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演示型CAI在中學(xué)物理教學(xué)中的應用研究
當前CAI課件在物理教學(xué)中主要運用于輔助演示、技能操練、實(shí)驗模擬等，文章主要分析了演示型CAI在中學(xué)物理教學(xué)中的必要性，提出了在中學(xué)物理教學(xué)中合理有效地使用演示型CAI課件的優(yōu)化原則。
多媒體信息；CAI；優(yōu)化設計
物是以實(shí)驗為基礎的，它的理論、的建立和發(fā)現都離不開(kāi)實(shí)驗，并且要不斷地受到實(shí)驗的檢驗。因此在傳統教學(xué)中，學(xué)生在課堂上邊看演示實(shí)驗邊聽(tīng)講是比較常見(jiàn)的一種教學(xué)形式。教師普遍認為演示實(shí)驗可以使復雜的概念、規律形象直觀(guān)化，便于重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習，還可以節約課時(shí)，活躍課堂，啟發(fā)引導學(xué)生積極思維，引起學(xué)習興趣�？墒菍�(shí)際教學(xué)中由于實(shí)驗儀器的限制以及教師操作能力等問(wèn)題，有的演示實(shí)驗教學(xué)效果并不理想，但是隨著(zhù)機以及技術(shù)的不斷，CAI的介入，這種現象有所改觀(guān)。
一、演示型CAI在中學(xué)物理教學(xué)中的運用
物理學(xué)作為以實(shí)驗為基礎的學(xué)科，在教學(xué)中需要用大量的演示實(shí)驗來(lái)向學(xué)生傳遞直觀(guān)知識，但由于時(shí)空、環(huán)境的限制，有許多演示實(shí)驗在課堂上利用傳統的教學(xué)媒體和教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)時(shí)效果不理想或難以實(shí)現，這就需要演示型CAI來(lái)進(jìn)行教學(xué)，以達到優(yōu)化教學(xué)效果。通常主要用于以下幾類(lèi)演示實(shí)驗：
1．定理、規律的推導實(shí)驗。定理、規律是物理學(xué)中最重要的一部分學(xué)習內容，他們絕大多數都是在“理想狀態(tài)”（真空、光滑無(wú)摩擦等）下推導出來(lái)的。這在傳統課堂教學(xué)中是難以實(shí)現的，教師在進(jìn)行演示實(shí)驗時(shí)，實(shí)驗過(guò)程以及實(shí)驗結果不可避免的會(huì )與定理規律有所偏差，容易使學(xué)生造成誤解，影響教學(xué)效果。而借助多媒體技術(shù)運用演示實(shí)驗CAI課件制作就可以很容易的模擬出“理想狀態(tài)”，使實(shí)驗過(guò)程以及實(shí)驗結果與定理規律很好的吻合，避免了實(shí)驗誤差對學(xué)生學(xué)習效果的影響，使其更清晰準確的接受、理解，達到良好的教學(xué)效果。
2．實(shí)驗對象涉及宏觀(guān)微觀(guān)物體的實(shí)驗。物理學(xué)中有許多微觀(guān)結構和微觀(guān)現象是看不見(jiàn)、摸不著(zhù)的演示實(shí)驗是無(wú)法實(shí)現的。另外，還有一些關(guān)于宏觀(guān)物體的現象的學(xué)習，由于時(shí)空、環(huán)境的限制也是不可能進(jìn)行演示的。傳統課堂教學(xué)只是靠掛圖、板書(shū)以及教師講授來(lái)進(jìn)行，學(xué)生學(xué)習時(shí)枯燥無(wú)味，學(xué)完后印象不深，抽象空洞，難以達到規定的教學(xué)目標。運用演示實(shí)驗的CAI課件可以很逼真的模擬這些宏觀(guān)和微觀(guān)物體的現象與結構，使學(xué)生將抽象的內容具體化，給以深刻的印象，實(shí)現教學(xué)目標，優(yōu)化教學(xué)效果。
3．實(shí)驗過(guò)程不可控的實(shí)驗。自然界中有很多物理想象的過(guò)程過(guò)快、過(guò)慢或者過(guò)于抽象，但在教學(xué)過(guò)程中它們要通過(guò)細致的觀(guān)察才能學(xué)習掌握。如：“碰撞”是一個(gè)極短時(shí)間內完成的物理過(guò)程，僅僅通過(guò)教師講解、板書(shū)，難以讓學(xué)生真正認真認識理解。在教學(xué)中運用CAI課件就可以控制兩物體的相互作用過(guò)程，通過(guò)放慢、定格，學(xué)生可以細致的觀(guān)察整個(gè)實(shí)驗過(guò)程，加深理解，引發(fā)學(xué)習興趣，以達到良好的教學(xué)效果。
