时间:2022-09-23 14:38:38
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇图像法论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
信息技术在教育领域中所占比重越来越大,现在不少学校都配备了多媒体教学平台,计算机辅助教学大行其道,就物理科而言,其突出的学科特点(以实验为基础的科学),决定了高中的物理课程仍然以实验为基础,强调实验教学,特别是探究性实验教学,这对全面培养学生的科学素质,形成科学的世界观至关重要。但在教学中如能合理地运用信息技术,可使我们的教学、学生的探究活动效果更好,以下是我在这方面的一些浅见。
一、利用工具软件构成探究学习的辅助研究工具
(一)利用多媒体培养学生非智力因素
多媒体课件课堂容量大,能极大地提高课堂教学效率,可以将声音、图像、文字、动画同时并举,刺激各种感官。鲜艳生动的图像如临其境;卡通人物、动物的喜闻乐见;动静图像的分解、移动、定格、结合;物理过程的动态表现;物理情景的模拟仿真;再加上点、线、面、体的闪烁提示,思维过程的可视性和鼓励性语言等,使知识变得生动、有趣、思维过程清晰可见。我们还可以课件中很方便地插入体现代科技的图片或视频录像,如在“失重和超重”中加一段“神六”宇航员在飞船员中做空翻的视频,在“平抛运动”过程中加一段飞机投弹的视频,这大大地激发了学生的浓厚兴趣,唤起学生强烈的求知欲。
(二)制作动画来展现动态的、抽象的物理过程
课堂上一些无法用实验演示的宏观的、微观的极快的极慢的物理过程,如天体运动过程及规律、分子的热运动、波的传播与叠加、干涉与衍射、爱因斯坦的相对论时空、氢原子的发光机理等,由于条件有限难以通过实验向学生直观展示,学生感性认识不足,理解不深。但我们可以利用动画进行逼真模拟,灵活地放大或缩小场景,将这些物理过程生动形象地展现给学生,使学生认识加强,理解透彻。
对一些可以用实验演示但无法揭示其本质规律的物理过程的剖析,如带电粒子在电场磁场中的加速、偏转、回旋时所受力的动态分析,电感应中磁通量的变化,电磁波的产生、光电效应中光子与光电子的运动等等,这些物理过程包含了大量人眼看不到的变化因素,讲解较为困难,运用动画可以将这些不可见的因素通过形象化的仿真和模拟来展现,起到化无形为有形、化抽象为形象、降低思维难度。像螺旋测微器、游标卡尺、分光仪、万用表、示波器等仪器在讲解结构或应用时,有的刻度示数过小,有的拆装不便,不方便课堂教学,用动画可以把小的变大,不能拆的一点点分开,能让学生清楚了解仪器的结构及使用。
(三)利用工具软件能直接辅助学生进行探究活动
探究活动总有较多的数据需要处理,常用的处理方法有计算列表法、图像法,当数据间的关系比较复杂时常采图像法,如高一课程中的s―t图像、v―t图像 、自由落体中的s―t2图像、研究牛顿第二定律的a―F图像,a―m图像等等,利用 电子表格(Excel)和几何画板(GSP)能快速准确地画出各种图像,在几何画板上画图还可以直接得到直线的斜率、面积、截距等,便于学生从大量的数据中现问题、研究问题并得出结论,使探究活动更有效率。
二、利用网络资源
网上丰富的资源对教师的教与学生的学都提供了丰富的材料,教师手边有更多的视、听、练的材料可供选择,学生不但可以看到听到、看到各种信息,而且可以进入学习内容中去。我们可先给出一些探究性课题,如“摩擦力产生的原因”“ABS系统”“微重力下水滴的形状”等,然后指导学生上相关的网站查找资料、设计实验、整理成果,写成小论文,使得课堂探究学习得以延伸。进一步可指导学生把自己的研究成果公布在校园网上,也可以用电子邮件、BBS等围绕探究主题来相互交流、相互学习。
[论文摘要]目的研究cT血管造影(cTA)及容积重建技术(vR)对多发性颅内动脉瘤的临床应用价值。方法 采用Siemens Plus 16 somatom Volume Zoom型容积cT扫描机获得原始图像,采用容积重建成像技术(VR)进行三维重建,并辅助运用多轴面重建(MPR)。结果 在1年间,通过3D-CTA诊断多发性动脉瘤lO例。容积重建成像CTA清晰显示颅内动脉瘤、载瘤动脉、动脉瘤的形状和大小及其与邻近结构的解剖关系,在部分病例上要优于DSA。结论 容积重建成像CTA是一种可靠、无创的快速诊断颅内多发性动脉瘤的方法,为急症手术提供了详实的影像学资料,可帮助制定治疗方案。
多角度投照的选择性全脑血管造影(DSA)仍是诊断颅内动脉瘤的“金标准”。但全脑血管造影术是一种有创的、耗时的、需住院的检查,同时有一定的操作相关并发症。Roben等回顾分析了2899例脑血管造影术的情况,报告神经系统的并发症发生率约为1.3%。因此有必要寻求非侵袭性可靠的替代方法。近十几年来,随着医学影像设备和计算机技术的飞速发展,出现了多种非侵袭性的颅内血管成像方法。其中,由于多排螺旋CT的出现以及图像重建技术的进步,使(Computedtomography angiography,CTA)在诊断颅内动脉瘤方面已经有了很高的可靠性。在多数情况下,容积重建3D-CTA提供的动脉瘤形态特性方面的信息以及等同于或超过脑血管造影提供的信息。在很多急诊情况下,cTA已经取代常规血管造影,直接指导动脉瘤夹闭手术。有15%~20%的颅内动脉患者为多发性颅内动脉瘤,常规血管造影有时没有行四血管造影,会造成漏诊,同时在判断出血动脉瘤上也有一定的困难。CTA通过一次成像就可得到全脑动脉的影像,在诊断多发性颅内动脉瘤方面有特殊的优势。本院从2003年引进16排螺旋CT开展颅脑CTA来,共发现10例颅内多发性动脉瘤,占同期病例的22%,现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
从2004年6月至2005年6月,164例患者行脑血管CTA检查,诊断45例动脉瘤,其中有10例为多发性动脉瘤。10例多发性动脉瘤中男1例,女9例,年龄38~79岁,平均55.3岁。
1.2检查方法
采用SIEMENS Plus 16 Somatom Volume Zoom型容积CT扫描机。先以常规headfast序列行颅脑平扫。此后,在前臂静脉建立通道,经压力注射器注入100~120 ml非离子型造影剂,注射速度为3ml/s,延迟扫描时间为(18±2)s。扫描范围:从鞍底以下30 mm到其上方60 mm为止,共90 mm。所得原始数据输入工作站(3D Virtuoso,SIEMENS),通过硅图02图像处理器(Silicon Graphics 02 board)进行后处理,以容积重建成像法(VolumeRendering,VR)进行三维重建,并辅助以多轴面重建法(Multiplanar Reformation,MPR)。颅骨标为白色(0~1300 Hu),血管标为红色(80~300 Hu)。
2 结果
2.1 检查结果
多发动脉瘤10例,其中2个动脉瘤的6例,3个动脉瘤的4例,共发现动脉瘤24个,囊性动脉瘤20个,梭型动脉瘤4个。动脉瘤位置:颈内动脉17个(颈内动脉一后交通动脉瘤11个);大脑中动脉4个;前交通动脉1个;椎基底动脉系统2个。动脉瘤最大直径:微小动脉瘤(≤3 mm)5个;小动脉瘤(3~5 mm,包括5 mm)7个;一般动脉瘤(5~10 mm)10个;大动脉瘤(10~25mm,包括10 mm)的2个。
2.2典型病例
女性,55岁,因SAH入院。CTA显示了双侧大脑中动脉分叉处动脉瘤,右侧动脉瘤形态不规则,瘤顶处可见有两小泡,为破裂动脉瘤。左侧动脉瘤最大直径为2.5 mm,瘤体表面光整。此前的DSA检查漏诊了左侧动脉瘤。急症手术夹闭右侧动脉瘤,左侧动脉瘤未处理。术后6个月复查CTA,清楚显示动脉瘤夹,夹闭的动脉瘤未见残留复发,左侧的动脉瘤未见明显变化,随访观察。
CTA显示了双侧大脑中动脉分叉处动脉瘤,右侧动脉瘤形态不规则,瘤顶处可见有两小泡,见图1C,为破裂动脉瘤。左侧动脉瘤最大直径为2.5mm,瘤体表面光整。术后6个月复查CTA清楚显示动脉瘤夹,夹闭的动脉瘤未见残留复发。
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3 讨论
容积重建(VR)是继最大密度投影(MIP)和表面阴影重建(SSD)后的第三种三维重建方法。由于容积重建时采用了所有的体素数据,根据CT值的变化,给予不同的灰度或色彩来清楚的显现不同的结构,这一点是表面阴影重建所不具有的。同时容积重建保留了原有体素间的解剖关系,能够显示出立体的三维图像,可以更好的解析血管间的关系,这一点是容积重建较最大密度投影要强的方面。
多层螺旋CT扫描后的重建的CTA图像较单层螺旋CTA在诊断颅内动脉瘤有明显的优势。Villablanca等报道,联合运用多层螺旋CT和容积重建技术,3D-CTA在诊断颅内动脉瘤上较DSA有更高的敏感性和相等的特异性,在诊断小于5 mm的小动脉瘤上有优势。
