论文《例谈CAI课件在物理演示实验教学中的设计》.doc

例谈CAI课件在物理演示实验教学中的设计吉水二中朱长根随着现代科学技术的飞速发展，教师所承担的传授知识、解答疑问的角色显得愈加重要，而授课的内容更是日益更新与扩展。在信息内容的表达方面，各种图片、文字、动画、声音等媒体资料均成为教学内容的一部分，而传统的“粉笔加黑板”、电教录像片和投影胶片等教学手段在这方面越来越显得不足，正面临着与时代发展不相适应的挑战。虽然传统的教学模式是一个完整的教学体系，具有相当的优越性。但是，它也有明显的局限性，特别是当它遇到通过语言、板书、实验、难以透彻剖析和讲清楚的问题时就显得无能为力了，而CAI课件在教学中的应用就可以弥补传统教学的缺陷。CAI可以利用计算机模拟教学过程，从而形成了人机交互系统，使教学内容形象化、具体化、直观化，同时也容易体现以学生为主体的教学思想。当前的CAI是以建构主义学习理论为基础，以微型计算机及教学课件为手段，通过计算机与学生、教师的交互活动来达到教学目的的一种教学方式。这种教学方式符合以学生为主体的新教育理论的思想，克服了“粉笔加黑板”、电教录像片和投影胶片等传统教学方式均以教师为中心的不足。再者，CAI因其信息量大、教学方式具有灵活性、交互性以及课件制作、改编与普及的迅捷等优点，能最有效的“因材施教”，把教师从繁重的重复劳动中解放出来，有效激起学生的兴趣。因此，深入研究CAI的特点、CAI制作软件的特点、新的教育理论以及高中物理教学特点，探讨高中CAI物理课件的设计有相当的现实意义。 一、 CAI课堂教学中所能发挥的作用关于多媒体在教学中作用、功效，简单可以归纳为：教师主导，学生主体；突破难点，深入浅出；自主学习，主动建构；启发思维，创新培养；激发兴趣，愉快学习；个别教学，因材施教；直观生动，增强记忆；增大容量，提高效率；人机交互，培养能力。特别地，在高中物理教学中使用CAI能把物理现象和实验、物理学的基本原理、重要的公式推导等有机的结合起来，使教师节约书写黑板的时间，提高教学效率，更重要的是让学生看到物理模型的建立和物理现象，利用数学工具解决实际问题及以建立物理理论的整个过程，这对增强学生分析问题、解决问题能力和提高学生的科学素质非常有利。二、多媒体CAI课件制作软件的特点与分析1、多媒体CAI课件的特点（1）以友好的图形化人机交互界面，建立教师、学生与计算机系统之间的相互联系。（2）提供大量的文本、图形、图像、动画、音频等多媒体信息。（3）课件制软件类型丰富，教师制作方便。（4）可以重复性使用，减轻教师大量书写黑板的负担。2、多媒体CAI课件制作软件的分析目前可用来制作CAI课件的软件有数百种，根据各种工具软件的制作手法，可将它们分成4类：（1）、以图标为基础的创作工具，如Authorware。在这种创作工具中，数据是以对象或事件的顺序来组织的，且以流程图为主干，将各种图表、声音、控制按钮等一个个接在流程图中，形成完整的系统。适用范围：课件的主体框架、交互性强的课件（2）、以时间为基础的创作工具，如Flash。在这种创作工具中，数据或事件是以一个时间顺序来组织的。适用范围：网络课件、动画效果、实验仪器的制备（3）、以页为基础的创作工具，如PowerPoint。在这种创作工具中，文件与数据是用一叠卡片或页来组织的，它提供了一种可以将对象连接于卡片或页上面的工作环境。适用范围：总结复习、讲座、简单的课件（4）、以传统程序设计语言为基础的，如VisualBasic。这些语言都是可视化、面向对象的编程语言，易学易用，具有强大的多媒体功能。适用范围：精确的实验演示、具有数据输入动态的课件三、高中物理CAI课件设计的具体范例1.平抛物体的运动演示实验课件的设计思想和设计方法。平抛物体的运动是高中物理第五章第三节内容，学生在学习这一知识点时感到有些困难，特别是第一次接触平抛物体运动的中学生，很难建立平抛物体运动的物理图象。上课时，尽管老师一般都用实验器具当场做了演示实验，但是由于物体运动的速度太快，演示时间太短，再加上其它的一些主客观因素，学生根本就不能看清楚物体运动的轨迹。因此，设计一个平抛物体运动演示实验的CAI课件来模拟平抛运动的过程，帮助学生建立平抛物体运动的物理图象，是很有必要的。平抛物体运动的演示实验CAI课件的设计目的是能准确模拟物体在平抛运动过程中的运动轨迹，并反映出物体在各个不同时刻的运动状态。平抛运动包括自由落体、平抛运动、匀速直线运动3个运动过程，利用图象提供物体运动的直观描述，并辅以教师的说明，使学生容易理解。课件应有友好的用户界面，又能引起学生的学习兴趣，帮助学生建立平抛运动的物理图象。根据上述设计目标，可以确定设计中的2个重点是绘制平抛物体运动的轨迹图和运动状态参数的获取和动态显示。要绘制平抛物体运动的轨迹，应首先建立平抛运动的坐标系。对于状态参数，包括物体的位置坐标、速度参数、加速度参数以及其它结果参数，其中位置坐标包括水平坐标和垂直坐标；速度参数包括水平速度、垂直速度、速度大小和方向；加速度参数是一个定值；结果参数包括射程、射高等。该课件不仅要表示出状态参数在各个时刻的值，而且应把状态参数形象化动态地表示出来，如V-T图。平抛运动所需的初始参数，应当能由用户交互输入进行设置。因此，使用Authorware或Flash是不容易实现的，宜用编程软件VisualBasic设计。在平抛物体运动的CAI课件中，用小球作为研究对象。图一是该课件的用户界面；图二是运行该课件时的截图。在该课件的用户界面上，初始参数中可以改变初速度、高度和加速度的值。在命令按钮一栏可以控制平抛运动的过程。速度坐标和速度状态中的参数是可以实现动态改变的；V-T图象显示了水平速度和竖直速度；左方版面模拟小球左平抛运动的轨迹。图一图二总的来说，该课件对平抛运动的模拟演示的效果是良好的。2.长度测量中螺旋测微器如何读数模拟课件的设计思想。在长度测量这节实验课中，学生正确读出螺旋测微器的读数是该节课的重点。由于螺旋测微器比较贵重，而且教师在讲台上讲解其如何读数时，学生难以观察，以致学生分散注意