CAI在中學物理教學中的應(yīng)用研究

1、CAI 在中學物理教學中的應(yīng)用研究【摘 要】當前 CAI 課件在物理教學中主要運用于輔助演示、技能操練、實驗?zāi)M等 , 文章主要分析了演示型 CAI 在中學物理教學中的必要性 , 提出了在中學物理教學中合理有效地使用演示型 CAI 課件的優(yōu)化原則?！娟P(guān)鍵詞】多媒體信息;CAI; 優(yōu)化設(shè)計物理學是以實驗為基礎(chǔ)的自然科學 , 它的理論、規(guī)律的建立和發(fā)現(xiàn)都離不開實驗 , 并且要不斷地受到實驗的檢驗。因此在傳統(tǒng)教學中 , 學生在課堂上邊看演示實驗邊聽講是比較常見的一種教學形式。教師普遍認為演示實驗可以使復(fù)雜的概念、規(guī)律形象直觀化 , 便于重點、難點的學習 , 還可以節(jié)約課時 , 活躍課堂 , 啟發(fā)引導(dǎo)

2、學生積極思維 , 引起學習興趣?？墒菍嶋H教學中由于實驗儀器的限制以及教師操作能力等問題 , 有的演示實驗教學效果并不理想 , 但是隨著計算機以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展 ,CAI 的介入 , 這種現(xiàn)象有所改觀。一、演示型CAI 在中學物理教學中的運用物理學作為以實驗為基礎(chǔ)的學科, 在教學中需要用大量的演示實驗來向?qū)W生傳遞直觀知識 , 但由于時空、環(huán)境的限制 , 有許多演示實驗在課堂上利用傳統(tǒng)的教學媒體和教學方法進行教學時效果不理想或難以實現(xiàn) , 這就需要演示型 CAI 來進行教學 , 以達到優(yōu)化教學效果。通常主要用于以下幾類演示實驗 :1. 定理、規(guī)律的推導(dǎo)實驗。定理、規(guī)律是物理學中最重要的一部分學

3、習內(nèi)容 , 他們絕大多數(shù)都是在“理想狀態(tài)” ( 真空、光滑無摩擦等 ) 下推導(dǎo)出來的。這在傳統(tǒng)課堂教學中是難以實現(xiàn)的 , 教師在進行演示實驗時 , 實驗過程以及實驗結(jié)果不可避免的會與定理規(guī)律有所偏差 , 容易使學生造成誤解 , 影響教學效果。而借助多媒體技術(shù)運用演示實驗CAI 課件制作就可以很容易的模擬出“理想狀態(tài)” , 使實驗過程以及實驗結(jié)果與定理規(guī)律很好的吻合 , 避免了實驗誤差對學生學習效果的影響 , 使其更清晰準確的接受、理解 , 達到良好的教學效果。2. 實驗對象涉及宏觀微觀物體的實驗。物理學中有許多微觀結(jié)構(gòu)和微觀現(xiàn)象是看不見、摸不著的演示實驗是無法實現(xiàn)的。另外 , 還有一些關(guān)于宏觀

4、物體的現(xiàn)象的學習 , 由于時空、環(huán)境的限制也是不可能進行演示的。傳統(tǒng)課堂教學只是靠掛圖、板書以及教師講授來進行 , 學生學習時枯燥無味 , 學完后印象不深 , 抽象空洞 , 難以達到規(guī)定的教學目標。運用演示實驗的 CAI 課件可以很逼真的模擬這些宏觀和微觀物體的現(xiàn)象與結(jié)構(gòu) , 使學生將抽象的內(nèi)容具體化 , 給以深刻的印象 , 實現(xiàn)教學目標 , 優(yōu)化教學效果。3. 實驗過程不可控的實驗。自然界中有很多物理想象的過程過快、過慢或者過于抽象, 但在教學過程中它們要通過細致的觀察才能學習掌握。如: “碰撞”是一個極短時間內(nèi)完成的物理過程 , 僅僅通過教師講解、板書, 難以讓學生真正認真認識理解。在教學

