中学物理课堂教学中应用交互电子白板的案例研究.doc

中学物理课堂教学中应用交互电子白板随着以现代多媒体和网络技术为核心的信息技术在中小学教育教学中的普及和发展，我国中小学教育已经初步实现了教育现代化。各种现代教育媒体在教学实践中应用的同时，优劣得到充分地体现。 当前以多媒体投影机为主要媒体手段的教学模式虽然能较好的展示多媒体资料，从深度和广度上扩展课堂容量，提高教学效率，但它不能够实现现代课堂教学的交互性的问题也日益突出。而电子交互白板技术弥补了以往的一些教学媒体的缺憾，增加了如课堂交互性和课堂演示的灵活性等新的功能，为课堂互动、师生互动、生生互动提供了技术可能和方便，为建立以学生为中心的课堂教学奠定了技术基础，逐渐成为现代课堂媒体发展的方向。中学物理是以观察和实验为基础的学科，而电子白板技术的软件和资源库正好可以帮助实现灵活地制作观察和模拟实验平台，若能将交互式电子白板的功能和优势与中学物理教学相结合，定将大大优化中学物理课堂教学的发展。学校教育的中心环节是课堂教学，中学教育信息化的核心是实现中学教学信息化，所以，课堂教学信息化是中学教育信息化的重要环节。当前，在中学课堂教学技术装备建设上，大多是采用计算机、投影机和传统黑板组合的方式，这套系统虽然能高效的展示多媒体资料，增加教学容量和提高教学效率，但在课堂交互方面存在着明显的功能缺陷，不能充分支持中学素质教育环节中学生互动发展目标的实现。教学过程中，计算机桌面、投影面和黑板面分离，教师在三者之间的转换中不断调整注意力的焦点，产生了时间和精力的不必要消耗；教师注视目标的频繁变化，也容易导致学生注意力的分散；教学过程中各种资料不断展现和替代，教师在黑板上的板书信息又不能保留，再加上课堂容量大，学生几乎没有机会消化和吸收，课堂上和课外的复习很不方便；当教师的活动被被银幕所束缚，学生的活动也被束缚，师生关系变得非常僵硬，缺乏广泛的互动性，学生的潜能反而被压抑，甚至有人说，投影+银幕不过是把黑板、粉笔、教科书式的“灌输”教学转变成了“电灌”而已。如何将投影面、计算机桌面和传统黑板平面整合起来，实现“三面一体”，把教师和学生从多媒体中解放出来呢？当前主要的解决方案是用交互电子白板来替代投影银幕，从而构成具有交互性的多媒体教学系统。这套系统把投影机、电脑和黑板的功能整合为一体，把黑板这种传统媒体和电脑、网络等现代媒体的教学功能融合在一起，而且丰富了传统教学和现代教学的双重功能，为师生的课堂交互提供了更为便利的条件，使教师和学生在课堂活动中的自主性和机动性大大增强。然而，大多数教师对交互电子白板的功能特性还不熟悉，习惯于投影+银幕形式的应用，不能充分发挥电子白板的“交互”特性，在中学教学的实际应用中表现出很多不足。1 交互式电子白板概述1.1 交互式电子白板的发展一直以来，黑板始终是一种方便的、使用最为广泛的传统教学媒体，可以说黑板的发明也是一种媒体革命，它使得课堂教学大大增加了教学容量、增加教学直观、增强课堂的互动性和提高了教学效率，再加上它面向师生集体、易于重复使用、而且成本低廉，所以它的历史价值是不能够被抹杀的。但黑板存在着很多的缺点，比如，使大量粉笔导致灰尘太多，危害师生健康，虽然使用了无尘粉笔，但还是不能克服课堂环境污染；只能表现静态的而不能表现动态的东西或者是只能有图像和文字，不能有声音和视频，这导致课堂的直观性受到限制;由于版面空间无法随机扩展，写完就得擦掉，不能保留下来，不利于学生的随机复习；由于对其他教学资源无法兼容，导致无法高效开展课堂互动，限制了学生综合素质的发展。