微观结构教学中CAI的使用限度及对学生能力的培养

1、微观构造教学中CAI的使用限度及对学生才能的培养【Abstract】计算机辅助教学(CAI)为传统教学带来诸多好处的同时，也伴随出现了一些不良现象。本文结合材料专业物质构造相关知识的教学理论，讨论了CAI的使用限度及进步学生才能的有效措施。【Key words】计算机辅助教学(CAI);使用限度;才能培养【Abstract】Computer Assisted Instruction (CAI) benefits to traditional teaching， meanwhile， there are also many problems in the process of CAI. In t

2、his paper， combining teaching practice in material structure， the limitation and the effect for students ability training of CAI are discussed.【Key words】Computer Assisted Instruction (CAI); Limitation; Ability training0 引言1 弱化感官刺激，注重培养观察才能物质构造相关知识是从原子、分子程度提醒物质的本质，具有高度的抽象性和微观性4，与现实生活联络甚微，无法用感官直接感知，同

3、时缺乏相关的背景知识，因此很多学生对于该内容的学习感到困惑、迷惘，易于产生畏难情绪，学习积极性陡然下降，甚者直接放弃学习。而借助计算机技术所创立的三维立体情景，学生就可以在虚拟环境中多角度、多方式的认知微观构造，直观，生动，顺利帮助学生完成从平面到空间、抽象到形象、未知到的转变，教学效果显著提升。物质构造知识的学习过程中，存在着从二维平面示意图到三维立体几何体的转换，此过程需要学生在头脑中将已有知识和未知知识建立联络，进展相关知识的迁移，完成想象过程。例如在学习晶体的密堆积原理时，原子的一维线型严密堆积和二维平面严密堆积，学生都非常容易承受;对于三维立体严密堆积，部分学生想象困难，可以利用现实

4、生活中啤酒瓶、足球的严密堆积实例引导学生理解。而从不同的堆积方式中找出相应的晶胞，实物堆积的例如也很难解释清楚了，此时就可以利用计算机三维软件构建几何模型，通过空间转换、透视、组合、旋转等特殊效果，将“静态变为“动态，从不同角度观察图形，加速学生空间模型的建立。但需要注意的是，很多学生在观看图片或动画演示的时候只是一种视觉逗留和感官刺激，观看者的心态决定了他们处于被动承受的状态。而空间想象才能的进步，首先需要通过观察得到相关信息，再通过对信息进展思维加工，与已有知识进展联络，最终形成客观事物的空间架构。因此要使学生通过CAI教学真正进步形象思维才能和空间想象力，就必需要注重培养学生的观察才能，

5、提升学生擅长观察、有效观察的科学素养。例如在利用CAI进展晶体构造演示之前，教师要提出明确要求，指明观察晶胞形状和阴阳离子在三维空间的位置关系，学生带着任务对静态图形进展动态立体空间的深化观察，才可以提取有价值的信息点，在头脑中形成抽象图形的直观形象映射，为进一步准确理解晶体的空间构造提供知识储藏。2 强化空间与平面的联结，形象思维与抽象思维协同开展CAI教学环境提供了形象化的信息载体，可以将一些抽象复杂的概念、原理和图形变的直观形象，降低学习难度，便于理解和掌握。但CAI作为一种载体，它的应用宗旨是为理解决传统教学媒介某些难以防止的本质缺陷;CAI形象化教学的目的不是要让学生记住几个生动的图

6、片或视频，而是要教会学生依靠思维活动自己解决问题的方法。假设不加选择的把一切问题形象化，学生易于产生思维定势，过多依赖直观图像，缺乏深层次的思维加工，这样反而弱化了学生的抽象思维才能和驾驭信息的才能。所以在教学中必须注意形象思维和抽象思维的相辅相成，在新知识传授过程中着重才能的提升。在有关晶体构造知识的教学过程中，利用CAI技术把二维图形三维立体化的同时，还要引导学生从空间回归平面，掌握平面图形与立体构造之间的关系及互相转换。通过动画逐一展示晶体的内部构造，例如熟知的NaCl晶体，观察立方密堆积构造中的点、线、面以及阴阳离子间的相对位置，一一与平面晶胞绘制图相对应。然后教师提供类似的问题情境，