多发性动脉瘤约占所有颅内动脉瘤的15%~20%。由于未能行全部的4血管全脑造影,以及由于血管之间的重叠,DSA常会漏诊一些动脉瘤,特别是右侧椎动脉的动脉瘤和一些微小的动脉瘤。在本研究患者中,DSA漏诊了5个动脉瘤,其中4个为小于3 mm的微小动脉瘤,另一例为右侧椎动脉的梭型动脉瘤。3D-CTA一次重建就可以得到全部脑动脉的图像,在诊断多发性动脉瘤方面有特别的优势。
由于电脑技术的进步,大数据图像处理的速度越来越快。笔者可以在30 min内完成患者的扫描以及图像的后处理,并作出诊断。在急症情况下,提供信息足够制定动脉瘤的夹闭手术计划。
在出血的多发动脉瘤的治疗中,识别出血动脉瘤是治疗的关键。3D-CTA能够清晰的描绘动脉瘤的大体形态、表面征象,可以识别出新破裂动脉瘤表面的小泡样突起。在多发动脉瘤中,3D-CTA也可用于未治疗的动脉瘤的随访,若在随访过程中发现动脉瘤体积增大,表面出现小囊样突起,就应该认为有近期出血可能,应给予积极的治疗。
容积重建3D-CTA可以让手术医生更好的了解颅内动脉瘤的三维空间关系,对制定动脉瘤手术计划时很有帮助。3D-CTA可以任意角度度旋转,可以清楚地显示动脉瘤的大体解剖情况,比DSA更易显示动脉瘤的瘤颈、朝向、子瘤或动脉瘤的分叶状表现,更能清楚显示动脉瘤同载瘤动脉的关系,观察有无从动脉瘤上发出的分支。3D-CTA还可以显示动脉瘤的瘤壁钙化,显示动脉瘤同骨性标记物如前床突或后床突的关系。3D-CTA可以对动脉瘤进行更为准确全面的测量。
论文摘要:回顾了全息术的历史,阐述了全息术的基本原理,然后介绍了全息术在实际中的应用及其发展方向。
我们看到的世界是三维的、彩色的,这是因为每个物体发射的光被人眼接受时,光的强弱、射向和距离、颜色都不同。从波动光学的观点看,是由于各物体发射的特定的光波不同,光的特征主要取决于光波的振幅(强弱),位相(同相面形状)和波长(颜色)。如果能得到景物光波的完全特征,就能看到景物逼真的三维像,这就是全息术。全息术诞生到现在60年来取得了很大的进展,已被广泛地应用于近代科学研究和工业生产中。
1全息术的历史和发展阶段
1948年,丹尼斯·盖伯提出一种记录光波振幅和相位的方法,随后用实验证实这一想法,即全息术,并制成世界上第一张全息图。盖伯本来是为提高电子显微镜的分辨率而提出的设想,虽然未能用电子波证实其原理,但用可见光证实了。从第一张全息照片制成到20世纪50年代末期,全息图制作具有以下共同特点:全息图都是用汞灯作为光源;而且是所谓同轴全息图,即物光和参考光在一条光路上得到的全息图。这一时期的全息图被称为第一代全息图,标志着全息术的萌芽。第一代全息图存在两个严重问题,一个是再现的原始像和共轭像分不开,另一个是光源的相干性太差。因此在这十多年中,全息术进展缓慢。
1960年激光的出现,提供了一种高相干度光源,为全息技术发展提供了可能。针对第一代全息技术出现的问题,利思和乌帕特尼克斯(1962)提出,将通信理论中的载频概念推广到空域中,用离轴的参考光与物光干涉形成全息图,再利用离轴的参考光照射全息图,使全息图产生三个在空间互相分离的衍射分量,其中一个复制出原始物光。该方法被称为离轴全息术,这是全息术发展的第二阶段。第二代全息术解决了光源的问题,并且在立体成像、干涉计量检测、信息存贮等应用领域中获得巨大进展,但是激光再现的全息图失去了色调信息。
科学家们开始致力于研究第三代全息图到。这是用激光记录,而用白光再现的全息图,在一定的条件下赋予全息图以鲜艳的色彩。第三代全息术已经在很多领域的到了应用,例如:像全息、反射全息、彩虹全息、模压全息等。
激光的高度相干性,要求全息拍摄过程中各个元件、光源和记录介质的相对位置严格保持不变,这也给全息技术的实际使用带来了种种不便。于是,科学家们又回过头来继续探讨白光记录的可能性。第四代全息图应该是白光记录白光再现的全息图,它将使全息术最终走出有防震工作台的黑暗实验室,进入更加广泛的实用领域。
2全息术的基本原理和特点
全息术是一种“无透镜”的两步成像法,它能在感光胶片上同时记录物体的全部信息,即物体光的振幅和位相。全息照相过程分全息记录和再现两步:第一步称为波前记录(全息记录);第二步物体的再现(重现)。
波前记录依据的是干涉原理,物光波和参考光波相干叠加而产生干涉条纹。干涉条纹的反衬度记录了物光波前的振幅分布,干涉条纹的几何特征(包括形状、间距、位置)记录了物光波前的位相分布。就是说,全息图上的强度分布记录了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布,它们分别反映了物体的明暗和纵深位置等方面的特征。应当指出,任何感光底片都只能记录振幅(或者说强度)的分布,而不能直接记录位相分布,全息照相之所以能记录位相分布,是利用了参考光波把它转化成了干涉条纹的强度分布。假如没有参考光波,或者它与物光波不相干,波前上的位相分布是不可能记录下来的。
波前再现的理论依据是衍射原理,照明光波(再现光)经过全息图衍射后出现一个复杂的光波场。全息图的衍射波含有三种主要成分,即物光波(+1级衍射波),物光波的共轭波(-1级衍射波),照明光波的照直前进(零级衍射波)。在现代记录和重现的全息照相装置中,这三种衍射波在空间彼此分离,互不干扰,便于人们用眼睛或镜头去观测物光波的虚像或其共轭波的实像。
全息术的原理决定了它所记录的全息图有下列特点:
(1)三维性——因为全息图记录了物光的相位信息,图像具有显著的视差特性,可以看到逼真的三维图像。
(2)不可撕毁性——因为全息图记录的是物光与参考光的干涉条纹,所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再现完整的被摄物形象,只是分辨率受到一些影响。
(3)信息容量大——同一张全息感光板可多次重复曝光记录,并能互不干扰地再现各个不同的图像。
(4)全息图的再现相可放大或缩小——因为衍射角与波长有关,用不同波长的激光照射全息图,再现相就会发生放大或缩小。
3全息术的主要应用及其发展方向
全息术经过60年的发展,已与计算机技术、光电技术以及非线性光学技术紧密结合,成为一种高新技术,扩展到医学、艺术、装饰、包装、印刷等领域,在一些发达国家还兴起了全息产业,并且正在形成日益广阔的市场,实用前景非常可观。本文介绍全息术中几个应用较为广泛、产业化较成熟的领域并说明其发展方向。
3.1全息存储
全息存储是依据全息术的原理,将信息以全息照相的方式存储起来,它利用两个光波之间的耦合和解耦合,可以把信息存储和信息之间的比较(相关)、识别,甚至联想的功能结合起来,也就是可以把信息存储和信息处理结合起来。用于全息信息存储的记录介质较多,可永久保存信息的全息图用银盐干板、银盐非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蚀剂等;可擦除重复使用的实时记录材料有光导热塑料、有机或无机光折变材料等。全息存储在存储容量方面具有巨大的优势,原因是:
(1)全息存储具有存储容量大的优势。用感光干板作为普通照相记录信息时,信息存储密度的数量级一般为105bit/mm2;用平面全息图存储信息时,存储密度一般可提高一个数量级达106bit/mm2;如果用体全息图存储信息时,存储密度可高达1013bit/mm2。
(2)全息存储具有极大的冗余性,存储介质的局部缺陷和损伤不会引起信息丢失。
(3)全息存储具有读取速率高和能并行读取的特点,每个数据页可包含达1Mbit的信息,写人一页的时间在100ms左右,读信息的时间可以小于100μs,而磁盘的寻址时间至少需要10ms。
当前,在世界范围内掀起了全息存储研究的热潮,并取得很大的进展,其主要表现在:
(1)存储容量迅速提高和性能不断改善,并逐步走向实用化。例如,1994年美国加州理工学院在1cm3掺铁妮酸锉晶体中记录了1000幅全息图,同年,斯坦福大学的一个研究小组把经压缩的数字化图像视频数据存储在一个全息存储器中,并再现了这些数据而图像质量无显著下降。1999年美国加州理工大学利用空-角复用技术,在同一块在掺铁铌酸锂晶体中存储了26000幅全息图。北京清华大学实现了在掺铁妮酸铿晶体中的同一空间位置记录1500幅全息图,并研制了具有紧凑结构的灵巧型全息存储装置。
(2)实用化的全息存储系统逐渐推出。例如,1995年由美国政府高级研究项目局(ARPA)、IBM公司的Almaden研究中心、斯坦福大学等联合成立了协作组织并在美国国家存储工业联合会(NS1C)支持下川,投资约7000万美元,实施了光折变信息存储材料(PRISM)和全息数据存储系统(HDSS)项目,预期在5年内开发出具有容量为1Tbit数据,存储速率为1000MB/s的一次写人或重复写人的全息数据存储系统。同样的研究在法国、英国、德国和日本等国家也正在加紧进行。
近几年来,光电子技术和器件取得了系列重大进展,为全息存储器提供了所必要的高性能半导体激光器、液晶空间光调制器、CCD阵列探测器等核心元器件,全息存储的理论和方法的发展使这项技术日趋成熟然而,美中不足的是全息图的寿命问题尚待解决,虽然张泽明、谢敬辉等对Ce:Fe:LiNbO3晶体的全息存储和热定影进行了理论和实验研究,从方法上给出了记录角度越大,光栅周期越小,热定影所需最小离子数密度越高,存储系统的整体性能越好,但是目前还未解决的一个难题是寻找合适的记录材料。无疑,这将成为全息存储界研究的热门课题。