随着现代教育技术的发展，诞生了电子白板。电子白板产生于上世纪90年代后期，它是这样的电子设备: 它是一种汇集了尖端电子技术、软件技术等多种高科技手段研发的高新技术产品，它通过应用电磁感应原理，结合计算机和投影机，可以实现无纸化办公及教学，在一个类似黑板的白色书写板平台上，操作者能在其界面上用鼠标笔或普通笔，如同粉笔在黑板上板书一样自由书写。但与普通白板或黑板不同的是，通过该界面或附在界面上的感应器，电子白板能将书写笔的位置与运动信息送至计算机或独立的处理器中，将书写笔的轨迹转化成图形数据，把板书内容存储并打印出来，这是电子白板产品的基本功能。交互式电子白板就其实质来说，是一个“大尺寸交互显示界面”，即相当于一个大尺寸的触摸屏，用手指或鼠标笔，直接通过白板界面就可以远程随时操纵计算机，可以运行任何应用程序，可以对文件进行编辑、注释、保存等，同时，所有对计算机屏幕内容的操作和加工处理的结果都会即时存储在计算机中和呈现在电子白板上。1.2 交互电子白板的工作原理交互电子白板硬件系统的核心组件由白板、投影机、计算机和感应笔(手指)等组成。白板同时为书写板和计算机的显示器，感应笔具有书写笔和计算机鼠标的双重功能，笔尖可以在电子白板上书写，同时笔尖相当于鼠标左键，可以单击和双击。计算机的显示内容通过投影机投射到白板上。当感应笔在白板上书写或操作时，通过电磁感应将数字信息输送到计算机中，并实时通过投影机投射到白板上呈现出来，从而实现交互式电子白板的各类基本操作。此外，交互式电子白板还配备了若干扩展组件可以完成课内外相关教学功能。1.3交互式电子白板的软件系统及其基本功能交互式电子白板软件系统是整个交互式电子白板系统的核心。在交互式电子白板硬件一定后，交互式电子白板的功能和性能在很大程度上取决于其软件系统。不同的交互式电子白板它们的软件功能不尽相同，主要概括如下：交互功能:通过与电脑、电子白板和投影机组成交互式控制环境，这是交互式电子白板的最主要特征和功能。书画功能:利用无源感应笔在电子白板上随意书写文字、自由图画、任意擦除，而且仅用一只笔可任意调整笔的类型、粗细和颜色。绘图功能：绘图菜单有多种几何图形选项，比如三角形、矩形、椭圆等，操作者只需从菜单中选择好图形，用白板笔移到绘图区域，使用书写笔，按用户的意思随意拖拉大小，即可完成绘制对应选定的图形。 识别功能:可将手写体英文字母、数字以及汉字自动转化为标准体。 库功能:应用软件具有强大的库功能，常用的背景库、注释库、页库、链接库等，内容非常丰富，涉及领域非常广，其内容可任意添加、删除、编辑和管理。 记录功能:可以记录使用者的任何操作，然后供学生或受众共享;也可以捕捉屏幕上的全部或局部画面，保存到图库、剪贴板，还可随时调用等。 导出功能:可以将书写内容转换成HTML, PPT等多种文件格式导出。 工具功能:具有聚光、拉屏、拖放、照相、隐藏、涂色、匹配、即时反馈等。网络共享、远程交互功能:可直接上网，网络上实现应用共享，文件传送，网络白板、异地直接通讯等功能。2交互式电子白板的教学功能应用于中学物理课堂教学的方法与技巧中学物理概念、物理过程和物理原理需要直观性的教学媒体来突出和体现，在传统教学时代，需要开展大量的课堂实物演示实验，有些不具备实验条件的物理教学点，教师只能通过黑板图画和语言说明来讲解，结果费时费力仍然不能获得良好的教学效果，而进入现代媒体阶段，特别是交互电子白板阶段，此类教学问题迎刃而解，与白板配合的一些仿真实验系统可以随时在课堂上开展物理实验。