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虚拟仪器技术(Virtual instrument)就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来,世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节,从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间,并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连,分析数据以获取实用信息,共享信息成果,有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:谈小学科学教学中虚拟仪器的应用相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘 要】虚拟仪器是计算机自动化测控技术发展的产物,它不仅在工业过程中有广泛的应用,在小学教学尤其是科学实验课堂中也具有良好的应用前景。学校教育的宗旨是为培养有创新能力的优秀人才。但在目前教育形式下,由于教学实验设备周期及资金投入有限,学校教育还未实现最终目的。虚拟仪器在教学中的应用,改善了传统的实验教学方法,有效地强化了实验教学的效果。
学校教育是为不断进步的社会培育人力资源的重要模式。教育宗旨是为现代企业输送具备“信息素养”、能以信息技术改造传统工业、进行技术创新和高新技术引入的综合性人才。创新精神与创造性实践能力是教育的关键。实践教学是能力培养的重要环节,是人才培养质量的重要保证。现实中,基于教学仪器设备使用周期及资金投入所限,校园实验室配置大多滞后于当前先进科技。实验条件的改善是人才培养所面临的主要问题。计算机科学与微电子技术的发展,为现代化实验室建设提供了可行性。虚拟仪器技术的引入从根本上解决了实验室建设巨额投资与仪器设备使用周期所带来的滞后效应,对改善小学实验教学条件及效果会起到事半功倍的作用。
在对集成化、数字化、智能化电子仪器需求越来越迫切的形势下,计算机技术、仪器技术和通讯技术相结合,产生了具有里程碑意义的新一代仪器――虚拟仪器。虚拟仪器其基本思想是利用计算机管理仪器,组织仪器系统,将传统仪器中某些硬件电路由软件实现,进而逐步代替仪器完成某些功能,如数据采集、分析、显示和储存等。即实现软件代替硬件。
回顾电子仪器的发展大约经历了4代:模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。模拟仪器基本结构为电磁机械式;数字化仪器以数字形式显示输出结果;智能仪器内嵌微处理器,既能自动测试又有一定的数据处理功能;虚拟仪器是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物。虚拟仪器利用计算机的图形能力和数值处理功能,建立图形化的虚拟仪器面板,在屏幕上虚拟出与传统仪器相似的显示面板,用户通过操作这台计算机,就像操作一台自己专门设计的传统电子仪器一样。它打破了仪器功能只能由生产厂家定义、用户无法改变的模式,虚拟仪器还可跟计算机同步发展,不断升级自身功能,特别适合教学、科研与生产制造部门,是仪器产业发展的重要方向。
虚拟仪器归纳起来包括硬件系统(如图1)和应用软件系统两大部分。
虚拟仪器核心思想是把本来需要硬件或电路实现的技术软件化、虚拟化,最大限度地降低系统成本,增强系统功能与灵活性。虚拟仪器软件包括从低层到高层的三部分,如图2所示。
虚拟仪器是计算机自动测控技术发展的产物,它不仅在工业过程中有广泛的应用,在普教中也具有良好的应用前景。重点是对小学科学实验的开发与应用。小学教师可以在NI LabVIEW的帮助下,通过指导学生进行实际操作,向学生生动地展示科学、技术、工程以及教学方面的概念和理论。LabVIEW可以轻松快速的搭建起数据录入、机器人驱动或者分析信息的程序。最新推出的LabVIEW由NI公司与塔夫茨大学工程教育与实践中心联合开发。
由于虚拟仪器建立在有限的硬件基础上,通过软件实现仪器的各种功能,在某些方面与传统仪器有明显的区别,详见表1。
与传统仪器比较,虚拟仪器所具有的优势主要表现在以下几个方面:
(1)智能化程度高,处理能力强。
高性能处理器、高分辨率显示器、大容量硬盘存储器和丰富的软件资源,这些配置突破了传统仪器在数据处理、显示和存储方面的限制,极大增强了仪器的功能,特别是数据分析、图形显示等更受到使用者的青睐。
(2)重复使用性强
应用虚拟仪器,相同的基本硬件可构造多种不同功能的测量仪器。与计算机网络连接,还可使多个用户同时利用一台仪器进行数据测量。
(3)具有很高的灵活性
虚拟仪器用户能够按照自己的需要来选用传感器、仪器的接口方式,开发自己的应用软件。
虚拟仪器技术应用于小学科学实验,不是我们熟知的多媒体课件,而是计算机自动测量控制技术与传统小学科学实验的整合,它继承了传统实验最可贵的真实性,并具备了传统实验无法企及的可视性、兼容性、可扩展性、交互性等特点。当前,虚拟仪器技术应用于小学科学实验崭露头角,已显示出强大的生命力。虚拟仪器在小学教学中的应用广泛,现举例如下:
(1)小学科学声现象教学中,对于声音的产生,尤其是乐音的三要素的理解,学生刚开始学习有一定的难度。在教学中,使用大量实验,充分调动学生的视觉、听觉等感官参与,可以提高学生学习的兴趣,加深对科学概念和过程的理解。在教学中可以采用在电脑的声卡话筒接口外接麦克风或笔记本自带的麦克风,运行虚拟仪器软件,敲击音叉,观察声音波形的疏密和振幅的大小,体会声音是物理的振动产生的,加深理解乐音的响度、音调和音品是由哪些因素决定的。
(2)在小学电学、热学部分,学生对电流方向,热传导方向的理解是有一定难度的。运行虚拟仪器程序,能让学生直观看见这一现象。
(3)在天体运行教学中,对地球内部运动引起地形的变化,以及火山、地震现象无法做演示实验。研究者应用自制虚拟仪器较好地解决了这个问题。在教学地球自转,公转,八大行星运行等教学中,而且可视性太差,无法现实观测到,虚拟实验室就能直观的演示这一现象。
(4)在教学生命科学时,有些实验无法直观演示,如食物的旅行主要去了口腔、食管、胃、小肠和大肠。这些器官的主要特征和功能是怎样的呢?通过虚拟实验就很好的演示了整个过程。 (5)华中师范大学的魏开平老师研究开发的中小学数字化虚拟仪器系统,该系统完成了中小学实验设备和仪器的数字化过程,采用虚拟现实技术将中小学数学、物理、化学等学科相关知识存入数据库中,结合中小学的教学需要完成各种虚拟的实验。
(1)真实性:真实,客观,可信度高。
真实,是科学实验的生命。用计算机模拟现实过程的虚拟实验之所以经常收到批评,很大的原因在于虚拟实验的非真实性。例如,我们常见的单摆、弹簧振子可见显示的振子周期是由课件设计者随意选定,且可以持续作为无阻尼振动到电脑关机。又例如教学摩擦力大小时,使用者只需改变小车质量或拉力的数值,就可以看到设计者事先设定的结果,没有意外且毫厘不差。这些都让辛勤而诚实的设计者和使用者在学生面前心绪气短,更谈不上以这些课件为工具让学生开展研究性学习。
(2)经济性:低成本,兼容性好,实现多媒体教学资源共享。
目前,工业级的虚拟仪器价格昂贵,科学实验教学虚拟仪器产品化程度不高,功能不够理想,从长远看,虚拟仪器是经济的。据估算工业用虚拟仪器成本只有传统仪器的二分之一,随着技术进步,成本将进一步降低。另外,基于PC平台的虚拟仪器具有良好的兼容性,充分共享已有的多媒体教学资源,使用方便且成本低廉。例如一款基于声卡的虚拟仪器,如图3所示,以PC声卡为采集数据的硬件设备,使用者几乎不花钱就可以获得一台音频信号发生器、一台数字交流万用表和音频示波器。实验中还可以把软件拷贝给有家庭电脑的学生做课外研究,取得很好的教学效果。