3.2显示全息
显示全息技术是在激光透射全息图的基础上来制作各种类型的全息图,如白光反射全息图、白光透射全息图等,各种类型的显示全息图可用于舞台布景、建筑、室内装饰、投影等;再如,以动态显示的全息技术、层面X射线照相术、3DCAD技术、3D动画片、雷达显示、导向和模拟系统等,每3年一次的显示全息国际会议上都有全息界泰斗展出令人吃惊的全息图,它们充分展示了全息技术创造性的魅力和艺术的美。
显示全息目前主要有两大类:第一类是Lippmann全息图,制作方法有Denisyuk的单光束法和Benton的开窗法。第二类是S.A.Benton的彩虹全息图,这是一种透射式显示全息图,可在白光照明下再现立体图像,且图像的颜色随观察的位置的变化而变化,从红到紫如雨后彩虹而得名。随着高质量记录材料的发展,随后的一些研究者和艺术家不断追求更实用的拍摄技术,如假彩色编码和真彩色反射全息图等。美国光学学会主办的《AppliedOptics》和《OpticsLetters》在20世纪80年代都有关于这方面的论文报道。由SPIE主办的《Holosphere》和美国全息制造商协会主办的《HolographyNews》以往和近年都不断地报道有关显示全息图的最新制作技术和商业信息。但从这些报道情况来看,显示全息存在不足主要表现在:
(1)视角范围、图像体积有限;
(2)没有获得特别有效的全息图的计算方法;
(3)由于全息计算数量巨大,导致动态显示异常困难。克服以上不足,将可能成为显示全息研究的几个热点。
近年来,显示全息技术掀起一场数字化变革,数字合成全息技术为全息三维显示开辟了前所未有的应用前景。随着计算机运行速度的提高和高分辨空间调制器件的发展,利用显示全息的大视场、大景深、全视差、真彩色、可拼装、价格低廉等特性,在不久的将来开发出真正意义的全息电影和全息电视,为显示全息技术创造良好的商业前景。
3.3模压全息
模压全息是1979年RCA公司为解决视频标准件的全息拷贝而提出的,它是将全息术和电镀、压印技术结合起来,使全息图的制作产业化,用白光再现时,可得到色彩鲜艳逼真的三维图像,并可通过印刷方式大批量生产,使得它在许多领域得到广泛的应用,以商品形式走向市场。模压全息的制作主要分为三个阶段:激光摄制原片全息图;电成型制金属模板;模压复制。这三个阶段生产工艺和技术要求都比较高,因此,模压全息作为安全防伪首当其冲,是安全防伪技术的一个里程碑。正如全息图的新奇性、强烈的视角效果、制作的难度以及易于应用在钞票的包装上,不能去除性、价格低廉、容易验证等特点,使它很快占领了防伪领域。模压全息是一种技术与艺术结合的高科技产品,无论在高档商品促销、名优商品的防假冒或在有价证券(如信用卡、钞票、护照签证)的防伪和加密以及图书、印刷、印染、装磺、纪念邮票和广告标牌等都有采用模压全息技术,并备受使用者青睐。
模压全息出现于20世纪70年代,80年代中期已形成了一种产业,90年代达到了鼎盛时期。本世纪初,随着防伪技术要求的不断提高,模压全息技术又有了新的突破:美国斑马图像公司推出了二维图像的数字化采集和拍摄技术;2003年,苏州大学研制成功并已批量生产“数码激光全息照排系统”;同年,倪星元、张志华等成功研制了可替代传统镀铝防伪薄膜的透明TiO2激光全息防伪薄膜。这些模压全息的一个个技术突破,使防伪功能有了提高,让激光全息防伪技术达到新的境界。
模压全息产业在我国起步较晚,但发展速度迅猛,目前国内已有100多条模压全息生产线。为了使模压全息技术健康发展,我国模压全息产业发展必须在三个方向上引起重视:首先是开拓全息烫金材料,取代金膜和银膜,其次开发全息包装材料,实现立体防伪包装,第三个方向是模压全息技术和现代印刷术相结合,体现传统的美术效果和现代科技的艺术魅力。
3.4全息干涉计量
全息干涉计量术是将不同物光,在不同的时间记录在同一张全息干板上,然后利用全息术的空间波前再现原理,非接触地对物体表面进行三维测量而获得信息。全息干涉计量术是全息应用的一个重要方面,它能实现高精度非接触性无损测量,比一般光学干涉计量有很多优点。一般光学计量只能测量形状比较简单、表面光度很高的零部件,而全息计量方法则能对任意形状、任意粗糙表面的物体进行测量,测量精度为光波波长λ的数量级。目前,全息干涉计量术在方法上先后发展了实时全息干涉法(单次曝光法)、二次曝光全息干涉法、时间平均全息干涉法、双波长干涉法以及双脉冲频闪全息干涉法,此外,J.A.Leendertz开辟了全息干涉计量术的另一个新的分支-激光斑纹计量术。随着光电技术、计算机技术、CCD器件及光纤技术的飞速发展,使得全息干涉计量技术在信息采集和处理上更为方便、快捷和可靠,并得以在恶劣环境条件下对某些物理量进行定时测量。再加之相移技术、外差技术和锁相技术等,可使测量精度提高到λ/100或更高。
全息干涉计量在20世纪80年代美国等西方先进国家已产业化,我国在20世纪80年代初有几所大学和科研单位的研究项目通过鉴定,其中有些达到当时的先进水平。经过近几年的开发和研制,我国在全息干涉计量测试设备方面主要发展有:
(1)用于测试火箭发动机喷雾化特性的YSCI型离子瞬态激光全息测试仪;
(2)用于激光热核聚变稠密等离子体电子密度测量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外线激光全息探测仪;
(3)包括记录、再现、图像处理三部分的瞬态激光全息干涉计量测试系统;
【摘 要】:在物理教学中,教师一定要充分利用常用的实验和电教手段相结合,采用直观、形象的教学方法、生动的语言,不断创设问题的情景,引导学生探索解决问题的途径,使学生对物理知识产生浓厚的兴趣。
【关键词】: 创新 探究兴趣 渗透 优化环境
中学物理教学中实施创新教育的一个关键问题如何根据创新教育的特点,在物理教学的各种课型,各个环节中充分发挥教师的主导作用,打破传统固定的教学模式,寻求实施创新教育的有效途径和策略,创造良好的创新教育的环境,有机地将知识、方法、能力、世界观融为一体,使学生在学习物理知识的过程中掌握科学方法,发展创新能力,提高思维效率,培养创新观念(意识),从而树立敢想、会想、敢做的创新精神,迅速增加聪明才智,以达到培养创新人才之目的。
1.激发探究兴趣,培养创新意识。在物理教学中,教师一定要充分利用常用的实验和电教手段相结合,采用直观、形象的教学方法、生动的语言,不断创设问题的情景,引导学生探索解决问题的途径,使学生对物理知识产生浓厚的兴趣。教师要教育学生,使他们懂得,偶然的一个小小的发现可能导致重大的发现,一个小小的灵感可形成燎原之势。因此,教师要培养学生善于发现线索,善于思考问题,并尽全力追踪它,要善于从各个可能的角度和不同侧面予以观察、思考,并将它和其他知识联系起来,找出新东西、新方法、新途径。教育学生理解学习不在于知识本身,而在于将知识作为创新的阶梯,使能力得以攀升。
2.突出学生主体地位,培养学生的创新精神。教师要营造宽松的教学环境,敢于放手让学生充分讨论,一个问题可以有多个答案,要鼓励学生从多角度进行回答。创新性的见解往往就在学生各抒已见之中,学生讨论热烈之时,往往正是发散最为活跃之际。教师的主导作用在于能够设计出让学生自由讨论的题目,能够设计出可以有多种答案,并能引发学生思考,能澄清学生模糊、错误认识的题目,这就是物理创新教学的艺术,我曾见过一位物理老师设计了这样一个可供学生讨论并引导他们一步步探索解决的实验题目:要求学生用长卷尺测定两座相距较远的楼房间的距离。有的同学提出利用自行车来测量,先量出自行车车轮的半径,记下自行车通过两楼房的转动圈数,然后通过计算可测......有的提出利用声速和光速来测量,大家认为这一方案比较先进,物理知识含量高、有创新。接下来是学生讨论怎样测量,问题的难点是当看到发令枪硝烟和听到声音按秒表存在反应时间,有同学提出可先利用刻度尺的自由落体运动测量操作者的反应时间,问题一个接一个的出现,被大家一个又一个解决,终于找到比较满意的方案。接着全班学生兴高采烈地去做实验,最后再回到教室,师生一起处理实验数据,得出实验结论,在整个实验过程中,除了实验题目是老师提出的外,实验方案和解决问题的途径都是由学生议论、研究出来的,学生的主体地位得到了充分的体现,同时又培养了创新精神。
3.改进教学方法,训练学生的创新思维。创新能力的核心是创新思维,创新思维是一切创新的源泉。
创新性思维不是一种单一的思维,而主要是两种思维(发散思维和收敛思维)新颖的,灵活的有机结合。创新思维的基础是发散思维,发散思维表现出来的行为,代表一个人的创新能力,这种能力具备变通性、独特性和流畅性三个特征。