经过交互式电子白板在中学学科教学中的应用实践，发现交互电子白板在中学物理教学中具有一些优势，这些优势与交互电子白板的先进教学功能相结合，可以让中学物理教学变得轻松和快乐，教学效果得到优化，既有利于学生学习物理知识和技能，又有利于培养学生收集信息、处理信息、传递信息的能力。下面就以交互式电子白板的多媒体展示功能、工具功能和交互功能进行分别讨论，探讨如何运用这些教学功能解决中学物理教学中的实际问题。2.1 多媒体展示功能交互电子白板技术平台保存并扩展了传统多媒体的各项功能，更加提高了视听效果，大大提高了学生的注意力和理解力，激发了学生的兴趣，提高了教学效果。多媒体演示功能应用到物理课堂教学概括的说有以下几点作用:2.1.1提高中学物理课堂教学效率在中学物理课堂教学中，单纯通过教师苦口婆心的讲解并不能解决所有的教学问题，而交互电子白板技术平台可以通过文字、图形、图像、动画、音频、录像和网络资源等方式，可以调动学生的五官活动，提高信息的输入效率，课堂信息丰富多彩，更易激发学生的课堂学习和探究兴趣，更容易领会和掌握教学内容，可以增加学习容量，提高课堂效率。可以用利用多媒体演示，教学可大大加快教学进度，从而节约大量时间。由于多媒体展示过程可以重复利用，所以，即使个别学生仍然无法掌握课堂教学内容，学生还是可以随时参考和调用课堂多媒体演示资料，最终掌握知识。如在球面镜的成像问题教学中，教师很难通过口头描述讲解清楚：当物体到球面镜透镜的距离大于、等于或者小于焦距时，成像变化情况，通过白板软件系统的展示功能，可以让学生更加直观地理解。 2.1.2 有效展示物理实景由于受到时空限制，很多物理实景不可能均在搬到课堂上。而交互电子白板技术平台可以方便实现随时在课堂上展示物理实景，后台制作的物理实景录像包括真人、实事、实物、实景、实地及其变化的实录都可以集成到课堂多媒体教学中。学生可以在教室中就可以进行课堂物理探究实践体验。中学物理教学中有很多大型物理实验，由于条件限制，很难在课堂中演示，而多媒体可以通过软件实现模拟实现。例如机械波教学中，教师通过展示大海波浪的物理实景可以加深学生对于波动规律的理解。2.2工具功能 交互电子白板增加了很多独有的特效工具功能，比如拖放、照相、隐藏、拉幕、涂色、匹配、即时反馈等功能模块可以辅助教师实现课堂的灵活机动，突出教学重点。2.2.1 屏慕遮蔽功能启用此功能，会在屏慕上出现一块灰色的遮蔽板，该板可以拖动上下左右移动，也可以拖动其四个方向上的操纵手柄用改变其大小。用以逐步展现课前预设好的，但又不想直截了当的一下子呈现出来的内容，比如课前回顾实物电路图连接问题，使用该功能可以提高教学效率，减轻教师的重复劳动，且遮蔽板又如同魔术师手，随着慕布的拉动，结果逐渐被展露出来，极大地吸引了学生的注意力。2.2.2屏幕捕获工具屏幕捕获工具可以将屏幕正在显示的内容捕获成图片，传至软件中以供使用。捕获功能有四种方式可以利用，如图屏幕捕获工具允许教师将其他文件中有用信息提取出来，供教学使用。也可以让教师将课堂上的教学记录成图片格式，供课后教学研讨或学生复习之用。还可以将捕获的图片保存至资源库中，供今后随时调用。如在讲解串联电路的连接问题时，可以将学生串联电路的概念和图示截取保存，留作下节课的复习资料 2.3 交互功能交互功能是交互电子白板所有功能中的核心功能。由于交互电子白板与电脑、投影机的互联构建了一个黑板、投影、资源三位一体的教学媒体环境。