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一、引言
物理是一门实验的学科,可以说,离开了实验就没有物理学的发展。但是传统的实验课受到时间和考试制度的限制,一堂实验课学生动手的时间有限,更不可能自由发挥,甚至创新实验。课外的时间,学生也不可能再接触到这些实验。这样很不利于学生的动手能力和物理思维的培养。本文旨在论述网络环境下物理实验教学模式,提高实验教学质量和管理水平,提高学生的动手能力。
目前,只有在高校才有自己的网络实验室专题网站。网络环境下的物理实验教学模式大致可以分为:物理实验专题网站,实验类网络课程,远程控制物理实验,等等。
二、各种网络环境下的物理实验教学模式分析
物理实验专题网站,一般由高校的实验室或实验中心建立,是物理实验网络资源的门户。它包括实验室(中心)的情况介绍,实验室(中心)的先进仪器介绍,发布各种通知,提供实验内容及讲义的下载,提供相关网络系统或网上资源库,提供教师上课视频,等等。
实验类网络课程是在开放、协作的教育思想和教学理论指导下的基于Web的课程,其学习过程具有交互性、共享性、开放性、协作性和自主性等基本特征。将网络用于实验的辅助教学,为实验者提供有关近代物理实验课程的讲解、仪器介绍、网上仿真实验、相关资源等。这样可以克服传统实验对时间和空间的限制。
远程控制物理实验教学是用户通过连接互联网的计算机远程操作实验室现场的仪器,在异地完成原本必须在实验室内进行的实验。操作者通过实验室的服务器来实时控制实验室的真实仪器并调节参量,摄像机将实验室现场的情景远程传输给操作者,实验的数据直接反馈到操作者的计算机上。
物理实验专题网站,只能为实验者提供相应的信息,无法让实验者动手操作,不能给实验者感性的认识。远程控制物理实验教学虽然可以让学生操作仪器,但是成本太高。所以,以上几种网络环境下的物理实验教学模式最适合于中学物理教学的只有实验类网络课程。
三、实验类网络课程网站的设计思路
网络课程在学习信息的制造、贮存和传递方面有着特别的优势,它克服了传统课堂教学受时间、空间限制的问题,既为学生提供了完全个性化的学习环境,又为协作化学习提供了强有力的支持,逐步成为现代教育的重要组成部分。学生进入网站,即可以进行课程的学习,包括所选实验的实验目的、实验原理、实验内容、实验装置的图解介绍和仿真实验。通过学习以及仿真实验的操作,可以实现学生对所学实验原理的初步了解,对实验仪器的初步认识,为学生进入实验室进行真实的实验操作做好准备。物理实验网络课程还可以提供大量的相关资源,对于所选的实验,学生可以获得相关最新的前沿动态、相关的论文资料等,使学生更加深入地了解该实验,有助于提高学生的实验兴趣。此外,在网络课程中还可以加入讨论交流模块,学生可以通过登录站内的BBS和同学、老师讨论实验相关的问题,进行在线答疑和思考。
针对上述设计原则,将网络课程网站分为两个模块:用户模块,管理员模块。用户通过用户模块进行用户注册登录,登录成功后可浏览实验项目,查看实验的详细资料,了解实验步骤,进行实验,与在线教师或同学交流。管理员模块主要对用户信息进行管理,可查看用户注册和删除不需要的用户信息;添加、删除、修改实验项目及内容;对学生提出的问题进行解答。
整个实验系统的设计可用下面的框图表示。
在网络课程中学生进行的实验主要由flash、vb等软件编写,它们具有体积小、编程简单、交互性强等特点,能够较好的实现实验的仿真和模拟。同时还可以设计一些开放性的实验,由学生自己设计一些实验,这种软件模拟实验的方法既培养了学生的能力,又节省了实际操作的成本。
四、结语
网络课程中的实验多数会自动显示结果,很少需要操作,而实际的实验仪器设备需要经过多次反复使用才能熟练掌握。如果操作方法不正确,仪器将不能正常工作,甚至损坏;不正确的测量方法或读数方法,还会直接影响实验结果的准确性。仿真实验的条件相对理想,很少遇到故障,实验容易顺利进行;而实际的实验会由于各种原因,产生各种各样的实际问题,使得实验不能顺利进行。
所以,这种方法在实验教学中起辅助作用,不能替代传统的实验教学,学生要获得实际动手能力,必须接受传统的实验教学。通过踏踏实实做一些实际的实验,掌握正确的测量方法,积累解决实际问题的经验,从而提高实际动手能力和解決实际问题的能力。