4．實(shí)驗現象抽象化的實(shí)驗。物理實(shí)驗中有許多實(shí)驗現象具有隱含性、抽象性，不便于學(xué)生觀(guān)察，也不能達到預期的效果。如“磁化”現象，傳統教學(xué)只是通過(guò)一些表面現象來(lái)進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生對知識的認識不夠深刻，通過(guò)演示實(shí)驗的CAI課件可以展示物體磁化過(guò)程的內部變化，使該現象形象化、具體化，給學(xué)生一個(gè)直觀(guān)的印象，揭示物理本質(zhì)，較好地實(shí)現教學(xué)目標。
二、演示型CAI的優(yōu)化設計
通過(guò)上面的論述，我們了解到演示型CAI在物理教學(xué)中發(fā)揮著(zhù)重要的作用，它的質(zhì)量在某種程度上決定著(zhù)教學(xué)效果。目前設計開(kāi)發(fā)出的一些演示型CAI在表現形式、展示等方面沒(méi)有充分考察教學(xué)需要，造成教師在教學(xué)中的操作困難，或者是不符合課堂教學(xué)要求，不能充分吸引學(xué)生，因此輔助教學(xué)時(shí)總感到有一些美中不足，如果能將其進(jìn)行優(yōu)化設計，就可以更好的滿(mǎn)足教學(xué)需要，達到良好的教學(xué)效果。筆者試圖根據自己的認識提出以下幾條優(yōu)化意見(jiàn)。
1．選擇確能體現CAI課件優(yōu)勢的實(shí)驗。演示型的CAI課件在中學(xué)物理教學(xué)中多為助學(xué)型課件，主要用于輔助教師進(jìn)行教學(xué)，為提高教學(xué)效果服務(wù)的。該課件與教師講授是互為補充，取長(cháng)補短，共同服務(wù)于教學(xué)目標。它不可能完全替代教師的工作，它在教學(xué)過(guò)程中一般只出現在一個(gè)適當的位置，教師的板書(shū)、講授等都還是不可缺少的。一個(gè)演示型CAI課件不一定要形成一個(gè)完整的體系，主要是演示物理教學(xué)中一些不易實(shí)現的實(shí)驗，如前面所提到的定理、規律的推導實(shí)驗、涉及微觀(guān)宏觀(guān)、過(guò)程不易控制、實(shí)驗現象抽象化等的實(shí)驗，應該在教學(xué)中有較高的使用率，能發(fā)揮多媒體計算機長(cháng)處的內容。對一些操作方便，效果明顯的實(shí)驗，就不一定非要用計算機輔助教學(xué)，真實(shí)實(shí)驗會(huì )使學(xué)生更容易、更直觀(guān)的接受。
2．充分合理地使用多媒體信息。多媒體信息是指文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、活動(dòng)影像、聲音等多媒體技術(shù)來(lái)表現信息并把這些信息有機地結合在一起，形成圖、文、聲、像并茂的效果。人類(lèi)對信息的接收主要依賴(lài)于五種感覺(jué)，即視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)和味覺(jué)，其中前二者接受的信息占接受信息總量的88%。演示型CAI在以視聽(tīng)覺(jué)信息為主的同時(shí)，一定要根據教學(xué)原理，教學(xué)需求合理有效地使用多媒體信息。使多媒體信息的使用要恰到好處，促進(jìn)教學(xué)效果的產(chǎn)生。下面從各種多媒體信息類(lèi)型出發(fā)談?wù)剝?yōu)化設計的原則：
�。�1）文字不宜過(guò)多，文本的呈現要突出重難點(diǎn)。由于演示型CAI是配合教師課堂教學(xué)的，所呈現的應是配合實(shí)驗需要突出加深的內容，例如公式、定理等。切忌滿(mǎn)屏文字，要留給教師講解的空間，從而使整個(gè)教學(xué)過(guò)程中的CAI課件與其他教學(xué)手段、方法有機地結合在一起，使CAI地使用流暢自然，不游離在教學(xué)以外，保證整個(gè)教學(xué)過(guò)程的完整流暢。
�。�2）圖形、圖像要清晰、實(shí)用。課件中的圖形、圖像，不必過(guò)分追求藝術(shù)效果，只要能清晰、準確的表現實(shí)驗過(guò)程、實(shí)驗現象，只要能將抽象的教學(xué)內容形象具體化，便于學(xué)生理解學(xué)習內容即可。如前面所提到的“碰撞”實(shí)驗中的小球，不一定需要立體的，平面的實(shí)驗展示更容易為學(xué)生所接受。同時(shí)清晰、實(shí)用的圖形、圖像還可以避免畫(huà)面的過(guò)分藝術(shù)渲染對學(xué)生注意力的分散，從而有利于教學(xué)過(guò)程中學(xué)生注意力的維持。