5、中運用CAI 課件就可以控制兩物體的相互作用過程 , 通過放慢、定格, 學生可以細致的觀察整個實驗過程 , 加深理解 , 引發(fā)學習興趣 , 以達到良好的教學效果。4. 實驗現(xiàn)象抽象化的實驗。物理實驗中有許多實驗現(xiàn)象具有隱含性、抽象性 , 不便于學生觀察 , 也不能達到預(yù)期的效果。如“磁化”現(xiàn)象 , 傳統(tǒng)教學只是通過一些表面現(xiàn)象來進行教學 , 學生對知識的認識不夠深刻 , 通過演示實驗的 CAI 課件可以展示物體磁化過程的內(nèi)部變化 , 使該現(xiàn)象形象化、具體化 ,給學生一個直觀的印象 , 揭示物理本質(zhì) , 較好地實現(xiàn)教學目標。二、演示型CAI 的優(yōu)化設(shè)計通過上面的論述 , 我們了解到演示型 CAI

6、 在現(xiàn)代物理教學中發(fā)揮著重要的作用 , 它的質(zhì)量在某種程度上決定著教學效果。目前設(shè)計開發(fā)出的一些演示型CAI 在表現(xiàn)形式、藝術(shù)展示等方面沒有充分考察教學需要, 造成教師在教學中的操作困難,或者是不符合課堂教學要求, 不能充分吸引學生 , 因此輔助教學時總感到有一些美中不足, 如果能將其進行優(yōu)化設(shè)計,就可以更好的滿足教學需要, 達到良好的教學效果。筆者試圖根據(jù)自己的認識提出以下幾條優(yōu)化意見。1. 選擇確能體現(xiàn)CAI 課件優(yōu)勢的實驗。演示型的CAI 課件在中學物理教學中多為助學型課件, 主要用于輔助教師進行教學 , 為提高教學效果服務(wù)的。該課件與教師講授是互為補充,取長補短 , 共同服務(wù)于教學目標

7、。它不可能完全替代教師的工作,它在教學過程中一般只出現(xiàn)在一個適當?shù)奈恢? 教師的板書、講授等都還是不可缺少的。一個演示型CAI課件不一定要形成一個完整的體系, 主要是演示物理教學中一些不易實現(xiàn)的實驗 , 如前面所提到的定理、規(guī)律的推導(dǎo)實驗、涉及微觀宏觀、過程不易控制、實驗現(xiàn)象抽象化等的實驗, 應(yīng)該在教學中有較高的使用率, 能發(fā)揮多媒體計算機長處的內(nèi)容。對一些操作方便, 效果明顯的實驗, 就不一定非要用計算機輔助教學 , 真實實驗會使學生更容易、更直觀的接受。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、動畫、活動影像、聲音等多媒體技術(shù)來表現(xiàn)信息并把這些信息有機地結(jié)合在一起

8、 , 形成圖、文、聲、像并茂的效果。人類對信息的接收主要依賴于五種感覺 , 即視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺 , 其中前二者接受的信息占接受信息總量的 88%。演示型 CAI 在以視聽覺信息為主的同時 , 一定要根據(jù)教學原理 , 教學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 , 促進教學效果的產(chǎn)生。下面從各種多媒體信息類型出發(fā)談?wù)剝?yōu)化設(shè)計的原則:(1) 文字不宜過多 , 文本的呈現(xiàn)要突出重難點。由于演示型CAI 是配合教師課堂教學的, 所呈現(xiàn)的應(yīng)是配合實驗需要突出加深的內(nèi)容 , 例如公式、定理等。切忌滿屏文字, 要留給教師講解的空間 , 從而使整個教學過程中的CAI 課件與其他

9、教學手段、方法有機地結(jié)合在一起, 使 CAI 地使用流暢自然, 不游離在教學以外, 保證整個教學過程的完整流暢。(2) 圖形、圖像要清晰、實用。課件中的圖形、圖像 , 不必過分追求藝術(shù)效果 , 只要能清晰、準確的表現(xiàn)實驗過程、實驗現(xiàn)象 , 只要能將抽象的教學內(nèi)容形象具體化, 便于學生理解學習內(nèi)容即可。如前面所提到的“碰撞”實驗中的小球, 不一定需要立體的 , 平面的實驗展示更容易為學生所接受。同時清晰、實用的圖形、圖像還可以避免畫面的過分藝術(shù)渲染對學生注意力的分散 , 從而有利于教學過程中學生注意力的維持。(3) 動畫模擬要得當 , 能切實解決問題。課件中的動畫主要用于展示、模擬實驗想象和過程

