CAI在中学物理教学中的应用研究

【摘 要】当前CAI课件在物理教学中主要运用于辅助演示、技能操练、实验模拟等,文章主要分析了演示型CAI在中学物理教学中的必要性,提出了在中学物理教学中合理有效地使用演示型CAI课件的优化原则。
【关键词】多媒体信息;CAI;优化设计
物理学是以实验为基础的自然科学,它的理论、规律的建立和发现都离不开实验,并且要不断地受到实验的检验。因此在传统教学中,学生在课堂上边看演示实验边听讲是比较常见的一种教学形式。教师普遍认为演示实验可以使复杂的概念、规律形象直观化,便于重点、难点的学习,还可以节约课时,活跃课堂,启发引导学生积极思维,引起学习兴趣。可是实际教学中由于实验仪器的限制以及教师操作能力等问题,有的演示实验教学效果并不理想,但是随着计算机以及网络技术的不断发展,CAI的介入,这种现象有所改观。
一、演示型CAI在中学物理教学中的运用
物理学作为以实验为基础的学科,在教学中需要用大量的演示实验来向学生传递直观知识,但由于时空、环境的限制,有许多演示实验在课堂上利用传统的教学媒体和教学方法进行教学时效果不理想或难以实现,这就需要演示型CAI来进行教学,以达到优化教学效果。通常主要用于以下几类演示实验:
1.定理、规律的推导实验。定理、规律是物理学中最重要的一部分学习内容,他们绝大多数都是在“理想状态”(真空、光滑无摩擦等)下推导出来的。这在传统课堂教学中是难以实现的,教师在进行演示实验时,实验过程以及实验结果不可避免的会与定理规律有所偏差,容易使学生造成误解,影响教学效果。而借助多媒体技术运用演示实验CAI课件制作就可以很容易的模拟出“理想状态”,使实验过程以及实验结果与定理规律很好的吻合,避免了实验误差对学生学习效果的影响,使其更清晰准确的接受、理解,达到良好的教学效果。
2.实验对象涉及宏观微观物体的实验。物理学中有许多微观结构和微观现象是看不见、摸不着的演示实验是无法实现的。另外,还有一些关于宏观物体的现象的学习,由于时空、环境的限制也是不可能进行演示的。传统课堂教学只是靠挂图、板书以及教师讲授来进行,学生学习时枯燥无味,学完后印象不深,抽象空洞,难以达到规定的教学目标。运用演示实验的CAI课件可以很逼真的模拟这些宏观和微观物体的现象与结构,使学生将抽象的内容具体化,给以深刻的印象,实现教学目标,优化教学效果。
3.实验过程不可控的实验。自然界中有很多物理想象的过程过快、过慢或者过于抽象,但在教学过程中它们要通过细致的观察才能学习掌握。如:“碰撞”是一个极短时间内完成的物理过程,仅仅通过教师讲解、板书,难以让学生真正认真认识理解。在教学中运用CAI课件就可以控制两物体的相互作用过程,通过放慢、定格,学生可以细致的观察整个实验过程,加深理解,引发学习兴趣,以达到良好的教学效果。
4.实验现象抽象化的实验。物理实验中有许多实验现象具有隐含性、抽象性,不便于学生观察,也不能达到预期的效果。如“磁化”现象,传统教学只是通过一些表面现象来进行教学,学生对知识的认识不够深刻,通过演示实验的CAI课件可以展示物体磁化过程的内部变化,使该现象形象化、具体化,给学生一个直观的印象,揭示物理本质,较好地实现教学目标。
二、演示型CAI的优化设计
通过上面的论述,我们了解到演示型CAI在现代物理教学中发挥着重要的作用,它的质量在某种程度上决定着教学效果。目前设计开发出的一些演示型CAI在表现形式、艺术展示等方面没有充分考察教学需要,造成教师在教学中的操作困难,或者是不符合课堂教学要求,不能充分吸引学生,因此辅助教学时总感到有一些美中不足,如果能将其进行优化设计,就可以更好的满足教学需要,达到良好的教学效果。笔者试图根据自己的认识提出以下几条优化意见。
1.选择确能体现CAI课件优势的实验。演示型的CAI课件在中学物理教学中多为助学型课件,主要用于辅助教师进行教学,为提高教学效果服务的。该课件与教师讲授是互为补充,取长补短,共同服务于教学目标。它不可能完全替代教师的工作,它在教学过程中一般只出现在一个适当的位置,教师的板书、讲授等都还是不可缺少的。一个演示型CAI课件不一定要形成一个完整的体系,主要是演示物理教学中一些不易实现的实验,如前面所提到的定理、规律的推导实验、涉及微观宏观、过程不易控制、实验现象抽象化等的实验,应该在教学中有较高的使用率,能发挥多媒体计算机长处的内容。对一些操作方便,效果明显的实验,就不一定非要用计算机辅助教学,真实实验会使学生更容易、更直观的接受。
