计算机辅助教学在物理教学中的应用

1、计算机辅助教学在物理教学中的应用    关键词:计算机辅助教学; 课件; 物理; 教师; 学生; 方式随着计算机作为一种教学媒体在教育领域的应用和普及,计算机辅助教学(简称CAI)和学科教学的不断整合,其作用在教育、教学中体现得越来越大。CAI顺应了现代化教学的发展趋势,强调充分发展学生的个性,帮助学生形成合理的知识结构,为学生未来发展奠定基础。因此,探索计算机在物理教学中的应用是物理教学的一个重要课题,是改革物理课堂教学,加强素质教育的新思路、新做法。 下面结合自己在观摩学习过程及实践探索过程中的思考,谈谈个人在计算机辅助教学的几点体会和看法。 一、计

2、算机辅助教学的理论基础 革新教学理念是充分运用CAI的前提。对于学习机理的研究认为:人类的学习行为是外部刺激与认知主体相互作用的结果。如果所提供的外部教学活动能够激起学习者求知的欲望,那么学习者的学习效率就会大大提高。因此,利用CAI优化物理教学,就是要重视研究学生的认知心理,充分利用多种感官刺激,最大程度地唤起学生学习的“内驱力”,使他们积极主动的学习,在学习中产生乐趣,身心获得满足,从而取得最佳的教学效果。CAI的优势就在于此处,它能将文字、数据、图形、图像、声音等媒体集于一体,形象、直观地呈现在学生面前,冲击着学生的思维。例如,运用三维动画就可以十分清晰地展示微观的物理、物理变化过程,这

3、样使微观、难度较大的内容具体化、形象化。尤其值得提出的是:CAI在物理教学中揭示物理变化的本质、描述微观世界的变化、展示物理思维的过程等方面越发显出其独到之处。专家们通过研究和实践证明,运用或不运用计算机进行辅助教学,教学效果大不一样。因此,我们要充分研究、利用计算机等现代化教学媒体,在新的教学理论指导下,努力提高物理教学质量。 二、计算机辅助教学的作用 CAI的特殊功能是使教学内容的呈现形象、多样;在教与学的交流中,有着统一的适用性和及时的交互性,有利于实施个体化教学。计算机辅助教学的特殊功能,是促进教学技术现代化的一种重要手段。 1.突破教学难点 在教学活动中,常常会遇到一些涉及微观、抽象

4、、宏观、高速运动等方面的知识,这些方面往往是学生学习的难点。由于计算机技术对图形、声音等高超的处理能力,因此利用CAI就可以变抽象为具体;变静态为动态;对瞬间变化进行定格分析;将微观过程进行宏观模拟;把宏大场景作缩微处理。抽象思维的障碍、逻辑思维的障碍、语言表达的障碍等被计算机技术打通,从而降低了学习难度,使教学难点得以顺利突破,学生也为其形式之新颖、声画之精彩而耳目一新,从而产生乐学情绪。例如在高中物理波的衍射、干涉教学中,涉及的内容抽象,实物演示虽能给学生以动感,但现象不明显,不易分析。用计算机设计的二维及三维的图像与动画模拟,就可以轻松解决上述问题。 2.加大教学信息和知识容量 在教学活

5、动中,利用CAI可以做到高密度的信息呈现,加大知识容量,大大地提高了课堂效率。一般来说,图形比语言更直观,包容的信息量更大;动画又比图形更高级地输出信息,利用文字闪动、图像缩放与移动、颜色变换等手段不仅信息容量更大,而且速度更快,效果也更好。利用CAI使得教学信息和知识容量成倍加大,这就使得40分钟的课堂时空被计算机拓宽和延长了,这种高效益的教学是传统教学难以实现的。 3.及时交流、互动,反馈教学成果 计算机多媒体教室可以为计算机辅助教学创设特定的环境,在这个环境中,可以利用网络技术进行教学、练习、检测等,CAI的使用可以缩短时空距离,加速了教师与学生、学生与学生之间的联系沟通,使师生互动、生

6、生互动,最大限度地发挥学习的主动性和合作性。教师还可以利用网络技术将全部学生答案迅速收集统计,及时分析教学效果,从而调整教学的节奏和进程,使教学的调控合理化。笔者曾观摩过常见的物理仪器及使用利用CAI进行复习的教学过程,在整个观摩过程中,学生可以利用课件任意把各种仪器进行调出、组装,进行自主性学习。还深切地体验到及时反馈、迅速调控的必要性与优越性。在练习检验过程中,老师不但可以随时了解学生的进度,还可以随意调出需答疑的问题,重点剖析,加强教学的针对性。这是在过去常规教学中难以实现的。 三、几点要注意的问题 1.计算机辅助教学地位是“辅助”而不是“代替” 教学媒体是教学设计的重要部分,只有通过教