(3)可存贮性:实验数据经PC存贮,重复利用提高效率。
将新课教学中获得的实验数据存贮在PC中,运用PC强大的数据处理能力能够方便地进行图像等处理。在后续课或复习课中可以调出PC中实验数据,重现新课的实验。
可存贮性还给虚拟仪器带来便于交流、便于发布实验结果、便于远程教学的实现等优点。
(4)丰富教学内容。
我国小学科学实验教学比较薄弱,教学方式和方法单调呆板,学生对 实验的醒悟不大。采用虚拟仪器过程中,使用计算机,可丰富实验内容,加深不同学科间的交流和渗透,更新教学方法,激发学生的学习兴趣,提高学生的素质。
实践表明,采用虚拟仪器软件进行实验,可以培养学生对科学教学实验的兴趣,提高实验技能,给学生更多的实验机会,而且能和信息技术等学科相结合,提高了学生的综合应用知识的能力,使学生得到全面发展。
虚拟仪器在高等教育以及中等职业教育中的应用越来越多,在小学教学中的应用还处于萌芽状态,但虚拟仪器的应用已显示出广阔的前景,必将引发一次深刻的实验教学革命。
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网络环境下的教学是以网络为教学支撑环境,形成教师与学生 之间的稳定关系和活动进程的结构形式。网络教学模式突出网络在师生教学活动中的重要地位和作用,结构合理的网络教学模式不仅可以充分发挥网络的优势,还可以有效提高学生的学习效果,网络教学模式体现出自身的特征,这主要表现在:教师角色、学生地位、教学过程、媒体作用等几个方面。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:材料科学基础实验课程的网络化教学模式与实践研究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
随着多媒体技术和网络技术的快速发展,网络化教育已经发展为现代化教育的主要模式。无论是哪一层次的教育者都能够利用网络技术对各种教学资源进行很好的设计、组织和传播。通过网络来传授知识的教学手段更为学习者提供了非常有弹性而且很具创造性的学习环境。这样就能够实现以学习者为主体,通过他们对网络知识的感知和认知以及和教育者的及时互动的这种全新的教育手段得以实现。使得学习者在很好的获取知识的同时锻炼自己的交流能力和分析能力。因此探讨网络化教学方式具有非常重要的意义。
许多高等学校的教师已经非常重视运用网络技术,无论是在教学中还是科研都取得了良好的效果。但是不可避免地带来一些问题,也就是如何很好的把现代化教学手段与传统的教学手段结合起来,扬长避短,相互结合和补充。因而众多高校在教学改革中面临的全新问题是网络技术条件下的教学模式如何很好的搭建。
金属材料工程专业材料科学基础实验课程长期以来主要采用教学模式是教师讲授为主,但随着近几年高等学校招生规模的不断扩大, 发现这种传统的教学模式仍然存在一些弊端。导致本门课程最终实验教学效果不理想,学生收获不大。总体上来说主要存在以下问题:
1.1 部分演示实验效果不好
在材料科学基础实验中有些实验设备是大型仪器而且有的很娇贵,不可能让每一个学生去动手操作。在这种情况下有些实验主要以教师演示为主,学生大多数是机械性的重复这些实验的内容。甚至有的学生只是看而不动手。所以就不可能真正起到对学生的动手能力和实验技能的培养。况且有些演示实验的直观性较差。在演示时不能很好的激发学生的求知欲。
1.2 理论与实践脱节
材料科学基础实验学时数较多,要求学生掌握的内容也就比较大。光凭借单纯的理论授课学生不容易接受,使得很多学生在实验完成后往往收获不大,不能很好的解决实际中遇到的问题。大多数学生在许多专业课程结束以后的综合实验和毕业论文中,就不能够联系书本知识,把所学内容和实践有机联系在一起。甚至相互间发生严重抄袭。分析这一现象的主要原因是实验课程学时的压缩以及实验场地和条件的限制,使得学生不能很好的分析所遇到的问题,最终导致理论与实践相脱节。
1.3 实验教学方法组织的不恰当
随着招生规模扩大, 金属材料专业专业学生人数教多,再加上由于受到实验室场地以及实验仪器数量的限制,通常需要将每个班学生进行分组实验。也就是说将一个班级的学生分批到相应的实验室做相应的实验内容。即使分组也不可能做到每人使用一套仪器设备,通常要多人使用一套仪器设备。因此就有一些学生浑水摸鱼,甚至有学生就不动手实验。实验教师为了保证学生实验的成功率,通常会再三地强调实验的注意事项和实验步骤等,这样就会占去一部分实验时间。从而使得学生真正动手实验和分析问题的时间相应的就变得少了。就会使得学生在实验过程中的一些问题没有足够的时间去思考讨论,和老师的交流也就相应的少了。也就说学生只能勉强按时完成有关实验项目。就谈不上学生实验操作技能的提高了。
传统的材料科学基础实验课程由于以上问题使得该课程的实验教学效果不如人意,这在在很大程度上影响了学生的学习实验课程的兴趣。学生对实验课程的学习兴趣的减少和实验效果的不理想,使得教师的教学积极性也受到很大的影响。材料科学基础实验教学平台的构建能够很好的提高学生学习实验课程的兴趣,是对现场实验的补充,最终能达到很好的实验效果。
(1)在网络化教学模式中,教师通过情境设置、实验模拟以及动画演示,对学生学习起到外部刺激的作用。这样就能激发学生的学习兴趣,使得他们能够能积极主动地同这些外部环境发生交互作用。学生可以在实验课前利用网络学习的平台进行预习,这样现场实验时就能够熟练操作,不至于在有限的时间内被动的完成有关实验项目。
(2)在网络化模式中还提供各种各样的学习资源库,方便学生利用这些资源库进行自主学习, 及时解决自己所遇到的问题。同时学生还可以利用资源库进行小组和作活动,在资源库中找到相关资料,最终得出解决问题的方案。
(3)与面授实验教学互为补充。可以弥补教师在有限实验时间传授知识不全面的缺点。对于不能面授的远程学生来说可以利用网络课程进行学习。他们可以自身的特点选择性的进行学习。
(4)网络化教学方式不受时间和空间的限制。学生可以在任何时间、任何地点进行学习。所以凭借网上教学模式,一方面使得学生可以直接进行课堂教学,另一方面又可以对课堂教学进行补充。
总之,材料科学多媒体网络模式的建立为学习者提供了良好的学习环境,而且学习者能随时随地的进行调控。所以该模式的建立改变了传统实验教学中教师满堂灌传授知识的教学方法。通过材料科学基础网络教学模式的实践,我校金属材料工程专业的学生在实验课程方面的积极性有了很大提高,并能够做到课前提前上网预习,课后有问题及时反馈给教师。使得这门课程实验的学习效果有了明显的提高。
网络化教学模式的实践弥补了传统实验教学手段的缺陷,给学生提供了非常丰富且极具创意的学习的平台。由传统的老师单方面的教学方式变成学生积极主动参与的多方面的互动式的教学方法。但其中仍然存在一些问题:首先,要求学生必须具备一定的学习主动性和积极性,能够利用现有的网络平台进行自主学习。其次,要求实验教师要及时上网关注学生的学习动态,及时和学生进行交流。最后,进一步优化现有网络资源,做好网络平台的安全防护, 使得实验教学网络平台更加贴近实际,能很好的被学习者所使用,同时安全性也大大提高。
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在科学探究过程中,有些问题单凭观察是难以得出结论的。这时就需要通过实验来探究。实验当然也离不开观察,但与单纯的观察不同的是,实验是在人为控制研究对象的条件下进行的观察。在难以直接拿研究对象做实验时,有时用模型来做实验,即模仿实验对象制作模型,或者模仿实验的某些条件进行实验,这样的实验叫做模拟实验。模拟实验是科学实验的一种基本类型,科学实验的常见的实验类型有比较实验、析因实验、模拟实验、判决实验等。对事物的内以下是读文网小编今天为大家精心准备的教育相关论文范文:模拟实验在科学教学中的运用。内容仅供参考,欢迎阅读!