在教学中，师生可以直接用专用笔在白板上书画，可以直接用专用笔实现所有的电脑操作;可以直接用白板笔点击、拖动、保存白板上的各类教学资源等。使得教师和学生的大部分课堂活动都可以借助白板来完成，贴近生活操作，更加人性化。所以交互式电子白板为课堂教学提供了教师与学生、学生与学生、师生与资源、本班师生与外界师生及专家的交互平台。利用互动白板可以有效发挥教师的导学和助学作用。同时，也有利于充分发挥学生的主体作用，对于交互式电子白板的交互功能在中学物理课堂教学中的体现可以通过以下几个方面来阐述：2.3.1 构建互动的科学探究平台教师在交互电子白板上可以构建学习情景，更为清晰的呈现学习任务与探究目标。由于交互电子白板特有功能可以使学习内容与学习任务不断的细化与深入，同时学生可以通过交互电子白板提供的学习平台，在协作沟通的基础上完成学习的探究活动。如在解决串联电路实物连接中，教师呈现某个问题和实物图，大家展开讨论探究，最后，让学生完成任务。3.3.2 创设互动的合作学习平台交互电子白板能将更好的创建课堂协作环境。交互电子白板给予教学内容多方位的展示，引发学生的积极参与，更好的促进学生与学生之间，教师与学生之间的沟通与协作。交互电子白板能成为教师在课堂上展示学习任务的工具，也能成为小组协作的支持工具与展示工具。在教学中，教师可以通过电子白板记录下每一个小组的讨论结果或实验结论，通过电子白板的展示。3.3.3 搭建互动的实验参与平台传统的实验教学和交互电子白板的结合，将实验教学过程中的教师、学生、实验器材、实验过程紧密结合为一体，共同构成一个师生互动的教学应用平台。学生可以通过交互电子白板，直接参与到实验过程中，将实验过程与内容实时展示给课堂中的其他同学。教师也可以通过交互电子白板与其他设备的整合，对实验过程进行记录、反思与评价。如教师在讲解浮力时，物体在不同媒介、不同体积和不同质量条件下，物体所受浮力的变化，利用白板软件的这一功能，可以更为直观地开展仿真实验，收到了明显的教学效果。3.3.4 营造互动的动态沟通平台交互电子白板应用于课堂教学中，将涉入到教学过程的教师、学生、资源、学习内容紧密的结合为一体，共同构成一个师生互动的教学应用平台。白板为教学营造了一个互动的动态沟通平台，教师在课堂中展示教学内容，通过丰富的资源吸引学生积极参与教学，灵活控制课堂的进度和气氛；而学生则可通过交互电子白板直接参与到实际教学过程中，将每个学生的注意力都吸引到课程内容上。3 交互式电子白板在中学物理课堂教学中的应用案例分析在中学物理教学中应用交互电子白板，教师应注意白板技术和教学的接口环节。基于交互电子白板的教学，主要能在以下五个教学细节过程中优化交互电子白板的教学功能应用，下面笔者将根据真实的白板应用案例进行视频分析，研究交互白板的各项功能在中学物理教学过程中如何有效地应用以及如何辅助实现中学物理课堂教学过程的的优化：3.1. 应用交互白板平台优化课堂导入，充分激发学生的兴趣在课堂导入教学环节中，可以应用的白板功能主要是工具功能、背景功能、素材库功能、资源功能、交互功能等：u 工具功能在滑轮课堂教学的导入环节中，教师采用了白板的工具功能中的幕布功能，逐渐将呈现的有关滑轮的实际应用故事展示出来，吸引了学生的注意力，激发了学生学习滑轮的兴趣。 在力 弹力课堂教学的导入环节，采用了工具功能中的屏幕突显功能，不断呈现出的有关生活中的有关力的现象，并通过各种“力”而引出“弹力”，这种导入方式也可以充分激发学生的学习兴趣。