对学生进行发散思维和收敛思维的训练是培养学生创新思维的有效途径。为培养学生的发散思维可在教学中提出一些不只是固定答案的发散性问题,立意于思维变通性、独特性和流畅性的训练,做一些一题多解、一题多变、一问多答、一题多联、触类旁通的练习,促使学生广泛搜寻自己的记忆贮存,尽可能提取更多的信息项目来寻求答案。如用导线、副线圈与电流表相连的装置中,问:你能想出几种办法使副线圈中产生感应电流?实际中采用的办法有多种,其中可通通过开关的控制使原线圈中电流通断;用变阻器改变原线圈中电流的大小;保持原线圈中电流大小不变,把原线圈拔出或插入副线圈中,或把副线圈从原线圈侧远离或靠近原线圈;插入或拔出原线圈中的铁芯等等,学生在思考中完全有可能找到对他来说是独创性或不同寻常的办法,这对训练学生发散思维的变通性、独特性和流畅性是很有帮助的。
4.重视物理科学方法渗透,培养学生的科学创新能力。人们要想在实践活动中有所创新,就必须掌握各种有关科学方法。我国著名科学家钱学森在授予他“国家杰出贡献科学家”荣誉称号的仪式上讲话中,谈到他在美国期间最后师从全世界闻名的工程力学和航空技术的权威冯卡门时说:“他是一个使我永远不能忘记的恩师,他教我掌握丁现代科学技术的观点和方法。”
物理学科的教学中,除了注重学科的整体分析法、等值代换法、等效法等一些特殊方法教学外,要鼓励和引导学生用跨学科的思维方法来解决问题,如数学中的极限思维方法,求极值的思维方法及图像法等,在物理教学中经常应用。化学中的化学反应要达平衡的思维方法,应用于核反应前后电荷数、质量数守恒等等。用哲学上的“实践、认识、再实践、再认识,以致无穷”的观点应用于探索原子内部结构及原子核内部结构过程中。经常引导学生用其他学科的思维方法解决问题,有利于学生的综合能力的提高,使学生的思维方法不单一呆板,提高综合运用自己的知识能力,也是培养学生创新意识的基础。
5.优化创新环境,鼓励学生创新。有没有良好的创新环境,是培养学生创新意识,表现创新能力的重要外因条件,在优化的创新环境中,往往能更充分地显示创新才能。为了提供必要的创新条件,学校或班级可举办诸如“向科学进军”、“身边的物理”等以创新为主题的班会活动,使学生们坚定要成为创新人才的志向;“科学小论文答辩”、“实验改进、科技小制作演示”班会,为学生们提供创新活动的场景和创新才能展示的机会,使许多学生大胆走上讲台,严肃地宣读创新小论文,从容地进行现场答辩,一个个尖锐的质疑,一个个机智的应答,犹如在庄严的科学殿堂中进行学术讨论。转贴于
普照民(1988-),男,云南昭通人,云南师范大学硕士研究生,研究方向:体育人文
摘 要:三级跳远是运动员经过助跑,沿直线连续进行三次水平跳跃的田径项目。本文通过采用文献资料法、二维摄像法、影像解析法和数理统计法对云南省第六届云南省大学生运动会的决赛进行分析发现三级跳远中由于受身体素质,以及技术的影响,比赛中进入前六名的运动员的技术也各有所长。从而得出结论云南省高校的三级跳远水平较差,技术环节掌握的不好,尤其是对在跳跃中的摆臂技术相对较差;第一跳与第二跳的链接技术存在很大的问题。
关键词:三级跳远;身体倾角;摆臂技术
三级跳远作为田径中的一个项目它和其他跳跃项目一样都是周期运动和非周期运动的组合。三级跳远是运动员经过助跑,沿直线连续进行三次水平跳跃的田径项目。本文研究的是云南省第六届大学学生运动会男子三级跳远比赛的进入前六名的运动员,通过对六名运动员的比赛进行录像选取最好的一跳作为研究对象,进行分析、处理以达到对云南省高校三级跳远技术的认识和改进。
1.研究对象与研究方法
1.1研究对象
以云南省第六届大学生运动会三级跳远决赛的六名运动员为研究对象。
1.2研究方法
1.2.1文献资料法
本论文充分利用学校图书馆和计算机资源及中国体育期刊、中国期刊网等通过查阅国内外有关三级跳远方面的文献20余篇。为三级跳远教学中三跳的技术分析研究提供了大量的理论依据。
1.2.2二维摄像法
用一台SonyHDV-A1C摄像机于2011年6月30日对云南省第六届大学生运动会前六名的比赛进行拍摄,对运动员的六跳进行录像,摄像机主光轴距离助主跑道5米。
1.2.3图像解析法
对云南省第六届大学生运动会的前六名成绩最好一跳录像进行截图并采用APAS解析系统和Dartfish4.5对录像资料进行解析。
2.结果与分析
2.1助跑距离与三级跳远成绩分析
在三级跳远项目中助跑的目的是为了获得高的水平速度,并为准确、快速有力上板和起跳创造条件。三级跳远成绩与助跑的速度有着密切的关系。为了获得高的助跑速度,必须有相应的助跑跑距离。目前优秀运动员,男子助跑距离为40到50米,女子助跑距离在30到35米。但是不是助跑的距离越长成绩就越好,因为影响三级跳远成绩的因素有很多,速度只是其中最重要的一个因素。
可以看出助跑距离与成绩基本上是正相关的,但是在控制其他条件比变的情况之下,单纯考虑:1.助跑距离与成绩的关系。2.起跳时的水平速度与成绩的关系。所以在高校三级跳远中有一定身体素质的运动员应该注重助跑练习,使得运动员意识到速度对三级跳远的作用和主导因素。通过对上面的数据进行分析后可以给我们在提高云南省高校三级跳远时纠正学生对助跑的几个错误思想:不是助跑距离越远越好,而是要能够获得和保持起跳的水平速度;不是助跑越快成绩就越好,而是要在本人的可控速度范围下才能够跳出好的成绩。
2.2起跳后身体躯干倾角特征分析
在三级跳远运动中身体的重心也是非常重要的,三级跳远的三跳都必须保持身体的平衡才能够跳出好的成绩,身体倾角是对维持身体平衡,重心稳的指标反映。通过对起跳后身体与水平面的倾角来判定身体的重心稳否,以及来判定身体的平衡是很科学的,三级跳远是要在助跑后沿直线联系进行的三次水平跳跃。所以为了使第三跳得以有更好的速度和身体的平衡运动员就必须控制好身体起跳后倾角。运动员在单足跳中的身体躯干倾角都处在83°到88°之间,跨步跳中身体倾角在72到88之间。身体倾角越大成绩相对就较好,所以说身体倾角越大,身体重心就越稳定。
跨步跳的技术是在保持水平速度的同时还要保持身体的重心稳定。所以对于运动员来说为了提高三级跳远的第二跳成绩,应该多加强柔韧练习,提高肌肉的延展性,这样为提高跨步跳提供一个条件。我们在平时的训练和练习中应该注重对躯干力量的重视,以躯干力量为核心,以腿部力量为基础进行全身的力量提高。
2.3三跳时间比例特征分析
我们都知道三级跳远的成绩是:S1+S2+S3=S总。我们可以看,三跳所用总时间越长三级跳远的成绩就越理想,三跳总时间达到2.08秒的陆某成绩是14.88米。而用时1.8秒的张伟成绩是13.74米。我们在看看国内优秀运动员李某的技术,他的三跳总用时是2.44秒,第三跳用时是0.99秒,跨步跳用时是0.74秒。李某的每一跳所用时间都比成绩最好的陆某用时长。然而三跳比例只是作为一个中介,把运动员现有的运动素质转换为真实的运动成绩。
2.4摆臂例特征分析
在三级跳远中身体的重心稳定是靠手臂和身体的合理摆动来完成的,三级跳远中三跳中每一跳都有不同的摆臂方式,在单足跳过程中可以分为单臂摆和双臂摆。跨步跳也分为单臂和双臂摆,对于运动员采取什么样的摆臂方式要根据其个人的身体条件和习惯性而言,但是目前腿部力量差一点的运动员多数采用的是单臂摆,我国多数优秀三级跳远运动员都采用单臂摆技术。而国外很多运动员采用的是双臂摆技术。
可以看到在第一跳中有用单臂摆的也有用双臂摆的,第二跳跨步跳过程中第一跳用双臂摆的运动员第二跳也用的是双臂摆,而第三跳跳跃时所有运动员用的都是双臂摆。通过对数据的分析,不能说明单臂摆和双臂摆的好处和缺陷,但是我们可以通过对运用摆臂技术对重心的稳定性来对摆臂技术进行判定。
3.结论
3.1合理的助跑距离是在运动员所能达到的最大可控速度的助跑距离,而不是一味的追求速度而增加助跑距离,云南省高校三级跳远运动员应该加强助跑技术的练习,达到能够准确上板。
3.2在三级跳远中起跳后身体躯干的角度是控制身体重心的主要指标,通过起跳后身体与水平面的倾角来判定身体的重心稳否,以及来判定身体的平衡是很科学的,云南省高校三级跳远运动员对身体的控制上相对而言是比较好的,重心控制也还是做的很好。
3.3三级跳远中三跳的比例是一个很重要的指标,通过对三跳的比例进行研究可以看三级跳远的节奏感和技术。我们通过对三跳时间比来代替三跳成绩比,通过对三跳总时间,第一跳与第二、三跳时间之比来对三级跳远的三跳比例,节奏进行分析。三跳比例是制约云南省高校三级跳远成绩的主要因素,最主要的原因就是跨步跳技术比较差。
3.4三级跳远中每一跳都是摆臂协同腿上动作完成的,我们常见的摆臂技术有:单臂+单臂+双臂,双臂+双臂+双臂。无论用的是那种摆臂方式目的都是为了能够控制身体平衡,控制重心。通过上面的研究我们可以看出来摆臂技术也是制约高校三级跳远成绩的一个因素,摆臂不充分,摆臂与身体的不协调都是容易出现的问题。(作者单位:云南师范大学体育学院)
参考文献
[1] 黄昌武.三级跳远中臂摆技术的相关分析[J],湖南工业大学学报,2009,11(5)125-126
[2] 杨爱华.三级跳远中速度与三跳比例关系的研究[J].北京体育大学学报,2004,27(6):848-849.
[3] 何幼棣.对三级跳远技术的再理解[J].田径,2000,(6):16-17.