7、让学生考虑，例如指导学生由的萤石CaF2立体构造绘制其平面晶胞图。在如此反复的平面-立体的空间转换中，学生经过不断考虑、比较与联想，强化了图形分析才能，在本质进步了学生的空间想象力。在有关材料缺陷的教学设计中，可以首先利用CAI形象演示缺陷的形成过程以及构造特征，引导学生在观察表观现象的根底上抽象出反响本质，推导出缺陷反响的数学方程式;更进一步，由抽象的方程式，推测某种缺陷对材料性能的影响，再由工程应用实例加以验证。在整个教学环节中， CAI技术和传统教学手段形成一个有机整体，充分发挥多种教学媒介的独特优势，营造丰富的学习环境，创造多角度、多维度的刺激，促进形象思维和抽象思维协同开展。 3 提

8、供适宜的差异性学习刺激，施行分层次互助教学学生的几何根底对物质构造尤其是晶体构造的学习影响较大5，但不可否认的是学生的几何根底存在差异性。究其根源，造成这种差异性的原因主要来自以下两个方面：一是学生自身思维特性的差异;二是学生在中学阶段所选修模块的不同，部分同学已学过简单的晶体构造知识，具备初步的分析才能。通过多年在教学过程中对学生的观察和交流，分析认为一些学生没有很好的掌握课程知识，未能到达预定的学习目的，并不是因为智慧、才能欠缺，而是未得到与现有知识根底相符的学习刺激和合理的帮助。因此，在教学过程中，既要面向全体学生，也要成认学生的差异，最大限度的为不同层次的学生提供继续开展的适当鼓励及学

9、习资源。4 拓宽专业软件的教学功能，提升独立探究才能教育的目的不仅要使学生掌握科学知识，更重要的是让学生擅长独立考虑，富有创新精神。这就要求在教学过程中，教师不仅要改变知识满堂灌的做法，使学生成为学习主导，还要努力创造适宜独立探究的学习情境，放手让学生自己去探究，使创新培养脱离纸面而渗入实际教学中。在物质构造CAI教学中，先进的专业教学软件不能只限于课堂上的形象演示，还要使之成为培养学生独立探究才能的有效载体。利用Diamond，Mercury等晶体构造绘图软件，学生可以自己动手构建各类晶体构造模型，以各种形式(球棍图、空间堆积及多面体连接)展示晶体内部构造，通过自由旋转、挪动和缩放等多种效果

10、观察模型。在此过程中，教师只需对专业软件的功能和操作方法进展简单介绍，其余的工作，从查找晶体构造参数开始到模型的最终建立都要求学生独立完成，教师只是在学生寻求帮助时给予简单的提示和鼓励。模型建立后，根据与数据库进展比对的结果，学生需要修正甚至重新建立模型。在此过程中，通过独立探究和研究，学生不仅掌握了课程知识，思维才能得到提升，更为重要的是学会理解决问题的方法和技巧以及不断尝试直至成功的科学态度。5 结语科学技术的进步使CAI教学具备了传统教学媒介无法企及的优势，把知识传授从主要依靠教师讲解引入了一个生动逼真的立体情景，声音、视觉的多重感官刺激有利于学生对知识的理解和掌握。但无论教学手段多么先进，在本质上只能是辅助教学的手段，因此在CAI教学过程中，要防止一味的形象化和直观化，弱化强烈的感官刺激，防止学生成为单纯的看客，要注重观察才能、抽象思维才能与形象思维才能的协同开展;先进的教学软件不能只限于图形展示，还要使之成为培养学生独立探究才能的有效手段。在教学设计过程中，只有牢记一切教学活动都是为教学内容和教学目的效劳的，学生是教学的中心，是学习的主导，才能合理的取舍各种教学媒介，优势互补，到达学习效果的最优化。【参考文献】2朱玲，齐炜.计算机辅助教学课件的设计与理论：以无机化学“分子构造一章为例J.中国大学教学，2021(7)