7、学设计,教学媒体才能在教学中充分发挥其作用,计算机是教学媒体的一种,它是“向学习者呈递教学信息的工具”。不可盲目地,不加分析地用计算机辅助教学代替其他教学方法和手段,尽可能地避免形式上的追求,要注意发挥计算机辅助教学的独特功能。CAI课件作为一种教学的辅助手段,并不一定适合每一节物理课。计算机辅助教学更不是对传统的教学方法的否定,有的内容用传统的教学方法和手段要比用计算机辅助教学效果好。例如,在引导学生对有关问题的发散性思维,培养学生一题多解、一题多变的能力,以及对某些问题的进一步联想和猜测,都是传统的教学手段的优势。因此,教师要根据教材和学生的特点,设计制作出合适的计算机辅助教学软件,使教学

8、效果达到最佳,千万不要使五颜六色的文字、声音、图片、图画、影像满天飞,感官刺激太多会抑制了学生深层思维活动。一节课下来只觉得眼前一大堆五颜六色的景象,真正的重点反而印象不深,要注意使用多媒体辅助教学使用的适宜性和适时性。        2.模拟实验不能完全代替演示实验 计算机辅助教学的一个很大的优点是模拟,可以这样说,几乎中学物理所有的演示实验,计算机都能较好地模拟出来。正因为如此,许多课件在开发时,就将演示实验百分之百地进行模拟,表面上既节省了大量的时间,又让学生在音乐、动画中轻松地记住了这些实验过程和实验结果。

9、但对以创新教育为主的素质教育来说,忽略了演示实验无异于抹杀了学生的动手能力、科学的实验能力和学生赖于生存的创新能力。学生的潜能得不到充分的开发,这与教育的宗旨背道而驰。利用CAI模拟教学,主要是用于模拟一些抽象的理论,如原子核组成、电子云、核外电子运动等;或者是一些难以操作、危险性大、现象不明显的实验,如链式反应、波的现象等。 可以通过二维或三维动画形式进行微观放大,宏观缩小,瞬间变慢,短时间内调动学生多种感官参与活动,使学生获取动态图像信息,从而形成鲜明的感性认识,为进一步形成概念,上升为理性认识奠定基础。 3.注意多媒体课件表现具体内容时的准确性 在教学内容和多媒体技术整合时,还应该积极注

10、意表达知识的准确性。因为多媒体课件的制作,不但要受到各种软件技术的局限,还要受到一些理论和知识的制约(例如,电子在核外的运动本身就不可描画)。难以让我们随心所欲地表达有关的知识或现象。所以在运用多媒体表现内容和知识时,表现出来内容与知识本身的科学性总会存在一定的差距,我们应该注意这个差距,尽可能地缩小这个差距,尽可能地做到多媒体技术对教学内容充分的、准确的表达。 4.多媒体课件制作要密切结合学生的实际 在制作多媒体课件时,还应该注意学生的实际情况,例如,学生的知识水平情况、思维能力情况等。运用多媒体所要表达的内容,目的是要使听讲的学生能够听懂、理解和接受,使其掌握多媒体所要表达的知识内容。所以

11、在运用多媒体技术表现教学内容时,表现的方式和节奏都要符合学生的认知规律,并且还要积极把握好学生的学习情绪,教学之中必须注意启发学生的思维,切不可利用多媒体技术进行满堂灌。学生的年龄不同,思维的品质有很大的差异。例如,中学生抽象思维占了相对的优势,并且具有高度的理解力,注意力相对稳定。因此,在制作中学的多媒体课件时,色彩和图片的使用就应该多些成熟和稳重,不应再像小学生的多媒体课件那样简单、活泼。只有这样,综合根据学生的实际设计出来的多媒体课件,才能够使学生既学得轻松,又能够充分地掌握知识,达到教学的目的。 5.了解和把握各种多媒体课件的制作技术,注意教学积件的积累 首先,CAI课件制作要注意以下

12、几点:(1)界面要友好,交互性要强;(2)界面要美观,色彩要丰富。(3)过渡要自然,提示要明确。(4)重点要突出,难点要突破。 第二,要熟悉各种制作多媒体课件软件的使用方法,目前能够用于多媒体课件制作的软件主要有:PowerPoint、Authorware、HTML、Flash、Photoshop、Sound edit、3D max等,每种软件的特点和优势各不相同。在我们选择所要用的软件时,不必为了追赶潮流而去选择某一种软件,而应该以最简洁的方式来表达相关的教学内容。其中PowerPoint是最方便、最常用的制作软件。熟悉了这些软件的使用,我们就能在多媒体课件之中随心所欲地表达自己的思想,优化课件结构,使其更具有创意,从而达到更理想的教学效果。 另外,在平时的教学活动中,还要注意一些积件(构成完整课件的组成元素)的积累,例如,链式反应(flash动画)、波的干涉(flash动画或图片)等。这些积件短小、实用,可以将它们分类保存,积件的积累可以使我们节约大量的时间。另外对电脑技术不高的老师来说,利用积件也能制出一些精美的课件。 计算机辅助教学在物理教学中应用,以其独特的魅力赢得了广大师生的青睐,把物理教学带入了一个崭新的天地。它不仅能为物理教学起到增光添彩、画龙点睛的作用,而且对传统的教学模式提出了挑战,为教学深化改革提