2.充分合理地使用多媒体信息。多媒体信息是指文字、图形、图像、动画、活动影像、声音等多媒体技术来表现信息并把这些信息有机地结合在一起,形成图、文、声、像并茂的效果。人类对信息的接收主要依赖于五种感觉,即视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉,其中前二者接受的信息占接受信息总量的88%。演示型CAI在以视听觉信息为主的同时,一定要根据教学原理,教学需求合理有效地使用多媒体信息。使多媒体信息的使用要恰到好处,促进教学效果的产生。下面从各种多媒体信息类型出发谈谈优化设计的原则:
(1)文字不宜过多,文本的呈现要突出重难点。由于演示型CAI是配合教师课堂教学的,所呈现的应是配合实验需要突出加深的内容,例如公式、定理等。切忌满屏文字,要留给教师讲解的空间,从而使整个教学过程中的CAI课件与其他教学手段、方法有机地结合在一起,使CAI地使用流畅自然,不游离在教学以外,保证整个教学过程的完整流畅。
(2)图形、图像要清晰、实用。课件中的图形、图像,不必过分追求艺术效果,只要能清晰、准确的表现实验过程、实验现象,只要能将抽象的教学内容形象具体化,便于学生理解学习内容即可。如前面所提到的“碰撞”实验中的小球,不一定需要立体的,平面的实验展示更容易为学生所接受。同时清晰、实用的图形、图像还可以避免画面的过分艺术渲染对学生注意力的分散,从而有利于教学过程中学生注意力的维持。
(3)动画模拟要得当,能切实解决问题。课件中的动画主要用于展示、模拟实验想象和过程,为了满足教学的需要,一般允许教师修改速度、观察角度等,但绝不允许随意安排动画效果,要科学地反映客观事实,符合科学原理,所有的操作、示范要正确规范。动画模拟一定要准确、得当。如果教师修改了速度、观察角度,一定要在讲解中向学生说明。总之,课件中的动画应本着科学性的原则,避免错误信息的呈现。
(4)活动影像的使用要方便、实用。为配合教师课堂教学,课件中的视频最好以小段视频为单位,以便于教师控制,灵活使用。为实现教学目标,教师可以根据教学需要以及课堂中的实际情况,灵活控制控制其播放速度和播放时机,必要时还可重复播放,让学生的思维跟得上CAI课件的展示速度,有利于学生思维的连贯性,避免学生消极思维、被动思维。使得演示实验的CAI课件在需要的环节准确的起到辅助作用,完善课堂教学,更好的发挥教师在课堂上的指导作用。
(5)音乐、音响尽量少用。在课堂教学中物理演示实验一般需要吸引学生的注意力,要求学生仔细观察现象。根据课程要求和中学生的心理特点、认知特点,演示实验CAI课件中应尽量少出现音乐、音响和不必要的音效,特别是不必要的背景音乐,这些都会分散学生的注意力影响教学效果。一次在演示实验的CAI课件中出现的是实验过程确实需要反映的客观音效,在呈现这些音效时一定要做到真实、合理,符合客观实际。
(6)恰当使用解说。中学物理演示实验的CAI课件,主要用于辅助教师进行教学,配合教师的课堂讲授,所以它的解说应该较少,甚至没有。从头到尾的解说不符合中学生的学习特点,容易使学生感到厌倦,教学效果不理想。一般在演示实验的CAI课件中可以不采用解说,如果采用,一定要简明准确,出现在合适的环节。这样的解说即可以缓解教师课堂讲授的枯燥,又可以吸引学生的注意力,使学生产生深刻的印象,在教学中起到画龙点睛的作用,收到良好的教学效果。
3.正确处理动画与静片的关系。根据中学生的年龄特点,决定了他们对鲜艳、逼真、动感强的画面十分感兴趣,动画演示的确也可以表现出许多优越性,它不仅能够再现事物的发生发展过程,揭示事物的本质属性以及事物间的内在联系,而且还能够激发学生的学习兴趣,通过过程模拟,启发联想和引申探究。因此,许多设计者总是为设计一套新颖有趣的动片而绞尽脑汁。但在教学中我们不能只追求动片,静片也有其优越的一面。它便于学生长时间细致观察和思索,并且具有操作简单、制作方便等优点。所以我们不能因为片面的追求表现形式而盲目的设计动片,应该动静结合,合理搭配使用。至于选取哪一种表现形式好,唯一的衡量标准就是教学的实际需要,即看他能否促进教学目标的实现。因此,设计师一定要注意学生的年龄层次结构特点,注意做到科学、合理,艺术性为教育性服务,做到符合学生的认识规律,不能为了“动”而“乱动”,以至于妨碍了教学效果的产生。另外,在操作中还要注意各分片的定位,使得动静结合,保证教学过程中操作方便,一步到位,准确无误。
三、结语
在提倡信息化教育的今天,不能盲目的追求CAI课件的使用,像物理这样的基础学科,无论是教师还是专业的软件开发者,都应本着教学原则,根据学科本身的特点,合理发挥信息技术在教学中的作用。更好的配合现代化教学,促进教学目标实现。
【参考文献】
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