10、 , 為了滿足教學的需要 , 一般允許教師修改速度、觀察角度等 , 但絕不允許隨意安排動畫效果 , 要科學地反映客觀事實 , 符合科學原理 , 所有的操作、示范要正確規(guī)范。動畫模擬一定要準確、得當。如果教師修改了速度、觀察角度 , 一定要在講解中向?qū)W生說明。總之 , 課件中的動畫應(yīng)本著科學性的原則 , 避免錯誤信息的呈現(xiàn)。(4) 活動影像的使用要方便、實用。為配合教師課堂教學 , 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。為實現(xiàn)教學目標 , 教師可以根據(jù)教學需要以及課堂中的實際情況 , 靈活控制控制其播放速度和播放時機 , 必要時還可重復(fù)播放 , 讓學生的思維跟得上

11、CAI 課件的展示速度 , 有利于學生思維的連貫性 , 避免學生消極思維、被動思維。使得演示實驗的CAI 課件在需要的環(huán)節(jié)準確的起到輔助作用,完善課堂教學 , 更好的發(fā)揮教師在課堂上的指導(dǎo)作用。(5) 音樂、音響盡量少用。在課堂教學中物理演示實驗一般需要吸引學生的注意力 , 要求學生仔細觀察現(xiàn)象。根據(jù)課程要求和中學生的心理特點、認知特點 , 演示實驗 CAI 課件中應(yīng)盡量少出現(xiàn)音樂、音響和不必要的音效 , 特別是不必要的背景音樂 , 這些都會分散學生的注意力影響教學效果。一次在演示實驗的 CAI 課件中出現(xiàn)的是實驗過程確實需要反映的客觀音效 , 在呈現(xiàn)這些音效時一定要做到真實、合理 , 符合客

12、觀實際。(6) 恰當使用解說。中學物理演示實驗的CAI 課件 , 主要用于輔助教師進行教學, 配合教師的課堂講授, 所以它的解說應(yīng)該較少 , 甚至沒有。從頭到尾的解說不符合中學生的學習特點 , 容易使學生感到厭倦 , 教學效果不理想。一般在演示實驗的 CAI 課件中可以不采用解說 , 如果采用 , 一定要簡明準確 ,出現(xiàn)在合適的環(huán)節(jié)。這樣的解說即可以緩解教師課堂講授的枯燥 , 又可以吸引學生的注意力 , 使學生產(chǎn)生深刻的印象 , 在教學中起到畫龍點睛的作用 , 收到良好的教學效果。3. 正確處理動畫與靜片的關(guān)系。根據(jù)中學生的年齡特點, 決定了他們對鮮艷、逼真、動感強的畫面十分感興趣, 動畫演示

13、的確也可以表現(xiàn)出許多優(yōu)越性, 它不僅能夠再現(xiàn)事物的發(fā)生發(fā)展過程 , 揭示事物的本質(zhì)屬性以及事物間的內(nèi)在聯(lián)系,而且還能夠激發(fā)學生的學習興趣 , 通過過程模擬 , 啟發(fā)聯(lián)想和引申探究。因此 , 許多設(shè)計者總是為設(shè)計一套新穎有趣的動片而絞盡腦汁。但在教學中我們不能只追求動片, 靜片也有其優(yōu)越的一面。它便于學生長時間細致觀察和思索 , 并且具有操作簡單、制作方便等優(yōu)點。所以我們不能因為片面的追求表現(xiàn)形式而盲目的設(shè)計動片, 應(yīng)該動靜結(jié)合 , 合理搭配使用。至于選取哪一種表現(xiàn)形式好, 唯一的衡量標準就是教學的實際需要 , 即看他能否促進教學目標的實現(xiàn)。因此, 設(shè)計師一定要注意學生的年齡層次結(jié)構(gòu)特點, 注意做到科學、合理 , 藝術(shù)性為教育性服務(wù) , 做到符合學生的認識規(guī)律 , 不能為了“動”而“亂動” , 以至于妨礙了教學效果的產(chǎn)生。另外,在操作中還要注意各分片的定位 , 使得動靜結(jié)合 , 保證教學過程中操作方便 , 一步到位 , 準確無誤。三、結(jié)語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(chǔ)學科 , 無論是教師還是專業(yè)的軟件開發(fā)者 , 都應(yīng)本著教學原則 , 根據(jù)學科本身的特點 , 合理發(fā)揮信息技術(shù)在教學