在串联与并联教学的导入环节中，在学生学习过的简单电路图的基础上增加了一个灯泡，教师使用了拖拽功能，将素材库中的灯泡元件拖拽到图中，让学生想办法连接新的电路图。u 背景功能在串联与并联教学的导入环节中，教师让学生使用了白板的桌面标注功能连接电路图，教师从而有效地导入了串联和并联电路的概念。u 素材库功能在用天平测质量教学导入环节中，教师把素材库中的一些测量质量的工具展现在白板上，从而有效地引出了天平。u 资源库功能在用动量概念表示牛顿第二定律教学中，教师在导入环节调用了资源中的一段有关体操比赛的视频，从而引出了动量的概念。u 交互功能在课堂导入环节中，也可以开展师生互动，可以让学生和白板交互，比如在串联与并联教学的导入环节，教师请学生上台将白板上的电路图连接起来，学生采用了串联电路的连接方法，就属于对白板交互功能的应用。3. 2. 应用交互白板平台优化教学内容的情境创设，可以加深学生对教学内容的理解 在课堂讲授环节，教师主要应用了白板的背景功能、工具功能、素材库功能、资源功能和交互功能等：u 背景功能在力 弹力课堂教学的讲授环节中，教师在呈现的起重机、压路机、推土机的工作场景上，进行施力和受力分析，利用了白板的桌面标注功能，解释了力的概念。u 工具功能在滑轮的讲授环节中，教师将各种生活中的滑轮素材拖拽到白板中，创设了丰富的教学内容情境，充分地让学生了解滑轮的广泛用途，激发学生探究滑轮的兴趣（如图）。课堂讲授环节中拖拽功能的应用 u 素材库功能在中学物理课堂教学的讲授环节中，中学物理的学科符号是常用的素材，比如在串联和并联教学中，教师在实物串联电路图的基础上，教师将电路元件素材随机拖拽到白板平台上，提高了教学效率（如图）。课堂讲授环节中学科素材的应用u 资源库功能在白板的学科资源库中，储存了大量的教学课件和视频，也可以随机调取教师的自备资源，如在滑轮的讲授环节中，教师为学生调用了用滑轮升国旗的flash课件，形象地展示了滑轮的工作原理（如图）。课堂讲授环节中flash课件资源的应用u 交互功能在课堂讲授环节中，教师为了让学生加深印象，有时候也开展师生互动，比如滑轮的教学中，教师让学生把呈现的滑轮生活应用图景中的滑轮标示出来，学生成功地做到了（如图）。课堂讲授环节中交互功能的应用3. 3. 应用交互白板平台优化讨论和探究，可以促进学生积极思考在课堂讨论探究环节中，教师和学生常用的白板功能主要是工具功能、应用功能（仿真实验）和交互功能等：u 工具功能在天平测质量的讨论环节中，教师先是让学生亲自上台在白板上操作仿真实验，然后集体观察测度值，为了看清楚游码的刻度值，教师调用了放大镜，将游码放大后观察，学生们可以清楚地获得读数（如图）。课堂讨论环节中放大镜功能的应用u 资源功能在这一环节中，有些教师也开展一些小组竞赛活动，将资源库中的某些习题分别编号，让学生分组自由选择，开展竞赛活动，大大活动了课堂气氛，如在串并联电路复习的讨论环节中，教师将习题库编为4组，让学生选择展开竞赛（如图）。课堂讨论环节中资源功能的应用u 应用功能在天平测质量实物测量之前，教师为了让学生更为清楚地熟悉实验环节，开展了学生仿真实验探究活动，学生根据大家的讨论意见亲自上台，添加砝码和移动游码，准确地实现了天平的平衡，完成了实验过程（如图）。课堂讨论环节中仿真实验功能的应用u 交互功能这是在课堂讨论环节中最常用的功能，这一环节是课堂教学中师生互动、生生互动、学生和白板互动的最佳时机，如在天平测质量教学的讨论环节中，教师让学生把天平的构件图示标在相应的位置，有效地实现了课堂互动探究（如图）。