�。�4）活動(dòng)影像的使用要方便、實(shí)用。為配合教師課堂教學(xué)，課件中的視頻最好以小段視頻為單位，以便于教師控制，靈活使用。為實(shí)現教學(xué)目標，教師可以根據教學(xué)需要以及課堂中的實(shí)際情況，靈活控制控制其播放速度和播放時(shí)機，必要時(shí)還可重復播放，讓學(xué)生的思維跟得上CAI課件的展示速度，有利于學(xué)生思維的連貫性，避免學(xué)生消極思維、被動(dòng)思維。使得演示實(shí)驗的CAI課件在需要的環(huán)節準確的起到輔助作用，完善課堂教學(xué)，更好的發(fā)揮教師在課堂上的指導作用。
�。�5）、音響盡量少用。在課堂教學(xué)中物理演示實(shí)驗一般需要吸引學(xué)生的注意力，要求學(xué)生仔細觀(guān)察現象。根據課程要求和中學(xué)生的心理特點(diǎn)、認知特點(diǎn)，演示實(shí)驗CAI課件中應盡量少出現音樂(lè )、音響和不必要的音效，特別是不必要的背景音樂(lè )，這些都會(huì )分散學(xué)生的注意力影響教學(xué)效果。一次在演示實(shí)驗的CAI課件中出現的是實(shí)驗過(guò)程確實(shí)需要反映的客觀(guān)音效，在呈現這些音效時(shí)一定要做到真實(shí)、合理，符合客觀(guān)實(shí)際。
�。�6）恰當使用解說(shuō)。中學(xué)物理演示實(shí)驗的CAI課件，主要用于輔助教師進(jìn)行教學(xué)，配合教師的課堂講授，所以它的解說(shuō)應該較少，甚至沒(méi)有。從頭到尾的解說(shuō)不符合中學(xué)生的學(xué)習特點(diǎn)，容易使學(xué)生感到厭倦，教學(xué)效果不理想。一般在演示實(shí)驗的CAI課件中可以不采用解說(shuō)，如果采用，一定要簡(jiǎn)明準確，出現在合適的環(huán)節。這樣的解說(shuō)即可以緩解教師課堂講授的枯燥，又可以吸引學(xué)生的注意力，使學(xué)生產(chǎn)生深刻的印象，在教學(xué)中起到畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用，收到良好的教學(xué)效果。
3．正確處理動(dòng)畫(huà)與靜片的關(guān)系。根據中學(xué)生的年齡特點(diǎn)，決定了他們對鮮艷、逼真、動(dòng)感強的畫(huà)面十分感興趣，動(dòng)畫(huà)演示的確也可以表現出許多優(yōu)越性，它不僅能夠再現事物的發(fā)生過(guò)程，揭示事物的本質(zhì)屬性以及事物間的內在聯(lián)系，而且還能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，通過(guò)過(guò)程模擬，啟發(fā)聯(lián)想和引申探究。因此，許多設計者總是為設計一套新穎有趣的動(dòng)片而絞盡腦汁。但在教學(xué)中我們不能只追求動(dòng)片，靜片也有其優(yōu)越的一面。它便于學(xué)生長(cháng)時(shí)間細致觀(guān)察和思索，并且具有操作簡(jiǎn)單、制作方便等優(yōu)點(diǎn)。所以我們不能因為片面的追求表現形式而盲目的設計動(dòng)片，應該動(dòng)靜結合，合理搭配使用。至于選取哪一種表現形式好，唯一的衡量標準就是教學(xué)的實(shí)際需要，即看他能否促進(jìn)教學(xué)目標的實(shí)現。因此，設計師一定要注意學(xué)生的年齡層次結構特點(diǎn)，注意做到科學(xué)、合理，性為性服務(wù)，做到符合學(xué)生的認識，不能為了“動(dòng)”而“亂動(dòng)”，以至于妨礙了教學(xué)效果的產(chǎn)生。另外，在操作中還要注意各分片的定位，使得動(dòng)靜結合，保證教學(xué)過(guò)程中操作方便，一步到位，準確無(wú)誤。
三、結語(yǔ)
在提倡信息化教育的今天，不能盲目的追求CAI課件的使用，像物理這樣的基礎學(xué)科，無(wú)論是教師還是專(zhuān)業(yè)的軟件開(kāi)發(fā)者，都應本著(zhù)教學(xué)原則，根據學(xué)科本身的特點(diǎn)，合理發(fā)揮信息技術(shù)在教學(xué)中的作用。更好的配合化教學(xué)，促進(jìn)教學(xué)目標實(shí)現。
[1]周長(cháng)春．中學(xué)物理演示實(shí)驗教學(xué)的基本要求[J]．湖南第一師范學(xué)報，2003，(3).
[2]李耀標．ＣＡＩ教學(xué)的實(shí)踐探索[J]．信息技術(shù)教育，2004，(5).
[3]劉允良．淺議中學(xué)物理演示實(shí)驗[J]．赤峰學(xué)院學(xué)報（科學(xué)版），2005，(1).
[4]楊紅霞．中學(xué)物理CAI課件的開(kāi)發(fā)和應用的初步探索[J]．成都教育學(xué)院學(xué)報，2001，(4)．
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