(nèi)在的求知渴望、學(xué)習(xí)力量的有效途徑。運用多媒體提升實驗教學(xué)有效性可以用極大的耐心和智慧培養(yǎng)學(xué)生的自我反省、自我構(gòu)建的能力，帶給學(xué)生巨大的獨立思考、探索知識、克服困難的內(nèi)在的思維快樂。2．教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變理解和運用知識是實驗教學(xué)必須完成的任務(wù)。沒有運用的教學(xué)，就是失敗的教學(xué)。筆者的做法是：3．教師的成長教師教的活動與學(xué)生學(xué)的活動從來都是共處于矛盾的運動中。一方面，教師通過教學(xué)設(shè)計組織對學(xué)生啟發(fā)、引導(dǎo)、釋疑，以自身的教學(xué)品質(zhì)、人格力量影響和教育學(xué)生，使學(xué)生得到良好的發(fā)展；另一方面，學(xué)生在積累和提高的基礎(chǔ)上，不斷產(chǎn)生新問題、新要求，促進教師繼續(xù)學(xué)習(xí)，以不斷更新的知識滿足學(xué)生的不斷發(fā)展。教師以教的力量作用于學(xué)生學(xué)的力量，以教的引動，激發(fā)學(xué)生學(xué)的動力；以學(xué)生的學(xué)的動力觸發(fā)教的不斷更新，以學(xué)的信息反作用于教師教的設(shè)計。運用多媒體提升實驗教學(xué)的有效性的實踐是教師個體快速成長的最好途徑。第5頁共7頁4．學(xué)生的成長附表：2007—2009年全體學(xué)生與實驗班學(xué)生中考理科綜合、實驗操作成績一覽年級參考人數(shù)理科綜合優(yōu)生實驗操作優(yōu)生綜合總分優(yōu)生人數(shù)百分比人數(shù)百分比人數(shù)百分比2007總?cè)藬?shù)39711528.9713534.0012431.23實驗班*51*17*33.33*33*64.71*19*37.252008總?cè)藬?shù)3999824.5614837.0914837.09實驗班*43*14*32.56*29*67.44*17*39.532009總?cè)藬?shù)2724416.1718367.289434.56實驗班*66*19*28.79*46*69.69*29*43.94說明：數(shù)字前面帶“*”者為實驗班①單科優(yōu)生：單科得分≥單科總分值的80%；綜合總分等級≥A5為優(yōu)生。②比較表中數(shù)據(jù)可以看出：在長時間運用多媒體提升實驗教學(xué)有效性的教學(xué)實踐的熏陶下，實驗班相比對照班“探究意識好、探究能力強”。③實驗班實驗操作考試優(yōu)生率、理科綜合考試的優(yōu)生率隨著課題研究的深入有逐年提高的趨勢。教育不是要去塑造學(xué)生，它只是提供外因。運用多媒體營造實驗探究的氛圍，明確研究對象，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新問題、新現(xiàn)象，依據(jù)科學(xué)方法尋找新現(xiàn)象之間的本質(zhì)聯(lián)系，自主建構(gòu)物理概念、規(guī)律，并且能夠靈活運用，就提升了實驗教學(xué)的有效性。短短的幾分鐘，“看似尋常最崎嶇，成如容易卻艱辛”。參考文獻吳國平.從課程人的社會責(zé)任談起[J]《上海教育科研》2008.0232~33上海:《上海教育科研》雜志社B.A.蘇霍姆林斯基.第一次學(xué)新教材［C］//杜殿坤《.給教師的建議》.30~32修訂版.北京：教育科學(xué)出版社.1984.06第二版.趙才欣.論教材的有效研究與有效使用[J]《上海教育科研》2008.01.10~13