模拟实验在科学教学中的运用全文如下:
作为科学启蒙课程的小学科学课,其首要任务是培养学生的科学素养。对于小学生来说,培养科学素养的最好方法是以探究为核心,为学生提供充分的探究机会,让他们在亲身经历以探究为主的学习活动中,体验学习科学的兴趣,增强探索科学的能力,从而获取科学知识,形成严谨的科学态度。模拟实验法是体现探究思想的重要方法,它在小学科学课程的教学中应用广泛、特点突出,且有着严格的操作步骤。
在科学探索的过程中,许多问题单凭简单观察是很难得出正确结论的,这就需要通过一系列实验来探究。在难以直接用研究对象做进一步探究时,通常可选择具有相似性的模型做实验,如模仿实验研究的对象制作模型或者模仿实验中的某些条件来进行实验。模拟实验是科学探索中最基本的实验方法之一,从实验的方式上可以分为数据模拟、实物模拟、情境模拟等。模拟实验是对直接实验的进一步扩充,有利于研究微观或宏观的事物,具有一定的实践性和探究性;同时有利于提升学生的想象力、观察力和判断力,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,启迪学生的创造性思维,培养其动手操作能力及创新能力。选择的实验材料与研究对象的原型具有相似性。做实验时,要研究的问题往往很复杂,有着众多的影响因素。
为方便分析研究,要将实验中的一些条件化繁为简,在遵循保持决定事物本质属性不变的基础上,将一些复杂的实际问题转化为理想的简单问题,排除一些次要因素以及偶然因素对实验的影响。可将模拟过程清晰地展示出来,具有很强的直观性。受年龄特点的影响,小学生对直观的现象容易理解,而模拟实验能够还原研究对象的本质特点,将实验过程完整无误地呈现出来。模拟实验让学生亲身去演绎模拟实验,形象直观地体会到实验完整的变化过程。可将探索过程得到的结果类推到原型中去,锻炼学生的思维。在教学过程中利用模拟实验的方法探究事物,既能得到研究结果,让学生体验探索的过程,也大大提升了学生观察与分析事物的能力、自主设计实验的能力以及利用模拟实验的方法揭示事物本质的能力。例如:学习《在星空中》时,在课堂上无法直接去观察天空中的北斗七星。于是,教师可引导学生通过建立一个星座模型来观察北斗七星。通过模拟实验,可将得到的结论类推到所要研究的原型中,从而揭示所要研究事物的本质属性。
一是理解原型。理解是建立模拟实验的基础。只有了解研究对象的客观现象,认识其本质,才能准确地描述原型,建立对应的模型,从而进行模拟实验。如果把模型中各个部分看成一个要素,各个要素又具有其特殊的作用,而每个要素之间又相互联系、相互作用,那么在建立模型时,就要根据研究对象各要素之间的关系,对应地去建立模型,使模型各要素之间也具有与此相对应的联系。因此在建立模型前,教师应引导学生充分了解所要研究对象的客观现象,并掌握产生这一现象的原因及原理。
二是建构模型。模型是对所要研究的对象进行简单化的模拟。模型可能是一个计划、一个装置、一个草图,甚至可能只是一个想象,但其却具有巨大的价值,能帮助学生理解原型的本质特点。在实验的过程中,教师应帮助学生挖掘相关素材,引导其设计出周密的研究计划,选择恰当的工具和材料进行模拟实验,并了解所选用的材料与原型中的哪个要素相对应,从而通过想象、对比、模仿等手段与所研究对象建立联系,从而研究出原型的本质,找出规律,得出结论。建立模型是进行实验的最基本的前提,而实验结果的准确性也取决于模型与原型的相似度或模仿条件的真实程度,因此在建立模型时应注意实验模型或实验条件与原型的相似程度,进而增强模拟实验的可信度。
三是实验并记录。在做模拟实验时,应按照实验步骤运用模型,按照原型的本质属性及规律进行推测性模拟。四是形成认识。通过建立模型、实验记录,把所观测到的现象进行整理,通过归纳推理得出结论,从而验证模拟实验中原型的本质特征,最终形成正确的认识。五是模拟还原。引导学生将模拟实验与客观事物进行对比,使学生认识到模拟实验具有很大的理想成分,是将研究的对象进行了“概括”,对实验环境做出一定的“限制”,将复杂的实验过程简单化,是一个理想实验。作为教师,应引导学生从实验中走出来,将研究结果进行推广,并还原到所要研究的原型中去。
学生从中学会合作与分享合作意识是现代人所必备的基本素质。在模拟实验中,通过小组合作的方式对事物的本质进行探究,使学生在这一过程中的语言表达能力以及人际交往能力都有了提升,也体会到了分享所带来的惊喜。能够加强学生科学方法的训练,形成良好的思维习惯小学科学的学习目的就是让学生通过自主探究掌握一定的科学知识,并将所学知识与日常生活相联系,进而解决生活中的一些实际问题。
在小学科学模拟实验的教学中,教师应根据学生的年龄特征及认知水平,在了解研究对象本质属性的基础上,抓住教学规律,进行有的放矢的教学。在实验过程中,教师应引导学生明确实验目的,确定模拟对象,建立模型与原型之间的对应关系;在实验后,观察实验现象,从而将模拟实验与现实事物相联系,进而揭示事物的本质。
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在教学实践中一些教师为了形式上能满足多媒体教学,为了显示教学手段的现代化,不考虑实际教学效果和学生的实际情况。下面是读文网小编带来的关于多媒体教学在小学科学课中的运用与思考论文的内容,欢迎阅读参考!
《浅谈多媒体教学在小学科学课中的运用与思考》
摘要: 近年来,多媒体技术迅猛发展,并逐渐进入课堂,使原来“一支粉笔,一块黑板”的课堂教学融入图形、文字、影像、声音、动画等多种媒体,它以图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的表现形式,深受教师和学生的普遍欢迎。同时调动了学生的视、听、说等多种感官,使学生能在最佳的情境中学习,从而达到教学的最佳效果。
关键词: 多媒体;科学;教学;兴趣;能力;实验
近年来,多媒体技术迅猛发展,并逐渐进入课堂,使原来“一支粉笔,一块黑板”的课堂教学融入图形、文字、影像、声音、动画等多种媒体,它以图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的表现形式,深受教师和学生的普遍欢迎。同时调动了学生的视、听、说等多种感官,使学生能在最佳的情境中学习,从而达到教学的最佳效果。因此在小学科学教学中开展多媒体教学,恰当地应用多媒体技术,使其与常规教学有机结合在一起,能使教学更加直观,学生更容易理解教学的重点和难点。对于提高学生的学习兴趣,形成生动、活泼的课堂教学环境,促进学生潜能的开发,能力的培养大有裨益。
一、与单一的传统教学模式相比,多媒体教学所具有的优势
多媒体教学,是指在教学过程中,根据教学目标和教学对象的特点,合理选择和运用现代教学媒体,并与传统教学手段有机结合,共同参与教学全过程,以多种媒体信息作用于学生,形成合理的教学过程结构,以达到最优化的教学效果。其与传统教学相比优势在于:
(一)有利于激发学习兴趣,增强求知欲望
兴趣是学生学习的动力。激发学生对科学课的兴趣,是教师教好这门课程的前提。传统的教学方式主要靠书本、粉笔、黑板、挂图或模型等有限形式对学生传递信息,由于条件所限,只能根据书本中的内容,自己尽其所能进行讲解,很难激发学生的学习兴趣。而运用多媒体技术把文字、音效、图画、动画等多种教学素材有机结合起来,变抽象为直观。这些形式多样的信息能吸引学生的注意,充分地激发学生的学习兴趣和求知欲望,顺其自然地引入正题,让学生在科学教学中潜移默化地接受新知识。多媒体技术的应用不仅能够打破传统课堂上的拘谨、沉闷的气氛,而且能在情境中激发学生的兴趣,为营造互动的课堂氛围奠定了基础。让学生在愉悦的环境里学到了知识,提高了学生学习效率。
(二)有利于突破教学重点、难点
小学生的学习具有明显的年龄特征,只有便于体验和理解的内容才能更容易让他们所接受。这些内容既要满足他们的好奇心,又要适合他们心理、生理发展需要,让他们能够更好地感受和体验科学。多媒体技术可以开阔学生的视野,让学生愿意更深入更细致的研究所学内容的重点、难点,使教学的重点、难点更容易突破。例如《动物的繁殖活动》中,让学生掌握动物都是通过什么方式进行繁殖的确实有一定难度。由于受到环境条件的限制,他们根本无法走进动物的真实生活,更无法去了解整个动物世界的繁殖。所以教师可以利用多媒体资源,播放视频展示给学生,让学生了解更多的相关知识,这样一来本课的重点难点迎刃而解。
二、多媒体教学在实践中存在的误区与引发的思考
(一)注意教学形式,忽略教学效果
在教学实践中一些教师为了形式上能满足多媒体教学,为了显示教学手段的现代化,不考虑实际教学效果和学生的实际情况。生硬地加入多媒体,甚至原模原样地照抄书本,把原来书本上的文字、图片、习题等投影到大屏幕上,这种形式与传统的语言加粉笔的教学没有本质的区别,课堂模式还是填鸭、灌输式。更像把课堂变成了现代化设备的展示场,反而忽视上课的真正目的。
(二)注重观赏效果,忽略学生感受