【关键词】混凝土介质;异常体;探查,反射波法
1、概述
由于混凝土具有经济适用,易于成型等优点,成为了世界上用途最广、用量最大的建筑材料。据初步估计,目前全世界每年生产的混凝土材料超过100亿吨。而在国内由于国家房地产的蓬勃发展和国家重点工程项目的实施建设,混凝土则是一种不可替代的建筑材料。在混凝土广泛使用的同时,由于设计缺陷,施工质量控制不严,自然灾害和结构老化等原因,会导致混凝土结构在使用过程中不可避免出现一些质量缺陷,如裂缝、空洞、磨损和钢筋锈蚀引起混凝土内部开裂风化等,使得混凝土的承载力和使用寿命大幅度下降,已相继产生了一些严重的老化、病害和事故,严重影响了建筑物的正常使用和国民经济的安全。混凝土质量检测和性能评估是目前建筑土木工程界迫切需要解决的问题,也是现代混凝土技术研究的一个重要课题。目前,用来进行混凝土质量检测的方法较多,包括有损和无损等方法,对于大面积混凝土的无损检测中主要以雷达波法为主。受技术本身条件所限,雷达波易受到金属绕射波的干扰,其对不同测试条件下混凝土构筑物的探查效果有着一定的差别[1,2]。课题小组在研究中结合混凝土介质特征,利用反射波法进行快速勘探,试验和讨论了方法技术的有效性。
2、混凝土介质异常探查方法
2.1 探查方法技术概述
混凝土结构的广泛使用中存在的问题已经受到人们的关注,现今国内外已经有很多种混凝土结构检测的方法,主要包括回弹法、超声波法、红外成像法等种类[3-5]。
其中,回弹法是在混凝土结构或构件上测得的回弹值和碳化深度来评定混凝土构件或构件强度的一种方法,它不会对构件的力学性质和承载能力产生不利影响,在工程上得到广泛应用。超声波法是利用超声波探头进行测试,常用的检测频率为20-250Hz,由于在使用中要做好发射和接收探头耦合,所以受到混凝土结构类型限制。红外线成像法是通过测量混凝土的热量及热流来判断其质量的一种方法。当混凝土内部存在某种缺陷时将改变混凝土的热传导,使混凝土表面温度场分布产生异常,来达到检测混凝土介质异常体的目的,属于无损检测方法,可对检测物进行上下,左右的连续扫测,且白天、黑夜都能进行,检测温度-50~2000℃,分辨率可达0.1~0.02℃,是一种检测精度较高、使用较方便的一种方法,有快速、直观、适合大面积扫测的特点,可用于检测遭受冻土或火灾等损伤的程度以及建筑物墙体的剥离、渗漏等。冲击回波法是一种在混凝土内部产生应力波,并且应力波在混凝土内部遇到波阻抗差异界面即混凝土内部缺陷时,将产生反射波,并通过快速傅里叶变换(FFT)得到频谱进行分析达到检测的目的。由于是单面测试,特别适合于只有一个测试面如路面、护坡、底板、跑道等混凝土的检测。也可以利用超声波CT法,即混凝土超声波层析成像检测方法。适合于大体积的混凝土如大坝、桥墩、承台、及混凝土灌注桩的检测。
2.2 反射波探测
对于混凝土介质中出现分界面即是具有不同弹性性质的两种材料交界面,如原有混凝土结构上的混凝土补丁,混凝土介质中局部结构出现差异等;也可以具有较大的差异性,如混凝土体中空洞即是与空气的界面,出现裂缝或是夹层,混凝土壁后注浆不密实等,其材料性质差异很大。对于层状介质,两种材料不同介质中每一层介质的纵波传播速度 与密度 的乘积 ,称为波阻抗。弹性波在不同材料组成的界面传播时会出现不同的反射特征,这种状态取决于该界面波阻抗Z的大小。
混凝土介质的波阻抗主要与波在介质内传播速度和材料密度的乘积成正比,通常混凝土介质中波速为4000m/s左右,密度为2.4g/cm3。正是由于这些界面的存在,为反射地震波法提供了地球物理基础。当两种介质波阻抗差异越大其反射波越明显,越容易进行探查与分辨。测试时把每一层看作是各向同性的均匀介质层,那么所研究的混凝土体异常剖面就可以看作是均匀介质层的组合。
反射地震波勘探中采用自激自收方式,即地震反射波法勘探中偏移距为零的垂直反射形式,这种反射相当于一柱状波导体,在体积元上进行零偏移距自激自收探测,将会取得较好的效果。它是通过接收介质界面的地震波垂直反射信号,来解析计算目的层距离或厚度的。图1为单道观测系统波路图,由反射波时距曲线方程:
式中时间 可由波形记录上判读,波速 须是一已知数,其取值准确与否,直接影响到目的层距离或厚度探测的精度。一般来说,在一定的探测区域内,混凝土介质的垂向波速较稳定,探测时可作波速调查,为探测解析提供依据[6-8]。该方法不易受到金属干扰,且对混凝土介质表面、内部及壁后异常分辨能力较好,有利于进行大面积混凝土介质的勘探工作。
3、探查试验与分析
(1)数据采集
探查试验在安徽皖南某使用中的公路隧道进行,该隧道壁混凝土受到岩石地下水等影响局部产生了裂隙、壁后空洞等现象,存在不稳定的安全因素。现场反射波探查时,依据隧道壁状况选择了4通道地震波接收,在隧道两帮共完成4条测线,分别为测线1至测线4。每一条测线线长均为10m,炮检距采用50cm,道间距20cm,获得相应的反射地震记录。其中在测线1开始处与距起点8.3m处有连接缝,9.3m处有小裂缝。其特征外观明显,易于进行探查对比与分析。共完成40m的测线探查试验工程量,获得的数据记录质量良好。
(2)结果分析与验证
经过数据处理,图2为测线1的反射偏移结果剖面。波组相位追踪对比发现,在距测线起点0.7m和9.0m处连接缝区域,表现出不同异常特征的波阻形态,其中0.7m处对接及注浆效果较好,而7.5-9.2m处波阻不连续且出现低频长尾特征,表明其壁后出现脱空现象严重。且在5.8-6.8m段表面无异常但存在壁后注浆不密实现象。图3为探查剖面中7.5-9.2m处探查异常段的外表面,存在明显的混凝土表壁及壁后破坏现象,这与测试剖面结果吻合,表明反射波剖面测试效果良好。
4、结论
(1)反射波组相位能够有效反映混凝土体中不密实、空洞等异常体,对裂缝反应的程度受偏移距影响,其表现的波组异常特征不同。
(2)根据反射波异常区域的波阻相位、频率、振幅等参数可以对异常体的横向特征进行有效区分,纵向分辨可结合波阻及波速进行综合判断,确定异常体的相对区域结构异常特征。
(3)反射波法具有简单、经济、快速,需要投入人数少,容易操作,无破坏等优点,可以成为混凝土介质快速检测的一种重要方法技术,且在金属构建影响条件下测试的实用性强。
参考文献
[1] 王晓明,刘斌.隧道混凝土结构病害成因分析及其健康诊断研究[J],混凝土,2006(7):89-91.
[2] 张平松,郭立全,胡泽安,等. 混凝土结构隐患快速勘探技术研究现状与分析[J],地球物理学进展,2014,29(6): 2950-2955.
[3] 张峰,蔡建军,李树忱,等.混凝土冻融损伤厚度的超声波检测[J], 深圳大学学报理工版,2012,29(3):207-210.
[4] 李卓球,肖敏芳.基于混凝土超声探伤的CT图像分析[J].武汉理工大学学报,2006,28(3):72-75
[5] 孙文怀,刘伟,李,等.地震波CT在塑性混凝土防渗墙检测中的应用[J],华北水利水电学院学报,2013,34(1):83-86.
[6] 张平松,郭立全.井筒壁后注浆质量反射波法检测技术[J],采矿与安全工程学报,2011,28(1):115-121.
[7] 郭松昌,王卫东,郑军亮,等.探地雷达法和垂直反射法检测塑性混凝土防渗墙的适用性对比分析[J],海河水利,2012(1):42-45.
——湖北拾十五”重点课题初中创新教育研究与实践阶段性总结会汇报材料
英山县长冲中学课题组
我校“初中创新教育教学研究与实验"课题,是2006年底申报,2006年1月正式启动的,至今已走过了两年半的研究历程。在市教科院和县教研室的指导下,回顾这两年多的研究,应该说,取得了一些阶段性成绩。现在向各位作汇报,汇报的题目是《“链接”创新教育,“刷新”学校形象》。主要从创新教育的“着眼点”、创新教育的“着力点”、创新教育的“落脚点”,谈谈怎样“链接”;在教育创新的观念上、实践创新的过程中、研究创新的效益里,说说如何“刷新”。
一、把创新教育的“着眼点”放在教育创新的观念上
“创新是一个民族的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力”。教育肩负着民族创新的特殊使命,因而,创新教育与教育创新成为学校教育教学研究的主体,而能否真正培养出具有创新精神和实践能力的学生,首先要求教师具有创新精神、创新意识和创新实践能力。前苏联教育家苏霍姆林斯基曾说过:“如果你想让教师的劳动能给教师带来一些乐趣,使天天上课不至于变成单调乏味的义务,你就应当引导每一位教师从事研究的这条幸福道路上来”。而教师的这种精神、意识与能力又完全取决于学校管理层的教育理念是否创新。
自2006年底接题以来,我校就形成了“向教育科研要质量,靠教育科研上台阶”的共识,明确提出了“把课题研究作为提升办学水平的阶梯、把课题研究作为培养教师队伍的机制、把课题研究作为落实新课程改革的手段、把课题研究中的创新作为学校教育的核心目标”的研究口号。把创新教育的“着眼点”放在教育创新的观念上。
一是理念,学校办学理念的的创新;二是观念,教师教学观念的创新;三是信念,学生求学信念的创新。
1、学校办学理念的创新:力争提升一档品味
在思维上创新
学校能否与时俱进,办学理念很关键。学校如何在新形势下与时俱进?我们觉得过去的办学理念缺少特色,于是将办学理念创新为与教育方针紧密吻合的十六个字。即:修德为先、启智为要、强体为本、成才为上。德、智、体浑然一体,构成办学主体行为。"德",要修;"智",要启;"体",要强,缺一不可,而"成才"是目的,有鉴于此,我们于2006年底就把当时有着32年办学历史的长冲中学的办学理念作了大胆创新,集中为八个字:修德、启智、强体、成才。
