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演示型CAI在中學物理教學中的應(yīng)用研究
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。
多媒體信息；CAI；優(yōu)化設(shè)計
物是以實驗為基礎(chǔ)的，它的理論、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，但是隨著機以及技術(shù)的不斷，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)律的推導實驗。定理、規(guī)律是物理學中最重要的一部分學習內(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在物理教學中發(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、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。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，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。
�。�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作用。
�。�5）、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，性為性服務(wù)，做到符合學生的認識，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)在教學中的作用。更好的配合化教學，促進教學目標實現(xiàn)。
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