多媒体是一种新型教学手段,它确实能创造出一个图文并茂、有声有色、生动逼真的教学环境,但许多教师在实际应用中却为了追求观赏效果或显示自己的制作技术,过度使用与教学内容无直接关系的图像、音乐、动画等,将它们统统放到所制作的课件中去,这些内容画蛇添足,不但没有起到呈现知识点的作用,反而使学生看得眼花缭乱,将学生的注意力吸引到无关的声音和动画上去。使学生无法专心于这节课的主要内容,反而成了教学的干扰源,分散了学生的注意力。
三、结束语
多媒体技术的运用为科学教学注入了新的活力,但我们也要意识到多媒体教学永远只是一种教学手段,只有不断探索,恰当运用这种现代化教学手段,并与传统的教学手段有机结合,才能避免它的消极作用,发挥其最大效能,提高教学效果,实现教学最优化。
《浅谈多媒体教学》
【摘 要】多媒体教学是在传统教学基础上发展起来的,是对传统教学的继承和必要补充。多媒体教学以其设计上的创意性、内容上的配置性、教学上的规模效率、传播的深度效应、资料的互补效应将教学过程变成生动活泼的教学方式,调动了师生两方面的积极性。多媒体教学推动了教育的发展,也推动了教育的变革。它是用以突破教学难点的有效途径,有着巨大的发展潜力。本文将就其在教学领域中突破教学难点谈点粗浅认识。
【关键词】多媒体教学;应用形式;存在问题;多媒体教学的优势
一、多媒体教学的含义
对于多媒体,大家都已不再陌生,它在各行各业发挥着重要作用。同样,在教育、教学这个领域中也发挥了很大的作用。
“多媒体”这一概念最早出现在教育界。在发展过程中,对此概念虽有异议,但近几年来人们对多媒体的含义有了新的界定。学术界认为,多媒体是具有同时处理、编辑、存储和显示两种以上不同类型媒体信息的技术。也就是说,多媒体不是多种媒体的简单组合,而是以计算机为中心来处理多种媒体信息的技术(计算机技术和视听技术)综合在一起组成多媒体系统,最终形成网络,进行优化教学。1我们现在所用的教学媒体,如书本、模型、挂图、幻灯、投影、录音、电视、录像、微机等及其与其配套的软件资料、在教师精心设计指导下,进行多媒体优化组合,使教学发挥多种媒体的优势,对提高教学质量和教学效率将是一个很大的推动。
多媒体教学是根据信息传播理论和教学过程的规律而设计、实施、评价教育过程的系统方法,它通过形声媒体、软件的运用和调控贯穿教学的全过程。现代教育观认为,教学不单要求教师把书本知识传授给学生,还要在传授书本知识过程中把学生智力的开发、思维能力的培训、实践能力的提高,也就是说全面提高学生的素质作为多媒体教学的自身价值取向。
教育者和受教育者都有同样的体会,那就是学习活动是一种在情感参与下理智的思维活动,理智的思维活动是与情感体验相伴而行的。在多媒体教学中,学生按照教学计划可以自由地选择学习内容和学习方式,接受形象、直观、生动、活泼的文字、图形、视频和音频等媒体信息,调动学生视觉和听觉功能同时发挥作用,这是消化吸收知识的最佳选择。多媒体教学方式容易激发学生的学习热情,引起学生学习兴趣,使学生在轻松愉快的情感体验中、在情感与思维交融中和谐自然地进入积极的思维状态,由感性到理性、由理性到实践循环往复,实现认识的不断飞跃。
这就是人们常说的多媒体教学所引发的心理效应和情感效应。通过多媒体教学形式、可以使学生由被动的“接受型”变成主动的“需要型”。我们知道,人们在学习过程中经常是这两种学习状态交织在一起,有意活动是基于学生本人学习意志的努力;无意的活动是基于外界环境的刺激。多媒体教学以它特有的魅力诱导、刺激学生的多重感官,将枯燥的教学过程变成生动活泼的教学方式,使单一的教学变成师生共同参与的活动,调动了师生双方的积极性,从而大大地减轻了学生的心理压力和学习负担,使学生由消极被动的无意活动向积极主动的有意活动方向转化。
二、多媒体教学的应用
教学的整体改革必须以现代教学媒体的应用为突破口。“多媒体教学”是一个新鲜的研究课题,也是开展教学改革活动的一个新挑战。现代教育技术在教学实践中的应用与研究,不单纯是教育技术的引进,而且还是教学艺术的发挥,它必然会引发教学观念、教学设计、课堂结构、教学方法、教学艺术、学生参与等一系列的思考与探索。所谓“多媒体教学”,具体地说,是指在班级授课形式的课堂教学中,继承传统教学手段中的会理成分,恰当引进现代化的教学手段,并使二者有机地结合,各展其长,相辅相成,构成教学信息传输反馈调节的优化以及教学效果的最优化。2
在教学过程中,一些重点、难点的地方,用传统的教学方式难以让学生深刻理解。那么,此时最好的方法是借助于多媒体来进行教学。在教学过程中,教师能否合理地处理教材,也是影响教学效果的重要因素。其中如何突出教材重点、突破难点是至关重要。而多媒体教学手段就成为教师在教学过程中突出教材重点、突破教学难点的有效手段。
如:《初冬》识词学句的教学不能脱离具体的语言环境,运用多媒体教学,让识词学句紧扣具体的语言环境,有效地突破教学难点。文章描绘了北方乡村初冬早晨的景色。作者以准确优美的文笔描写雾气逐渐消失,景物由模糊变得清晰的动态过程也是文章的重点。这样一幅动态的优美自然画面,对住在南方的小学生来说,由于没有具体的自然景观,学生不能观察到,也没有这样的表象,因而在理解课文和展开思维想象中受到影响,这又是教学的难点。在课堂上,利用计算机的光盘形象的影像,先出现雾中的景象,让学生观看景物,然后突出“望不见”、“看不清”的词语;再让学生自读课文,想想雾中的景物像什么?找出“像隔了一层纱”一句,利用鼠标的功能,屏幕的一半出现一块纱巾,另一面是雾景,相互对比,这样形象的对比,学生很快就理解句子的意思;接着又展示晨雾渐渐消失,景物慢慢变清晰的情景。让南方学生眼看屏幕犹如亲临其景,再通过阅读的环节,进一步理解课文的内容。使学生明白不同地方有不同气候和不同的自然现象景观。
由此,多媒体教学在语文教学中的合理应用,不仅促进了学生智力因素和非智力因素的有机结合,而且培养了学生自学能力和分析解决问题的能力,促进了儿童思维能力的整体发展,是全面提高小学生语文能力素质的有效手段。
以上是多媒体教学应用于小学语文课的例子,下面来看两个多媒体教学应用于其他课程的例子:
“大气压强”这堂课是初中物理的难点和重点。可以运用多媒体进行辅助教学,在一节课内就轻松自如地完成了原来需要两课时的内容,学生对基本概念掌握的牢固程度以及运用的灵活性, 都远远超过了用传统教学手段进行教学的效果。测试表明,教学质量比用传统方法授课提高了一倍以上。
一般来说,教师讲授马德堡半球实验时,把两个马德堡半球合在一起,抽掉里面的空气后叫一个学生拉一下,拉不开,就证明大气压强的存在。但是,究竟大气压强有多大?学生没有感受,印象不深。采用多媒体,可以在课堂里模拟300多年前的马德堡半球实验,分拉两个半球的马匹从2匹增加到4匹、8匹,直到16匹,再配以紧张而有节奏的马赛进行曲伴奏,直到“啪”的一声,把两个半球拉开,声像并茂,把学生带入了现场实验情景,所有学生都十分投入。
采用多媒体对马德堡半球进行剖析讲解,强化了学生对大气从四面八方施压给半球的基本概念的理解。以往教师做测量大气压强量值的托里拆利演示实验时,由于无法改变教室里的大气压强,只能凭嘴讲:随着大气压强的变化,管内水银柱的高度也会发生相应变化。而运用多媒体后,就能模拟这一过程。运用大气压强原理制成的活塞式抽水机及离心式抽水机,不少教师因为这部分不作考试内容,往往就略去不讲,即使讲,也只能在挂图上讲解,学生往往一知半解,无法看到抽水机的动态工作过程。而多媒体却方便地解决了这一问题。以讲解活塞式抽水机工作原理为例,当活塞提起时,圆桶内形成一个低压区,下边大气压强将阀门冲开,使整个圆桶内形成低压区,外面的大气压就把水压入桶内。
这一动态过程是在一瞬间完成的,而运用多媒体教学即可视学生理解程度,随时停顿或放慢速度,以便讲解清楚。这样,就化难为易,使所有的学生都能一目了然地掌握抽水机的工作原理。 这是几个运用多媒体突破教学难点的成功例子。这样的例子还有很多。
在教学领域中,除了针对学生的课程内容的教学以外,还存在一些针对教师在合理安排方面的难点,如:如何适当地运用多媒体进行教学;怎样处理好多媒体教学和传统教学的关系,使之更好地服务于教学;怎样组织实施多媒体教学等。解决这些难点我们要做到:
1、在不忽视其他媒体教学的情况下,把多媒体当作一种教育技术,适当地开展多媒体课堂教学是必须的,也是必要的,课堂教学是世界教育范围内主要的教学组织形式,为了使多媒体在教学中发挥其作用,我们应该立足于课堂教学这一基本组织形式,根据现有的教学条件,在课堂教学中适当地开展多媒体教学的实践活动。这就要求:一方面,多媒体课件的开发和制作应立足于课堂教学,编制符合课堂教学要求的课件;另一方面,应该让广大的教师掌握多媒体教学技术。只有这样,多媒体教学的功能才会得到充分的发挥。
2、多媒体教学与传统教学的关系,是多媒体教学价值取向的构成部分。两者关系处理得正确与否,关系到两者的健康发展,影响电教人员与教师的互相配合,影响软件的制作及教学效果。
多媒体教学是在传统教学基础上发展起来的。长期以来,相当多的教师仍在沿用的教学方式是一本书、一支粉笔、一块黑板、一张嘴进行教学,他们都深知现代教学手段的先进和优越,但为什么不行动起来呢?