在运行中创新。再好的办学理念不付诸实践不行,如何在实践中应用办学理念?我们主要采用了"三合一"的办法来强化师生的理念。
一是"天天看"——将八个大字的办学理念铸成两米见方的大红烤漆字,高耸在教学楼顶上,醒目、耀眼,师生无时不在关注它、谈论它、践行它。
二是"时时唱"——我们把办学理念写进了《民族兴旺我担当》的校歌。通过对两小节歌词的反复吟唱,强化师生的理念行为。如:毕升故里大道旁,青纱环绕碧罗帐--长冲中学我的向往,长冲中学我的希望--清晨的阳光,傍晚的灯光--莘莘学子书声琅--修德、启智、强体、成才--民族的兴旺,我担当!国家的富强,我担当!并把她作为初一新生进校必学歌曲,五四或十一、元旦歌咏的必唱歌曲,艺术人才选拔必测歌曲。可以说,在长冲中学近2000师生中,第一会唱的是国歌,第二会唱的就是校歌了。
三是"周周讲"——我们规定国旗下讲话内容,无论哪个领导讲话,必须紧紧围绕办学理念的八个字来拓展,结合校本实际去生发,并收集整理编印成册,使办学理念的观念意识不仅物化为资料、更内化为行为。
此外,我们还在"校园之声"广播台开辟了"化理念为行动"的专栏,在《山茶花》文学社刊内设置办学理念实践专页。
总之,近两年,我校的办学理念不仅有形可见,有声可听,而且有更多的人在用心内化,努力践行。
2、教师教学观念的创新,彻底消除三个误解
一是科研创新“神秘论”。他们虽然向往上进,也崇尚创新,羡慕别人的成果,同时又觉得创新神秘莫测,高不可攀,徘徊在创新的门口。
二是创新“冒险论”,他们认为,科研创新是形式,有违常规,是“花拳秀腿”,“好看不好吃”,他们贪图安逸,墨守陈规
共5页,当前第1页1,不会用心去思考如何教会学生上课,复习,也不懂得如何用科学,正确的方法去应考,更不会考虑怎样全面提高学生素质,这种人是抵制创新的。
三是常规与创新“冲突论”,持这种观点的教师不懂常规与教研是一体两面的关系,他们认为科研影响日常教学,创新破坏常规秩序,不可否认,科研创新需要花一定时间和精力,创新必然要打破传统,然而“磨刀不误砍柴功”,创新会让教师从新的高度去审视常规,提高效益。
为了从根本上消除教师的误解,学校不断借助外力、挖掘内力,利用外派参观学习,利用周六举办创新论坛、创新实践、创新反思讲座,校长、副校长带头讲创新理论、教研组长、实验教师跟班谈认识,两年来,已举办讲座9期,54人为创新进行了讲析,外派学习63人次,印发创新学习资料16期,基本上消除了教师对创新教育的误解。
3、学生求学信念的创新,必须树立四种信念。
虽然好奇心是创新的首要成分,自信心也是创新不可或缺的因素。不少研究成果和经验表明,一个人将来创造力的水平如何,在很大程度上取决于中学阶段创造力发展的状况,而学生求学过程尤为关键的是四种与信念直接相关的内容。一是自信的求学信念,学会说“我会”;二是自爱的求学信念,学会说“我愿”;三是自觉的求学信念,学会说“我能”;四是自主的求学信念,学会说“我敢”。既要从本质上培养学生的智力创新能力,让他们获取成功的学习经验;更要从道德层面上让他们体验成功的喜悦,感悟失败的痛苦,培养创新意识和能力。
二、把创新教育的“着力点”放在实践创新的过程中
我们认为:创新教育的“着力点”应该是在实践过程中坚持创新。立项时的“实验”二字在去年10月的市教科院会议上,改为了“实践”,这就意味着,初中创新教育应全方位,大面积地投入到实践之中,在实际的教育教学中践行创新,不让实践过程的每一个环节落空,针对实践中的“实”字,我校课题组明确提出了“五不空”,一是在实践的时空上不留空白;二是在实践阵地上不放空炮;三是在实践的机制上不说空话;四是在实践的关键处不挂空档;五是在实践的进程中不行空路。
1、在实践的时空上不留空白
我校实践创新教育的时段,大至分为四个阶段
(1)开题起步阶段(2006.12~2006.7)
我们以学科课堂教学为突破口申报立项,当时确立了六个学科共8个子课题为创新研究项目,并确立了在六个班开展实验,还成立了科研处,确定双周六上午为创新教育学习研究固定时间,形成了系统的实验方案。
(2)实验运行阶段(2006.3~2007.7)
根据学科与课型的不同,不断地实践,反复地探索,创新了不同的课堂教学模式,如语文学科的个性化作文指导:启发——激趣——引导——动笔——互评,精读课文教学的“导——悟——创——评”;数学课思维为主线的“准备——发现——探究——质疑——应用——延伸”;物理课的八步教学模式:设疑——操作——观察——小结——质疑——讨论——解疑——归纳;化学课的问(激活思维)——动(多维互动)——探(探索求知)——导(归纳引导)——创(应用迁移);音乐课的兴趣感知——模仿感悟——参与体验——创新展现等。课题实验涵盖了大多数学科,涉及到绝大多数教师。
(3)全面实践阶段(2007.9~2006.7)
是全面推行、全员参与,全方位实践阶段。即在全体教师中推广模式,通过讲、说创新研讨课,写创新实践、创新反思论文,召开学科创新说课听课研讨会,举办创新论坛、创新实践、创新反思讲座,不断调整完善各学科课堂教学的基本模式,全面摸索新的创新策略。
(4)攻坚结题阶段(2006.8~12),随着实践的深入,借助研讨会召开,利用省级新课题立项,我们发现学科创新中的国家级课程、地方性课程和校本课程以及活动性课程、展示型课程、研究性课程之间是有共性的,相对学科型课程内容而言,完全可以打破教材的束缚,最大限度地体现学生的自主性和创新性,这三类课程均以活动贯穿始终,并注重学生的探究与尝试过程,为此,我们一方面加大这三类课程特别是综合实践活动课程的研究力度,另一方面以综合实践活动课带动学科课的研究,努力寻找两者之间的结合点,随着创新课题深入开展,开放性学习的教学理念给了“自主、合作、发展”课堂教学模式的发展空间,我们相信,到结题时,教学内容的开放性,获知过程的开放性,教师评价的开放性,师生关系的开放性,会成为创新性课堂教学的评价主体。
我校实践创新教育的空间可谓面面俱到:
共5页,当前第2页2 一是科科有课题。语文有“作文个性化与阅读个性化”、“生活源泉与个性化发展。”数学有“探究式学习研究与实验”、“课堂教学中求异思维研究”、“英语课阅读能力的培养与研究”、“物理合作学习研究”、“政治实践途径研究”、“音乐地方特色研究”、“美术乡土教材研究”等。
二是班班有研究。开题之初,我们只确定在三个年级共六个班中开展实验;实验运行阶段,就扩大到八个班;到今年初,已发展到全校24个班。
三是人人都实践。创新教育教学的研究与实践,我校107个任课教师都参与其中,人人都有自己的子课题,个个都有整套的方案计划、实践过程记录、阶段总结与反思,呈现在与会者面前虽然难免有些粗糙、简单,但仍能反映出我校实践创新教育教学的整体状况。
2、在实践的主阵地上不放空炮。
勿庸置疑,创新教育教学的主阵地在课堂。如何在课堂教学中突出创新能力的培养,不让创新实践在主阵地上放空炮,我们的主要作法是三条:
(1)以课堂教学为中心培养创新能力。
如文科教师巧用“三境”培养创新:
一是在课堂教学中创设质疑情境,鼓励学生自主质疑去发现问题,大胆提问;二是在课堂教学中创设交流情境,有计划地组织学生讨论;三是在课堂教学中创设想象情境,变“单一思维”为“多向拓展”思维。
又如理科教师培养创新学生的“三性”:有的采用“一题多解”培养学生思维的流畅性,有的采用“一题简解”培养学生思维的变通性,有的采用“一题优解”培养学生思维的独特性。
(2)以创造性思维为核心培养创新能力
主要是在教学中训练学生的三类创新性思维:
如理科主要采用“大脑激荡法”、“反问法”、“分散法”训练学生发散思维;文科主要采用“图像法”、“变换法”、“情境法”训练学生形象思维;综合学科主要采用“设想法”“追踪法”“类比法”训练直觉思维。
(3)以个性化发展为重心开发学生创新能力
如学科课堂教学中的作文个性化,阅读个性化,理科实验个性化,信息技术个性化,综合实践个性化,体音美特长个性化训练等都收到了较好效果。
3、在实践机制上不说空话
(1)增设保障机制。首先是组织保障。自2006年春季起,学校增设了科研处,配备了一名主任,落实一名副校长专门分管;其次是时间保障。常规教学本来就时间紧,要使课题研究扎实有效,必须合理安排时间,为此,我们将周六定为课题研究时间,平时每周一次,忙时间周一次,要么“充电”:集中学业务,举办专题讲座;要么“放电”:说课、评课、写论文、搞制作。三是资金保障。除了围绕科研课题增设文本论文、报告,电子课件、演示等奖励项目外,还对周六参加专业学习的给予补助。
(2)完善管理机制。学校过去对课题研究停留在表面说教状态,没有从管理上真正落实,自申请立项创新教育后,我们充实了对教师综合考核的指标,增设了课题研究项目,分配了过程量化分数。
(3)调整评价机制。一是对教师的评价:由刚性变成弹性,课题内容由缺失到充实,由只以考试成绩定论到既有定论又有评论,即每学期在学生中进行一次教师教育教学综合情况调查,反馈情况分析评价;二是对程序的评价:由轻过程重结果到过程与结果和谐统一,分值上统筹兼顾;三是对学生的评价:由单一走向多元,由只重视显性到显性结合,既重视直观显性的考试成绩,又重视隐性的品德行为的成长过程,设成长记录袋,填综合素质卡,上文明进步榜,如胡自琴,吴又红等一批教师长期重视学生隐性评价,一月一次红榜表彰,形成了班风好,学风纯的班务特色。
4、在实践的关键处不挂空档