课堂讨论环节中交互功能的应用在力 弹力的讨论环节中，教师为学生们设置了游戏环节，让学生把发生形变的图片拖拽到相应的区域，让学生更为直观地理解物体形变是产生弹力的重要条件。3. 4. 应用交互白板优化复习巩固，可以促进知识的内化在课堂复习巩固环节，白板也可以发挥出它的重要功能，主要可以采用书写功能、工具功能和素材功能等。u 书写功能如在物态变化复习环节中，教师和学生集体开展了填表的复习活动，区别不同状态的物体形状和体积的区别，教师用了书写功能。u 工具功能利用白板的工具功能中的屏幕录制，可以有效地将上节课学习过的内容重现，如在串联和并联的复习导入环节中教师将简单电路图的构成与连接方法进行自动演示，收到了很好的复习效果，并且顺利地导入新课（如图）。课堂复习环节中屏幕录制功能的应用u 素材库功能在物态变化教学复习环节中，教师和学生开展互动复习，教师按照学生的回答将相应的素材拖拽到白板平面上，从而有效地复习了酒精灯的点燃和熄灭方法。3. 5. 应用交互白板优化课堂板书，可以帮助学生记录教学重点，难点在教学过程中，白板的背景功能和资源展示功能可以有效地优化板书，突出教学的重点和难点。u 背景功能在重力课堂教学的小结环节中，教师利用桌面标注把重点和难点标注出来，学生可以一目了然地分清重点和难点。u 资源库功能在课堂小结环节中，教师可以将板书制作成演示课件，逐步展示，可以用不同颜色的字体表示重点和难点，也可以收到很好的记忆效果，滑轮教学的课堂小结。4 经验总结与展望笔者通过理论与实证的方式研究了交互电子白板在中学物理教学中的应用，通过此次研究发现交互电子白板是中学物理现代课堂教学媒体的最优方案，非常有必要继续推广和发展。交互电子白板的特有功能为中学物理教学中对各种现代教育理念和教学策略的实施建构了一个有效的平台，让课堂教学过程发生了革命性变化，使课堂教学效果明显增强，学生的综合素质得到发展。由于某些原因，本文的研究还是不够精细和深入，比如，对交互电子白板的教学功能分析方面以及在中学物理教学中的应用方法等，另外，交互电子白板的教学应用还在初级阶段，还有很多问题需要经过长期实践发现和研究，比如在交互电子白板平台下开展中学物理现代课堂教学模式的实践研究，以及不同类型的物理知识的教学、物理以外其他学科的教学中应用白板的研究等。交互电子白板技术平台的发展开拓了教育新的天地，继承和发扬了优良教学传统，交互电子白板技术平台会很快成为我国中小学现代教学媒体的主流，中小学各学科教学与交互电子白板技术平台的整合成果将如雨后春笋，也将带动中小学素质教育目标的实现。参考文献1 丁兴富白板终将替代黑板成为课堂教学的主流技术J电化教育研究，2005，(5)：212 李龙教学设计M北京：高等教育出版社2010年9月3 丁兴富，李敬东（2005）从黑板到交互白板J.中国电化教育,2005（2）4 物理课程与教学论胡炳元主编浙江教育出版社5 李沐东.交互式电子白板在中学物理教学中的应用研究D上海师范大学,2007.056 陈晓燕. 高中生物理学习动机激发策略的研究D.南京师范大学 2008.057 丁兴富与李敬东从黑板到交互白板的历史进程对信息技术与课堂教学整合前景的展望J中国电化教育，2005，（2）：31358 丁兴富电子交互白板将替代黑板成为未来课堂教学的主流技术北京，20049 丁兴富交互白板及其在我国中小学课堂教学中的应用研究J中国电化教育，200510 杨静基于交互白板的电磁感应探究式教学中国电化教育17