①传统教学方式方法和教学内容其中有的部分居于合理因素。经教学实践验证,多媒体教学并非能完全代替传统的教学方式及内容。也就是说,所有的教学课程和内容并非都适合用画面来表现(投影画面、幻灯画面、电视画面、计算机演示画面等)。如那些抽象的概念、演绎推理等需要运用逻辑思维方面语言来论述的问题,用视觉形象语言表达相当困难。课堂常用的口头表达方式,它是人类交际中最基本的也是最重要的行为之一,是人类特有的生物本能,所以口头传授始终保持者旺盛的生命力。因为它具有合理性。无论传播媒体怎样先进,它们的功能如何完善。都不可能完全代替传统教学手段。
②由于设备不完善,观念守旧,经济困难,领导不够重视等诸多因素的影响,在电教教材的制作过程中深有“樱桃好吃树难栽”之感。多数人都愿意接受并运用电教手段去传输信息,但电教教材制作是非常艰辛的,在制作过程中牵涉到各个方面的问题,很多环节难以“打通”,几乎举步艰难。因此,有的教师习惯了传统的教学方法轻车熟路,运用起来方便省时省事(备课时省时)。
多媒体教学与传统教学的关系,是一个继承和发展的关系,而不是各个相对孤立或互相排斥的关系,也不是从一种手段去取代或否定另一种手段的关系。在现实教学最优化的过程中,多媒体教学显示了它的先进性,因为它丰富和发展了传统教学。两者在运用过程中应互相补充,兼容并进,择优而从,方能相得益彰,最终将融于一个体系之中。3
3、多媒体课堂教学的组织实施、评价反馈环节,应注意以下几个方面:
①制定教学过程的操作步骤规划:规划课件使用的操作步骤,是多媒体课堂教学流程的重要组成部分。授课教师要根据本节课的实际教学需要,合理分配课件的使用时间、理清思路、认真规划课件的使用步骤,仔细考虑课件的运行、重复、结束等在哪个环节手稿为最佳;要有所取舍,一切以服务教学为出发点,防止为使用而使用、追求表面的华丽。
②教师的主导作用不会因多媒体手段而被削弱:在多媒体课堂教学环境中,教师的主导地位不但不能削弱,而且还应进一步加强,否则,就会出现学生看了很多、听了很多,却不知要学什么的事与愿违的现象。教师要切忌整修教学过程都在教师机位置、单纯地“演示”你的课件。教学是一门艺术,教师既是导演,又是演员。教学中,教师应以人格魅力和富有情趣的讲解、通过师生间的情绪相互感染来调动学生积极参与教学,如此产生的良好的教学效果及对学生心理产生的正面效应,是任何形式的电子媒体所不能替代的。经常听到一些人讲出“我的课件能‘放’多少多少分钟”,这种拿课件当录像“放”给学生看的意识不就是要有课件取代教师的主导地位吗?多媒体课件作为一种现代化教学手段是用来支持教学工作、提高课堂教学的效率、突破重点难点、解决一些传统教学中不易解决的问题,但它仅仅是你手中的一种教学工具,人的要素是第一位的,教师者教学活动的主导。
③要适应多媒体教学对教师素质提出的更高要求:多媒体教学不仅要求授课教师掌握必要的计算机操作技能,更重要的是要深刻理解现代教育的本质,致敬使用多媒体手段,又充分发挥自身的教学评价、监督控制、师生情感交流方面的优势,运用现代教学理论,将新的教学手段与传统教学模式进行完美的结合。
三、多媒体教学存在的问题
1、“多媒体教学”属于现代教育的范畴,那么需要有现代教育思想、理论作指导。如果用原来的一套,即使设备再先进,教师准备得再好,也不能算多媒体教学。传统教学中以教师为中心,学习是让学生弄懂和掌握教师所教的内容,媒体的应用目的自然是促进“教”。4现代教育理论强调以学生为中心,学习是获取知识的过程,强调知识不是通过教师传授得到,而是学习者在一定情景下,借助其他人的帮助,即通过人际间的协作,讨论等活动而实现的过程。多媒体计算机能很好地创设情景,人机间的交互和教师的参与组织,让学生根据现有问题主动联系已有的认知结构,并对这种联系认真思考,使自身认知结构得到发展。因此,教师在教学中必须突破传统思想束缚,围绕学生如何学做文章,在写教案前必须先进行教学设计。
2、多媒体教学离不开计算机。所以提高各学科教师的计算机意识和应用水平已成为最为紧迫的问题,应当让计算机像我们上课用的粉笔、课本一样,融会于教学之中。
3、多媒体教学不能在教学中代替学生的主体作用,如果使用不当,会减少学生运用所掌握知识解决实际问题的机会,会给新的学习造成不良影响。
伴随着新世纪曙光的冉冉升起,经济竞争成为残酷的现实,知识作为经济发展的推动力,已是无可争辩的事实。作为知识经济的铺路石,教育事业的重要性日被瞩目。多媒体教学的未来也是一片光明:
(1)由于我国地域辽阔,教育水平参差不齐。
大批求知若渴的孩子无法得到高质量的教育,而作为这一差距弥补的教学书籍和软件,自身存在着陈旧不变、信息可靠性差等缺陷。同时,由于INTERNET传输的教育信息,其配置要求高,费用昂贵,传输速度慢的缺点,短期内又无法避免。因此发展采用国际上最新的多媒体数字卫星传送技术,发展传送范围广,传输速度快、接收费用低、具有声像动感的多媒体远程卫星教育已是迫在眉睫。
就此,根据国务院发展远程教育的精神,教育部已开始实施该项工程。北京京鸿疆科技发展有限公司是中国广播教育信息服务网市场推广实施单位。中国广播教育信息服务网利用卫星数据广播以点对面的形式向广大用户提供内容详尽、图文声并茂、查找方便的多媒体交互式远程教育信息服务。
它的最大特点就是采用卫星数字传送技术,将计算机数据通过卫星数字通道以点对面传送,不受时间与空间的限制,用户上网不需另交用话费和INTERNET服务费。同时,它是由全国多所重点名校一线教师授课的、实效性强的同步教学网,撰写信息的都是特级、高级教师、学科带头人和主管高考命题的专职教研员。
这些资料传到网员的计算机上,可存储、打印,投影及网络共享,资料取自各学校实际教学,紧扣现行教学大纲,紧跟教学进度。中国广播教育信息服务网使用十分方便,只需在计算机内安装教育信息接收系统,接上通过架设地面卫星接收站连接的信号线,即可自动接收。 随着教育观念和教学方法的更新,“打破围墙办教育”已成为现实,而且随着信息产业的迅速发展,远程教育凭借其自身的优势必将是教育的又一次革命!