(1)外派学习时不放过每一次机遇。近两年,我们先后派出86人次赴北京、武汉、黄冈、武穴、罗田、孝感、黄梅、蕲春观摩学习,参加研讨会。
(2)内部培训时不遗漏每一个环节。从讲课、说课、评课到撰写论文、举办讲座,环环相扣。
(3)巧借东风时不吝惜每一回投入。创市级示范时,添置了多媒体;申报立项后,购置了摄像机;最近又全部上了网。另外还从北京邮购教学光盘,到省教所购置创新专业书,每年为阅览室订图书近万元。
(4)说课评时不停留在恭维奉承状态。
(5)教学反思时不固步自封在经验成绩里。
5、在实践的进程中不行空路。
无论是学校层面、实验班级
共5页,当前第3页3还是参与实践的每一位教师,自开展创新教育教学研究与实践以来,一路上不断地从认识——实践到再认识——再实践,内化创新认识,外化创新方法,物化创新成果。沿途拾起一串串“创新”果实:方案、报告、论文、案例、记录、反思、总结、证书。
三、把创新教育的“落脚点”放在研究创新的效益里。
科研创新教育研究给我校带来了勃勃生机,学校声誉不断提升,学校影响不断扩大,教师素质得到全面提高,学生素质得到全面培养,会学习,会探究,会创造,会展现自我的优秀学生在不断涌现。
1、学校创新氛围越来越浓。
近几年来学校理念创新,育人环境创新,教师教法创新,学生学法创新,可谓与时俱进。
2、学校影响越来越大。
2006年初立项实验以来,学校步入快速良性发展轨道,2006年底学校步入黄冈市第23所、英山第一所农村示范初中行列。去年底,学校还被评为黄冈市普通初中先进单位,技术装备同时还获得黄冈市人事局、教育局颁发的先进单位。
图片新闻、《推管理经验,展示范风采》的办学事迹多次上了《黄冈报》、《鄂东晚报》。
3、学校科研成果越来越多。
两次参加全市创新教育阶段总结会并作发言,三月又申报并立项省级“综合实践活动”课题,去年四月接受市教科院专家视导时推出一批阶段资料与成果,获良好评价。去年在县教研室组织的初中教学检查中,获得三项先进单位:一是综合的教学工作先进单位;二是学科竞赛先进单位;三是教研教改先进单位,
4、教师整体素质越来越高。
随着创新教育的不断深入,教师的观念也在不断更新。观念的创新带来了教学方法的创新,方法的创新带来了水平的提高。校长获全省优秀教师和全县“十佳校长”称号,20多名教师获省市级骨干教师称号,1人获得全省综合实践先进个人,3人夺得黄冈说课一等奖,教师的论文在刊物发表和评奖的36篇,优质课、课件获市以上级奖的22节、件。
5、学生创新能力越来越强
学生的创新精神与实践创新能力在新的大环境中得到熏陶和感染,课堂教学氛围中主观能动性得到发挥,潜能得到释放,聪明才智得以充分展示,学生健康向上,乐观的天性也得到自由发展。近两年来,学生在各级各类竞赛中获国家级奖6人次,省级奖54人次,去年全市优秀艺术人才比赛,我校获奖占全县三分之一,学生彭湃等多篇作文发表在《中学生优秀作文逊上,尤其是在最近的第十四届茶叶节《茶乡放歌》全市征文中,一(8)学生王爽夺得初中组唯一一等奖(奖金500元),学生屡屡在全县运动会、艺术节、演讲赛等多项活动中获奖。
几点困惑
困惑之一:创新课题研究与实践在农村初中受到一定的局限,它需要高素质的教师队伍和较为先进的教育教学设备设施作为后盾支撑,由于财力上的困难,难免受到限制。
困惑之二:现行的教育评价体制和中考压力对“创新”课题实践势必有一定的冲击和影响,如何合理解决这一矛盾?需要作较深层次的研究。
困惑之三:由于目前正处于学生高峰期,班额过大,也是制约开展课题全方位研究的一大因素,因而如何加强教师的调控能力也是必须面对的一大课题。
“创新决定未来”。在知识经济迅速崛起的今天,创新精神和创新能力成为经济和社会发展的决定性因素。提高民族创新能力的关键是人才,基础在教育,时代需要创新教育,创新是教育的希望所在。只有打破传统教育的禁锢,建立全新的教育创新体系,才能为创新教育的发展注人生机和活力,大力实施创新教育又会进一步推动教育创新。从创新教育走向教育创新,是时展的必然要求。我们有理由相信,在各级教育行政业务部门指导和兄弟学校共同努力下,我校的创新教育必将开出灿烂之花。
附:
1、课题主要承担人:詹宇意王万利胡建议萧本初岳伯成舒克章潘峰孙教育余盛国刘斌杨李程文斌沈立新余荣新姜文惠王林汪鹏夏运贵郑伦松张长生毕朝晖许松华张泉王富林胡自琴方超吴又红黄伟张梅香
2、参考文献:叶瑞祥等主编《创新学习能力论》
周庆林著《课题研究》
董奇译编《有效的学生评价》
李祖超、刘青春等主编湖北省教育科研成果选集》(2006.03)
执笔:萧本初
关键词:课外科技活动;目标;方法;策略
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2013)1(s)-0009-4
物理作为一门科学学科,课外科技活动是其重要的教学辅助环节。新一轮课程改革为中学物理课堂教学带来很多新鲜尝试。“自主学习,引导探究”成为一种主流教学模式,更是追求高效课堂的必然途径。新课程总括起来有这样一些理念:突破学科本位的思想,注重学生的全面发展;贴近学生的实际生活;注重科学探究,提倡学习方式多样化;注意学科渗透,关心科技发展;倡导人文精神,关注学生终生发展;改革评价体系等。但要将课程标准落到实处。这需要教师真正内化新课改理念,创造性地“教”与“学”,还要进行必要的课外科技活动,和学生共同学习、探讨与应对。在教学和、活动中引导学生建立物理思维程序,领悟前人在物理学发展过程中的物理思想和观点,探讨物理学所具备的科学思维方法,进行课外科技活动课可以很好地实现三维教学目标。
1、问题提出
在高一年级。我校物理教师结合学校实际情况和周边环境。组织了三次较大的课外科技活动:“参观隔河岩大坝GPS自动化监测系统”、“参观五爪观水电站引水工程”和“在高一年级的两个班之间开展《关于力和运动关系》的大辩论”。通过以上三次大型的课外科技活动,我们物理组教师集体讨论总结,对物理课外科技活动目标以及具体的实施策略做了深入的思考和探讨。如何确定目标?确定怎样的目标才算合适?针对这些目标该如何设置具体的实施策略?我们做了初步总结。
2、课外科技活动的目标
2.1 情商教育
“情商”在现代教育理念中是一个受人关注的亮点。崇尚科学精神。拥有合作意识是现代社会健康的社会化人格的重要组成部分。具有良好的心理素质、优秀的情感品质,胜不骄、败不馁,不急不躁,时刻保持良好的心态是一个合格的社会人所应具有的基本素质。课外科技活动的自身特点决定了它可以很好地对学生进行这些方面的培养和锻炼。“情商教育”是课外科技活动课的目标。
2.2 生本教育
“做学习的主人”是现代素质教育观念中的首要一环。所有从事基础教育的教师都有一个共同的认识:在基础教育过程中应尽可能地使学生形成、发展学习兴趣,并且保护他们的学习兴趣,变“要他学”为“他要学”。然而在平常的物理课堂教学中学生对学习内容和学习过程显得比较吃力,极易产生厌学情绪。物理学习兴趣的形成和培养本来就难,而兴趣的保护就显得更难了!在课外科技活动中,可以很容易从活动的成功方面去形成、培养和保护学生学习物理的兴趣,增强学习物理的热情:同时还可以提高他们对其它学科学习的兴趣。“生本教育”是课外科技活动课的目标。
2.3 方法教育
“方法”对于中学生而言显得尤为重要。中学物理教与学的活动中,常涉及到思维的方法、操作的方法、处理的方法以及总结的方法。而在平常的课堂教学过程中,往往受到时间、条件的限制,而不能对学生进行足够的科学方法的引导和培养。例如学习和思维方法的合理性、有效性和科学性,以及勤于动脑、动手,善于查找资料、进行集体讨论等。由于课外科技活动的形式是灵活多样的,过程是开放型的,对象是客观实在的。所以在课外科技活动中,对于学生认识自然、理解自然以及探索自然的途径和方法更容易得到锻炼和培养。“方法教育”是课外科技活动课的目标。
2.4 促进学生个性发展
“个性”是现代多元化社会所必备的基础环节。它也是现代教育观念中提得最响亮的口号。促进每个学生的发展,使每个学生得到发展,因材施教,以人为本,发扬学生的个性和特长,为学生一生的发展做准备。课外科技活动的教学方法、教学手段以及教学评价都建立在每个学生“个性”基础上。具体体现在教师对学生的分组、工作的分工、个别指导,以及活动后的总结。所以促使每个学生的个性发展是课外科技活动课中必须实现的目标,也是最能实现的目标之一。
2.5 知识和能力目标的实现
知识和能力目标能否顺利实现也是衡量一次科技活动成功与否的重要标志。它包括对活动所涉及的知识的理解及应用能力:多学科知识的横向和纵向联系与发展;脑、口、手活动的协调一致和准确性等等。由于课外科技活动前期准备、活动过程以及活动后的总结都要以知识、能力为出发点和归宿。所以说知识和能力目标必须是课外科技活动课的重要目标,但是它相对于前几个目标而言,在平常的课堂教育教学中是比较容易去实现的。
3、具体实施策略