物理是一门实验的学科,可以说,离开了实验就没有物理学的发展。但是传统的实验课受到时间和考试制度的限制,一堂实验课学生动手的时间有限,更不可能自由发挥,甚至创新实验。课外的时间,学生也不可能再接触到这些实验。这样很不利于学生的动手能力和物理思维的培养。本文旨在论述网络环境下物理实验教学模式,提高实验教学质量和管理水平,提高学生的动手能力。
目前,只有在高校才有自己的网络实验室专题网站。网络环境下的物理实验教学模式大致可以分为:物理实验专题网站,实验类网络课程,远程控制物理实验,等等。
二、各种网络环境下的物理实验教学模式分析
物理实验专题网站,一般由高校的实验室或实验中心建立,是物理实验网络资源的门户。它包括实验室(中心)的情况介绍,实验室(中心)的先进仪器介绍,发布各种通知,提供实验内容及讲义的下载,提供相关网络系统或网上资源库,提供教师上课视频,等等。
实验类网络课程是在开放、协作的教育思想和教学理论指导下的基于Web的课程,其学习过程具有交互性、共享性、开放性、协作性和自主性等基本特征。将网络用于实验的辅助教学,为实验者提供有关近代物理实验课程的讲解、仪器介绍、网上仿真实验、相关资源等。这样可以克服传统实验对时间和空间的限制。
远程控制物理实验教学是用户通过连接互联网的计算机远程操作实验室现场的仪器,在异地完成原本必须在实验室内进行的实验。操作者通过实验室的服务器来实时控制实验室的真实仪器并调节参量,摄像机将实验室现场的情景远程传输给操作者,实验的数据直接反馈到操作者的计算机上。
物理实验专题网站,只能为实验者提供相应的信息,无法让实验者动手操作,不能给实验者感性的认识。远程控制物理实验教学虽然可以让学生操作仪器,但是成本太高。所以,以上几种网络环境下的物理实验教学模式最适合于中学物理教学的只有实验类网络课程。
三、实验类网络课程网站的设计思路
网络课程在学习信息的制造、贮存和传递方面有着特别的优势,它克服了传统课堂教学受时间、空间限制的问题,既为学生提供了完全个性化的学习环境,又为协作化学习提供了强有力的支持,逐步成为现代教育的重要组成部分。学生进入网站,即可以进行课程的学习,包括所选实验的实验目的、实验原理、实验内容、实验装置的图解介绍和仿真实验。通过学习以及仿真实验的操作,可以实现学生对所学实验原理的初步了解,对实验仪器的初步认识,为学生进入实验室进行真实的实验操作做好准备。物理实验网络课程还可以提供大量的相关资源,对于所选的实验,学生可以获得相关最新的前沿动态、相关的论文资料等,使学生更加深入地了解该实验,有助于提高学生的实验兴趣。此外,在网络课程中还可以加入讨论交流模块,学生可以通过登录站内的BBS和同学、老师讨论实验相关的问题,进行在线答疑和思考。
针对上述设计原则,将网络课程网站分为两个模块:用户模块,管理员模块。用户通过用户模块进行用户注册登录,登录成功后可浏览实验项目,查看实验的详细资料,了解实验步骤,进行实验,与在线教师或同学交流。管理员模块主要对用户信息进行管理,可查看用户注册和删除不需要的用户信息;添加、删除、修改实验项目及内容;对学生提出的问题进行解答。
整个实验系统的设计可用下面的框图表示。
在网络课程中学生进行的实验主要由flash、vb等软件编写,它们具有体积小、编程简单、交互性强等特点,能够较好的实现实验的仿真和模拟。同时还可以设计一些开放性的实验,由学生自己设计一些实验,这种软件模拟实验的方法既培养了学生的能力,又节省了实际操作的成本。
四、结语
网络课程中的实验多数会自动显示结果,很少需要操作,而实际的实验仪器设备需要经过多次反复使用才能熟练掌握。如果操作方法不正确,仪器将不能正常工作,甚至损坏;不正确的测量方法或读数方法,还会直接影响实验结果的准确性。仿真实验的条件相对理想,很少遇到故障,实验容易顺利进行;而实际的实验会由于各种原因,产生各种各样的实际问题,使得实验不能顺利进行。
所以,这种方法在实验教学中起辅助作用,不能替代传统的实验教学,学生要获得实际动手能力,必须接受传统的实验教学。通过踏踏实实做一些实际的实验,掌握正确的测量方法,积累解决实际问题的经验,从而提高实际动手能力和解決实际问题的能力。