(2)多媒体教学课件要走向智能化。根据学生认知模型提供的信息,通过智能系统的搜索与推理,动态生成适合个别化教学的内容与策略;通过智能诊断机制判断学生的学习水平,分析学生产生错误的原因,同时向学生提出更改建议,以及下一步学习内容的建议,通过对全体学生出现的错误分布统计,智能诊断机制将向教师提供教学重点、方式,测试重点、题型的建议等。
(3)多媒体教学课件要向网络化发展。它的优点在于不受地域的限制,能够方便地做到资源共享,更方便对教学内容进行更新和维护。
四、多媒体教学的优势
1、增大信息量。教师甚至只用一只小小的鼠标,就可以避免多次交换使用录音机、录相机、幻灯机、实物投影仪、挂图等等,即节约了保贵的时间,又大大提高了信息输出量。
2、界面友好,操作简捷,菜单指示方便。教师在设计课件时,把繁琐的操作规程可以预先设计在面板上,令操作者可以自主地选择学习进度和学习节奏。
3、资源、信息管理形象、方便、高效、提高了管理档次。
4、能更好地突出教学重点和突破教学难点,利用二维、三维动画技术和视频技术使抽象、深奥的信息的知识简单代、直观化,缩短了客观实物与学生之间的距离。
5、课件携带方便,保存持久,制作的课件可以刻录到光盘上,实现永不磨损。
6、计算机辅助教学可以更好的激发学生兴趣,集中学生的注意力,培养学生的探索钻研精神。
7、具有交互性,这是计算机多媒体技术的最突出特性,它能使信息发送和接收两者之间进行实时的交换,而不像电视、广播那样,人们只是被动接收节目内容。
总之,计算机多媒体技术在教学中的运用已成为时代的潮流,它有着巨大的潜在需求,而我国在这方面投入的资金和人力远远不够,迫切需要国家的主管部门进行组织和引导,改变重硬件轻软件的现象,使多媒体教学有长足的发展。这既是当前进行素质教育的需要,又可能成为新的经济增长点。愿我国多媒体教学的应用能得到飞速的发展。
注释:
1 《多媒体教学的实践与思考》 陆天池
2 《基础教育课程改革纲要(试行)》解读,钟启泉等,华东师范大学出版社,2001年8月第一版。
3 《关于多媒体教学的几点思考》 引自《电化教育研究》2000年第10期
4 《对多媒体教学的冷静思考》摘自《中国电化教育》1999年第6 期
参考文献:
[1] 《关于多媒体教学的几点思考》引自《电化教育研究》2000年第10期
[2] 《多媒体教学的实践与思考》陆天池
[3] 《多媒体教学的点滴体会》何淑玲
[4] 《对多媒体教学的冷静思考》摘自《中国电化教育》1999年第6 期
[5] 《基础教育课程改革纲要(试行)》解读,钟启泉等,华东师范大学出版社,2001年8月第一版。
[6] 走进新课程--与课程实施者对话,朱慕菊,北京师范大学出版社,2002年6月第一版。
《浅谈在语文教学中多媒体的运用》
【摘要】多媒体成了师生取之不尽,用之不竭的宝库。 现代化的设施为我们的课堂教学提供了极大的便利,从而使我们的语文教学结束了“一根粉笔、一支鞭,一篇课文讲两天”的乏味局面。计算机网络的开通及多媒体设施的介入,使我们传统的备课方式、教学方式、学习方式,都发生了极大的转变。另外,计算机网络是一个开放式的知识宝库,蕴藏着取之不尽的丰富资源,再加上多媒体设施进入课堂,充分发挥了声、光、图、色、影的综合效力,为学生创设了更为直观形象的学习情境,大大激发了他们的求知兴趣。本文仅就利用计算机网络及多媒体设施辅助初中语文教学,谈谈我的一些做法和体会。
一、多媒体教学对教师教育观念和教学思想的更新
为适应现代教育技术 发展和网络课程的资源开发,教师在思想观念上,应突出社会需求和“以学习者为中心”,组织、设计、制作、处理教学信息;注重教学目标及教学内容分析、设计教学活动时注意情境创设,强调“情境”在学习中的重要作用、注意信息资源设计,强调利用各种信息资源来支持“学”、强调以学生为中心、注重自主学习设计、强调体现“协作学习”方式,注重基于网络教学策略设计。也就是说,教师在基于网络的现代远程教育要充当组织者、控制者、协调者、和指导者等多种角色。
二、多媒体教学对教师知识结构的要求。
面对现代教育技术和网络技术的迅猛发展,教师将从常规教育中的知识传授者转变为学习的组织者和辅导者。在教学过程中,网络技术在某些方面起、替代教师的角色,把教师从简单、繁重的重复劳动中解脱出来。但这并不意味着教学过程已不需要教师的参与,由于学生在学习目标的确定、信息资源的鉴别和测验成就的判断等方面都需要帮助,教师就必须从系统的角度去考虑教学过程的组织和监控,帮助学生开展学习和激发他们的学习动机。
因此,教师在掌握教学设计、学与教理论知识的同时,还应掌握计算机辅助教学理论、一般教学软件的使用知识、教学软件的设计制作与评价知识。也即改变传统的知识结构,从计算机、美术、音乐、教与学、心理学等各个专业全方位的结合,在网络课程中贯穿以科技为主导的教育方针。
三、多媒体教育课程设计思想和方法
在网络技术兴起之前的多媒体教育一直难以进行直接的信息交互活动,仅在一些发达国家,建立了基于视频会议系统的较昂贵的双向交互系统。在远程教育课程设计方面已趋成熟。然而面对网络课程在远程教育中的使用,需要将远程教育课程设计的思想和方法体现在网络课程之中,是值得研究和探索的。
四、利用多媒体增强语文教学的生动性
过去的语文教学方式一般是:让学生感受“文本”想象、分析、归纳、表述(口头、书面)、巩固练习。遇到那些具体介绍某一事物的文章时,这种学法就显得很单调、枯燥,学生的学习状态也相当被动。现在有了计算 机 网络 及多媒体设施,情势发生了很大改变。如我们在学习法布尔的《绿色蝈蝈》一课时,课前,先告知学生:让我们一同去寻找蝈蝈,看谁找到的那只最漂亮。
于是孩子们就千方百计地去寻找,去研究。实际上,授课前我们就已经共同走近“文本”探究“文本”了。而在过去,这一过程只是在课堂教学中才得以实现。在那时花了不少时间去网上寻找蝈蝈,终于在辛苦得来的大量图片中筛选出一只浑身翠绿,有着鼓溜溜大眼睛的帅气蝈蝈,还有一只玲珑剔透,造型生动的“冰糖蝈蝈”。当制成的课件一展示出来,就赢得了孩子们的一片喝彩声。他们戏称“大眼睛”的为“蝈蝈王”。一看就喜欢上了, 自然 探究起来也格外来劲。他们除了仔细观察蝈蝈的外貌外,还十分认真地研究了它的生活习性、嗜好以及科学工作者们对它的评价等,小图片带来了大收获。学习方式也由原来静止的、被动的转变为动态的、主动参与式的。
五、利用多媒体增强语文教学的直观性
多媒体设施介入课堂,也加快了课堂教学的进程,在各单元知识点强化练习或总复习时运用课件辅助教学,使课堂教学节奏紧凑,教学效率提高,为四十分钟“扩容”。课文中一些比较复杂的说明、描写部分,过去要费许多口舌也不一定说清楚,现在却变得好理解多了。如《斑羚飞渡》一课中最激动人心的场景一老斑羚要用自己的身体为小斑羚做“踏板”,这是以牺牲生命为代价的飞渡,是课文中最关键的情节。在组织学生阅读的基础上,我们又从网上下载了用Flash制做的课件,动画式展示了斑羚飞渡这悲壮一幕。小斑羚顺利飞渡之时,正是老斑羚跌落深谷的那一刻,小斑羚连续不断的成功飞渡伴随着老斑羚令人心碎的咩咩声,令孩子们惋惜不已,他们的心灵为老斑羚们无私的牺牲精神所震撼。这种惊心动魄的效果是单纯用口头语言描述所无法得到的。
六、利用多媒体语文教学的情趣性
在激发情感方面,多媒体教学设施也发挥其独特的优势。如学习《贝多芬》一课时,我用多媒体播放“命运交响曲”,提示学生听到了什么,想到了什么,在反复倾听的过程中,他们听出了这位伟大的 音乐 家的忧伤、孤独与痛苦,也听出了当命运之灾降临时,他内心汹涌的波涛声,那是他对艺术 执着的热爱与追求,旋律中回荡着这位音乐巨人要与命运抗争的决心与誓言。良好的多媒体音响效果,丰富了学生的视听体验,使他们对人物的内心世界有了比较深刻的理解和把握。