①“情商教育”目标的实现要以科学精神和合作意识的培养为实施方向。非智力因素在现代教育观念中越来越受到重视。“人”的教育是现代教育理念的中心环节。因而能否促使每个学生健康、完整的社会化人格的形成是“情商教育”培养实施策略成功与否的标志。教师在课外科技活动中应注重学生的情感和培养他们坚强的意志。活动课的主角应是学生,教师的作用在于引导、肯定、鼓励和纠正。例如在三次活动中,我们教师只是出面为学生联系活动的地点以及学生活动中必要的参与者(专家、相关的工作人员),为活动做出合适的安排(分组、内容、注意事项等等),提供必要的安全措施和物质保障以及相关的资料等等。而在活动前期的资料收集,中期的数据采集,信息收集和后期的整理、总结过程中教师却更多的只是“旁观者”。这样就给予学生足够的空间和充足的精力去主动、热情地投入到活动中去,让他们乐观的情绪带动整体去共同高质、足量地完成活动的各项任务。活动课中教师要积极正确地面对学生在活动过程中的各种情绪反应,及时准确的为学生解决思想上的困难,为学生解决一切不良的思想因素。例如在“参观隔河岩大坝GPS自动化监测系统”的活动中,开始学生对这一高科技产品的兴趣相当高,而在具体面对时,初步听取工作人员的讲解后却仍有大部分学生不能轻易明白这一系统的T作原理,在这种情况下明显出现学生情绪回落的现象,而此时也正是教师作用得到体现的时刻。首先稳定学生的情绪,让他们明了要想有所收获就不能惧怕闲难,要有信心,要坚信自己能找到正确的解释让自己明白。其次让他们知道为何不能更好地明白(原因是前期资料的收集和阅读不够造成的),让他们知道活动前准备工作的必要性和重要性。再次引导他们大胆地向工作人员提问,并且可以向工作人员索要相关的信息资料。当时,在我们的积极引导和鼓励下学生的情绪在工作人员的一次次回答中得到了回升。最后还要告诉他们必须发挥集体的力量共同研究、共同努力来寻求问题的答案,创建良好的群体关系,增强他们的合作意识。
课外科技活动开放式的学习内容和交流环境有助于帮助学生学会交际和合作,课外科技活动辅导教师不应该仅仅停在“教”学生开展活动。“管着”学生开展活动,而应该在活动中与学生建立一种合作、平等的关系;同时帮助学生之间也要建立一种合作、平等的关系。学生的角色地位也不只是求知者,而是集体中的一员、活动的主人、同学的朋友。在开展课外科技活动中要尽量发挥学生的主体作用,让他们学会与他人合作,品尝在与他人合作中获得成功的欢乐,体验1+1>2的合作力量。例如在“参观隔河岩大坝GPS自动监测系统”活动中,我们就充分地放手让学生去与技术员交谈,同学之间相互讨论;回学校后分工去查找相关资料,同桌合作撰写科技小论文相互交流等等。例如在“《关于力和运动关系》的辩论”中充分发挥集体的力量,大家共同收集、整理资料,群策群力,让师生都有很大的收获。活动课后的总结也是一个必要的“情商教育”环节。在总结中应更多地对学生的付出给予充分的肯定,对他们活动的总结给予认可,促使他们自信心的形成和升华。例如在“参观五爪观水电站引水工程”活动后的总结会上就特别提到所有同学能一鼓作气地登上近一千级台阶。并且在相当辛苦的条件下还能不折不扣地完成各项科学考察任务;另外对一部分同学测量引水桥高度的方法给予赞许和肯定。而在“《关于力和运动关系》的辩论”的总结中,对于正反两方学生的表现都给予极大的表扬,肯定他们严谨的科学精神、良好的合作意识以及机敏的反应。
活动课中更要注意适当地对学生进行挫折教育。这便于他们发现和认识自身的不足,以至在今后的学习和生活中更好地调整自己的情绪,减少非智力因素对学习和生活的负面影响。
②对于学习兴趣,主要从培养、发展和保护三个角度去把握,从这三个角度,以课外科技活动为载体去具体实施。
活动成功的一个关键环节,是要实现学生兴趣的培养。这就要求组织者千方百计地促进学生探究兴趣的提高,以保证活动的成功。
活动的内容和时间的选取要符合学生现阶段的知识水平和理论基础。切不可太简单,也不可太难。让学生“不能伸手就够得着,也不可跳起来还够不着”。例如《力与运动关系》的辩论活动的选取时间应放在牛顿运动定律还未学,但是即将要学习的时候(《力》、《直线运动》两个基础单元学习之后)。
活动的方式要以“开放式”为主导,尽可能人人都参与,重视每个学生的能力,发挥每个学生的作用,体现“生本教育”理念。这就要求教师在活动的布置和安排上特别细心,学生的分组要相互搭配、合理,任务的布置要以学生为本(每个学生的实际情况:特长、爱好、不足等等),设计出最合适的活动方案。
教师要热心地参与活动,在活动中与学生打成一片,做他们的朋友、听众和一个平等的参与者。通过活动,让学生“亲其师,进而信其道”。参加活动的所有教师要严格而细致地分工,在活动中体现良好的合作意识,为学生做榜样。在活动课开始之前,要有更多的教师参与进来,讨论和制定切实可行的活动策略和详细的活动方案。我们物理组的教师在组织几次大型的课外科技活动课时,都将其当作一次组内的教研活动去开展,因而要求每一位物理教师都必须参与,力争让每一次科技活动课都能成为师生快乐而难忘的记忆。
通过课外科技活动课发展和培养起来的学习兴趣要进行保护。一方面存活动中对学生参与活动的积极性和热情要给予足够的保护:另一方面在平常的常规教育教学活动中也要注意对学生学习兴趣的保护,让他们能够体验到学习的快乐和成就。
③在课外科技活动中教师应通过积极引导来帮助学生形成和完善科学的认知手段和认知方法,通过培养学生应用所学知识解决实际问题的能力来达到提高学生的认知水平,从而实现对学生的“方法”教育。
开展课外科技活动的目的是为了促进学生综合素质和综合能力的锻炼和提高,参加课外科技活动的教师就应该尽可能让学生通过自己解决问题,来寻求解决问题的科学方法和手段。例如在“参观隔河岩大坝GPS自动化监测系统”的活动中,活动前指导学生去查找与GPS相关的资料,作好充分的准备,以便在他们直接面对GPS自动化监测系统实物的时候,能初步寻求它的基本原理。而在碰到难以解决的问题时义放手让他们通过恰当的方法去寻求问题的答案。他们可以向系统管理员询问,可以上网查阅相关资料,还可集思广益,发挥大家的合力来共同解决问题。这样既充分调动他们寻求问题答案的积极性,又引导他们对解决问题的方法进行探讨,避免了学生对教师形成一种依赖思想,通过对问题的解答,从而真正地了解GPS自动化监测系统各个方面的知识,促成他们科学方法的良性形成。既培养学生发现问题的方法和能力,又培养其分析问题、解决问题的方法和能力。具体在活动中要注意这样一些环节。一是在平常的教育教学活动中(特别是常规课堂教学)要注意对学生进行多种科学思维方法和研究方法的阐述和点拨,例如物理学中常见的一些方法:建立模型、理想实验、控制变量、图像法处理数据、假设法等;二是在具体活动开展之前针对这次活动的内容要有明确的与之相关的实验方法、研究方法、数学处理方法的专题讲座;三是在每次活动中都会有部分学生能提出非常有创造性和新意的方法,这种情况下无论学生的方法是否正确。教师都要给予足够的重视并且要给予鼓励;四是在活动的总结中要将“方法”作为一个重要的方面来进行总结,可以在活动后的板报中专门刊出某些学生的新方法,使学生在活动中形成的方法进一步得到完善,同时也让他们在以后的学习中更加注重方法。
④“个性”目标是给予每个学生展示自我、发展和进步的机会,并实现之。十个指头不可能一样长,但一定要让学生在活动中各显所长,各尽其能,都有收获。
在学生“共性”的前提条件下,实施“个性”培养。活动的主题只有一个,要始终保持良好的集体行为。这就要求参与活动的教师时刻保持注意。防止活动中出现一盘散沙的现象,而使活动不能达到预期的目标。在活动中我们提倡每个学生可以有自己独特的活动方案,可以尝试多种途径和方法,但活动的中心却只有一个,所有学生都必须围绕它转。一次课外科技活动所涉及的内容是多个方面的,各个学生可以根据自身喜好和能力自由选择课题,自主设计方案,但都必须服务于活动课的总体任务。
在活动中教师要特别注意那些表现突出的学生。这类学生主要分为两部分:一部分在活动中积极主动,热情很高,乐于投入,并且常有很精彩的观点闪现。对于这部分学生教师要重视他们的个人能力和优势,发挥他们在集体中的作用;另一部分学生却总是出现在某些不被人注意的角落,不喜欢出现在人多的地方,其行为方式多为单独活动,总是在活动中表现的默默无闻,很难引起教师和同学的注意,也就很难获得来自外界的帮助。对于这部分学生教师要通过一些面向全体学生的活动来帮助他们,例如发资料、做记录等等;或者让这样的几个学生来组成一个组,使他们的依赖性不能发挥作用,迫使他们不得不去做、去想。
在活动中教师要及时、准确、多方地听取意见(包括学生和同事两方面),由此不断地对活动的进程进行有益的修正,这样既促使活动的圆满进行,又尊重了每个学生的意见和想法。便于他们在活动中提出更多的积极意见。教师要关心每个学生各方面的需求,创设一个平等、友爱、民主的群体关系,让每一个学生都融入其中,使每个学生的个性都得到充分的展示和发展。教师要认真听取每个学生提出的任何问题和要求,以提高他们的学习兴趣。培养他们自尊、自信、自强和自律的品质。此外还要尽可能地为每个学生提供展示自我的舞台和机会,具体到每次活动分组时组长的选举,活动的分工(活动方案的设计、记录、总结等)等。
⑤知识和能力目标的实施策略:注重融合多学科、多个方面的知识。方案的设计要体现出各个学科之间的联系,让学生在活动中尽可能地展示和调动自己在平常学习活动中所掌握的各个方面的知识和技能。把各个基础学科的基本概念、规律和实践的过程有机地联系起来,使学生在课外科技活动的过程中提炼多个方面的知以,做到融会贯通,促进知识和技能的横向联系和纵向迁移。例如在“参观隔河岩大坝GPS自动化监测系统”的课外科技活动中。让学生了解卫星的相关知识(物理),数据处理的原理和方法(数学),应用此自动监测系统所带来的效应(经济和社会)。这样可以使学生将头脑里的基础学科知识进行横向联系;将所学的理论应用到身边的实际生活中,加深对所学内容的理解,促进知识的纵向发展;让学生在活动中理解学习基础学科的意义和作用,有助于提高学生广泛学习各个方面基础知识的积极性,帮助学生建立起一种合理的认知结构,最终发展学生的综合能力。