当课文内容涉及到孩子们比较陌生的事物时,多媒体课件也显示出其直观展示的长处。如学习《安塞腰鼓》一课,先连续播放粗犷豪放的演出画面,让学生看到了“一群茂腾腾的后生们,发狠了,望情了,没命了的擂鼓狂舞”,感受黄土高原上人们的旺盛活力,体会腰鼓的火爆热烈风格,一边引导他们倾听鼓声,那能“使冰冷的空气变得燥热,使恬静的阳光变得飞溅,使困倦的世界变得亢奋”的鼓声,确是有着一种震撼人心的力量,学生的情绪迅速升温,激动、兴奋起来之后,再来朗诵课文,收到了较好的教学效果。
总之,“工欲善其事,必先利其器”。计算机、多媒体用于教学,不是一种奢侈的摆设,更不是一种高科技手段的炫耀,而是一种提高语文教学效率的简便快捷的工具,利用计算机进行教学是未来社会对教育的呼唤。为此,在教学过程中恰当地运用电教媒体可以实现这些结合,有利于提高教学质量,优化课堂教学。
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网络虚拟实验室是使用BSDA结构,由客户端、Web服务器、应用服务器以及实验设备四个模块组成,具备开发周期短,成本低的特点,同时又具有很强的兼容性和扩展性,能大大提高仪器的使用效率。 它是一个无墙的中心,通过计算机网络系统,研究人员或学生将不受时空的限制,随时随地与同行协作,共享仪器设备,共享数据和计算资源,并得到教师的远程指导以及与同行相互研讨。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:网络虚拟实验室体系结构研究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
网络虚拟实验室体系结构研究全文如下:
摘要:随着计算机、网络技术的不断发展,网络虚拟实验室得到越来越多的应用。介绍了虚拟实验室的基本特点及其体系结构,实现虚拟实验室的四种关键技术: Java、ActiveX、VRML、ASP,最后探讨了虚拟实验室开发过程当中应注意的几个问题。
关键词:虚拟实验室远程教育现代教育技术
迅速崛起的现代教育技术把虚拟实验引入到了实验教学中。虚拟实验的应用改变了传统的教育模式,使得教与学方式发生了革命性的变化。目前,用于实验教学的计算机虚拟实验软件非常丰富,加上高校计算机及网络资源,为虚拟实验的开设提供了必要的基础条件。通过网络虚拟实验室,能够通过计算机在网络中模拟一些实验现象,它不仅仅能够提高实验教学效果,更加重要的是对一些缺乏实验条件的学生,通过网络同样能够身临其境地观察实验现象,甚至和异地的学生合作进行实验。
网络虚拟实验就是在WEB中创建出一个可视化的环境,其中每一个可视化的物体代表一种实验对象。通过鼠标的点击以及拖曳操作,用户可以进行虚拟的实验。网络虚拟实验实现的基础是多媒体计算机技术与网络技术的结合。无论是学生还是教师,都可以自由地、无顾虑地随时进入虚拟实验室操作仪器,进行各种实验。为实验类课程的教学改革及远程教育提供了条件和技术支持。许多国内外从事实验室工作的研究者们在实践中还提出这样一些概念:Digital Lab、MBL(Micro-computer Based Lab),尽管这些名词不统一,但他们的实践从不同的层面实现了虚拟实验室。
1.1印地安那州立大学的MBL化学实验室
该实验室在给新生开化学实验课时用计算机来辅助做这样一些事,用计算机采集与分析实验数据,用计算机展示实验,在网上发布相关的实验指导材料。
1.2芝加哥伊利诺伊大学数字化有机化学实验室
该实验室充分利用网络资源,在网上提供了一系列的实验教学指导:在线实验教材;实验教学时间表;实验测评方法、形式、时间;虚拟实验;相关教学资源的链接等。他们还用计算机进行实验教学的教务管理。
1.3卡罗莱纳州立大学的LAAP(Learn Anytime Anywhere Physics)
他们利用Java技术建立了基于Web的探索式虚拟物理实验室,主要有以下几个模块:基于Java Applet的虚拟实验设备和实验设施;相关的实验课程模块;实验学习结果评价模块;协作学习模块。
虚拟实验室最大的优点是成本低,效率高。因为“软件即为仪器”,这样就可解决因实验经费不足或高档次、高价位设备缺乏所不能开出的实物实验,同时也不会造成因使用不当,管理不善等因素造成的仪器损坏、元器件丢失等现象。同时虚拟实验还可以模拟实验室中没有的设备,而且还可以不受时空的限制方便地进行实验 。另外,虚拟实验室还应具备一些基本特征:与现实的一致性(或现实的延伸)、高度交互性、实时的信息反馈。
网络虚拟实验室应是一个集虚拟实验教学管理系统、实验课教学指导系统,网络实验仿真等为一体的功能强大的网上运行系统。各部分之间相互联系相互补充,仅具有相对独立性。开发虚拟环境,实现实验仿真应是虚拟实验室建设的核心部分。图1是虚拟实验室体系结构图。
目前国内的虚拟实验室研究还处于萌芽阶段,国外已经有很多大学进行了这方面的研究。总结他们所使用的技术,可以看出大多可以划分下面几类:
3.1Java技术
Java是一个广泛使用的网络编程语言,它是一种新的计算概念。首先,作为一种程序设计语言,它简单、不依赖于机器的结构、具有可移植性、安全性、并且提供了并发的机制、具有很高的性能。其次,它最大限度地利用了网络,Java的小应用程序(applet)可在网络上运行而不受CPU和环境的限制。另外,Java还提供了丰富的类库,使程序设计者可以很方便地建立自己的系统,这一点对于构建网上虚拟实验室系统来说也是非常关键的。
3.2ActiveX控件
ActiveX技术允许不同软件开发的组件在网络上可以互相进行操作。Ac?鄄tiveX使用了微软的组件对象技术使得本地的组件可以和网络上的组件进行通信,使用ActiveX开发的另一个好处在于它的代码复用性,也就是说在虚拟实验室的开发过程中,一个实验仪器可以在多个实验环境中重复使用,这一点对于持续开发过程尤为重要。这种技术使得一个大的工程项目可以划分成小块的组件,也就相当于把复杂工程简单为一个个组成部分,完成了每个组成部分之后集成起来就可以得到最终的项目。可以开发ActiveX组件的环境有很多,其中开发效率最高和最易上手的是Visual Ba?鄄sic。
3.3VRML技术
VRML是虚拟实境描述模型语言 (Virtual Reality Modeling Language) 的简称。它是描述虚拟环境中场景的一种标准,也是在网上实现虚拟现实的关键性技术。VRML的基本特征包括分布式、交互式、平台无关、三维、多媒体集成、逼真自然等,被成为“第二代WEB”,已经被越来越多的人们所重视。国际标准化组织1998年1月正式将其批准为国际标准。VRML是一种建模语言,其基本目标是建立Internet上的交互式三维多媒体,也就是说,它是用来描述三维物体及其行为的,可以构建虚拟境界。用VRML实现与Internet虚拟现实交互有下面几个好处:丰富了媒体表现形式、协同工作角色的可视化管理、改善了协同环境的用户界面、增强了协同环境的交互性。可见,将VRML融合到网上虚拟实验室的开发过程中,既可以增强表现力和用户的接受力,又可以实现较好的协同工作虚拟化环境。
3.4ASP技术
ASP(Active Server Pages,动态服务器端网页),内含在Internet Information Server 3.0及其以上版本中,提供一个服务器端的脚本环境,用于产生和执行动态、高效率的网络服务器应用程序。ASP不只是动态的网页,它更是当今众多的Web应用程序实作方式之一,它负责整个Web应用程序的控制部分。ASP提供五个内建的对象供使用者调用,即Re?鄄quest对象(取得用户信息)、Response对象(传送信息给用户)、Server对象(提供访问服务器的方法、属性)、Application对象(用于多个使用者在多个网页间共享信息)和Session对象(用于单个使用者在多个网页间共享信息)。
计算机软件技术发展到今天,为虚拟实验室开发提供了极大的方便。目前开发所需的系统软件或工具均支持面向对象的程序设计。它们都有事件驱动的支持,消息循环的程序设计方法及多媒体操作技术。在开发过程当中要注意以下几个问题:
事件触发时机的选择,实际操作当中某个按钮按下后并不立即反映,需要延时回应,外部接口的输入信号或其它信息往往是定时触发或随机触发的事件,若为随机触发的事件则可用一定时限内的随机数来取代固定时间。
事件联锁关系或动态顺序关系可以存放在一张数据库表中描述,修改方便。给定相应的条件、控制范围,自动形成数据表,使数据和程序独立。
模拟声音,要使实验达到逼真,除了模拟控制台实物景象,还要模拟它们实验环境中的各种声音,如汽笛声、按钮按动声、内部机械动作声等。这样,才能使学生在实验室有身临其境的感觉,全身心地投入学习。
模拟台面各种动作的结果,台面上每个控件的动作都会触发一定的事件。这些事件在实物设备中是靠机械、电子电路等去完成,而现在将这些机械及电子逻辑关系使用计算机软件实现。
故障发生器,在实际工作中除了设备正常情况下的操作,还有各种意外情况,如某些设备故障的情况。此时,要求在虚拟系统中也能模拟手柄失灵、仪表信号不显示及自然灾害发生的情况等,即给实验增加一些难度,强化学生实际操作能力。
虚拟实验技术在实验教学中具有广阔的应用、发展前景,随着虚拟实验的普及,其优越性会被越来越多的人认识。但要使虚拟实验技术真正得到推广应用,关键还是观念的改变,首先是教师观念的改变,除了具有创新精神和能力外,还应有一个科学的投资理念,在实验室建设和发展中,充分考虑投资效益,建设现代化的实验室。其次要培养一支高素质的实验队伍,不断地进行知识更新,加强学习,重视信息的收集、加工、应用,了解掌握最新技术,促进实验教学发展。虚拟实验的应用和发展,加快了实验室发展和实验教学改革,促进了教育观念的改变。是培养创新人才的新的实验手段。
虚拟实验在21世纪实验教学中必将占有重要地位,无疑会起到很大的作用。
1崔光佐.基于多媒体和Internet的辅助教学模式[J].中国CAI快讯,1999
2王河,顾君忠.Internet上协同环境的虚拟现实交互技术[J].计算机应用
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虚拟实验教学是对实际实验教学的虚拟。虚拟实验教学系统是一种运用虚拟现实技术模拟真实实验的网络化计算机教学系统,是面向教学的虚拟实验室。 虚拟实验教学系统又分为虚拟实验平台、虚拟实验教学管理两个部分。虚拟实验教学是虚拟实验在教学中的应用。包括:实验前相关知识的辅助学习、实验过程的答疑与指导、实验提交后的自动批改、实验教学效果评估和实验过程的管理等。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:泵与风机虚拟实验教学系统的探究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘 要:伴随着互联网产业的发展与进步,互联网技术渐渐的融入到数字化教学当中来,使得教学方法与途径变宽变广,教学效果显著,尤其是实验教学方面,更是受益良多。越来越多的实验通过计算机技术,尤其是对Adobe Flash、Visual Studio等的应用,进行定性重现和定量模拟,原本在纸上、在实验室的操作实验,通过GPU跃然屏幕之上。该文所述泵与风机中离心式水泵性能试验与离心式风机进气实验,就是基于以上技术进行开发探究的。
泵与风机实验是流体机械本科教学中至关重要的一部分,其中有较为冗杂的数据处理和实验计算,如果仅凭人为进行实验项目,不仅耗费巨大的时间和精力,还容易造成实验误差,不利于实验的进行和总结,在本科生教学中,需要进行智能化和电算化的改进,以加强学生对实验教学内容的掌握,促进实验教学顺利开展。
在此次泵与风机实验系统的开发探究中,使用相关的教具――离心式水泵、离心式风机进行实验,经过反复实验和对实验数据进行处理,得出更加接近真实环境的实验数据,进而运用Fluent软件进行数据模拟,得出实验数据对应的模拟曲线,再确定出准备植入Flash的数据;运用Adobe Flash CS6软件,进行动画创作与应用程序开发,调动数据库中动画、图形、声音和视频,按照时间轴的顺序排列,逐帧的进行制作,对实验系统进行描述,对实验步骤进行演示;该教学方法的探究是应用Visual Studio工具进行编程,来实现泵与风机实验数据的智能化和电算化。
Visual Studio编程开发工具具有保密性、封装性和传播快速性,将实验移植到移动互联网上。使用多级窗体界面,将泵与风机中离心式风机与离心式水泵实验过程转化成VS程序代码,通过第三方数据处理工具的植入,完善实验界面中数据处理部分。同时,通过静态网页实现多窗体数据传递转化功能。基于已安装的IIS工具,创建网站,发布在校园网中,通过控制访问权限,实现局域网实验数字化。通过开放的代码,增加实验教学系统的可移植性,不断丰富系统的,使之多元化。
该实验平台是一个集学生管理程序和实验课程教学指导、网络仿真实验等虚拟实验为一体的校园实验教学系统。虚拟实验教学平台综合运用了计算机技术、仿真与实践相结合、在线实验、虚拟现实等技术,使实验的进行不再受人为因素的限制,解决了因设备限制而无法进行实验的问题,在确保实验教学方面起着至关重要的作用。
4.1离心式水泵性能实验
(1) 流量。由于涡轮流量变送器与积算频率仪表配合使用,仪表本身装有换算装置,测量数据直接显示出容积流量,其瞬时流量单位为m3/h。同时利用三角水堰测量水泵流量,其计算公式如下:
(m3/s)
(2) 扬程。水泵压强测点布置如图1所示。当水泵进、出口管内径相等时,由伯努利方程可得: (m)
(3) 功率。
①有效功率 (kW) ②轴功率Psh=M(kW)
(4) 效率
虚拟实验平台模拟实验过程如下:打开水泵,水经过电动泵的作用通过吸水管道进入回路中,最后经由水箱流回吸水池。通过改变入口阀开度来改变水泵工况。要求改变阀门的开度,水流的速度相应发生改变。分别布置真空表测量入口压强、出口压强,通过涡轮流量计和后面的三角水堰测量流量,通过转矩测量仪测量转矩,通过转速测量仪测量转速。要求虚拟实验对应的测点有相应的数据显示,要求三角水堰在工况变化时高度能够连续变化。
调节:改变入口阀4的开度实现水泵工况的调节。要求做一个按钮,能够改变10次,改变过程中表3和10中的指针连续变化,其余测点的示数连续变化。
4.2离心风机进气实验
通过增加(或减少)集流器入口节流网层数的方法来调节风机流量,使风机运行于不同的工况点。
(1) 流量 (m3/s)
(2) 动压。
①出口动压(即风机动压) (Pa)
②进口动压 (Pa)
(3) 风机全压与静压。
风机的全压 (Pa)
风机的静压
(4) 全压效率和静压效率。
(5) 性能换算。
启动风机,空气由左口的集流器处进入风机,右侧离开,要求大致描述空气的流动情况;通过增加(或减少)集流器入口节流网层数的方法来调节风机流量,改变风机的工况点。测量点有集流器喉部静压pest、pest1,功率表有转速测量仪,要求各测点需要显示相应的测量值。通过改变2处的节流网的层数来改变工况,要求操作按钮,从小到大一共改变15次,改变节流网的层数时各个测点的数据需要有相应的变化。
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