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1、物理CAI课件的设计思路和模式（郸城一高 吴卫华 477150）计算机辅助教学的应用是现代化教学手段的具体体现。教育手段的现代化，课堂信息的全面化，教学过程的开放化，没有相应的教学课件与之相匹配，最终一切只能是纸上谈兵。但又由于目前市面上能适合教学的教学课件还很少，特别是能适合教师自己风格的教学课件更是凤毛麟角，因此作为一名物理教师就有必要自行设计和制作课件，为自己的教学服务。那么物理教学课件的设计应从哪些方面来考虑呢?用什么模式、什么软件设计较好?那些软件简单易学有实用呢?本文试对这些问题谈一些自己粗浅的看法，以求教于同行。一、合理选取课件内容俗说话：“好的开始是成功的一半。”CAI课件选题
2、的恰当与否很大程度上决定着课件的设计是否成功，在教学中能否真正的起到辅助课堂教学的作用。物理学不仅仅是它的内容涉及很广，而且它还是一门较为抽象的学科，但同时又是一门以实验为基础的学科，这就是物理学的特点，与其它科学显著的不同之处。物理知识大多数是由实验现象展开的，学科中的重大发现及其理论的建立都离不开实验这一基石，许多问题的提出都是由实验开始的，实验与理论的矛盾运动才是物理学的发展直接动力。如果我们将能用简单的实验就可说明的问题或规律，也花一番心思去制作课件，那就是违背了物理学科的特点。因为我们要通过实验来培养学生的观察、分析、归纳、操作、创新的能力，况且计算机模拟的实验与真实的实验还是有一定
3、的距离。因此，我们在选题时应把握好，凡是能用实验说清楚的内容，一般不用计算机课件教学。而对于以下几种情况：课堂上无法演示的物理实验，或物理实验效果不佳的；实验时具有危险性的；实验所需时间太长的，实验时动态变化太快而无法看清的；实验时只能看到其最后的结果，而形成结果的原理却很难反映的；用传统的教学手段又不易表现“动”和“变”过程的；物理学中较难理解、抽象的概念；涉及到物质的微观和宏观的现象；把众多的知识或实验进行比较、重新展示的，如物体运动的比较，运动的绝对和相对性的原理，功和能、场的概念、场的分部；物质的内部世界，电子绕核旋转，天体的运动，核反应、微小形变，布朗运动等等。用计算机制作成相应的课
4、件，可以达到多、快、好、省的目的，且便于说明问题和学生的理解。二、依据教材，而又不拘泥教材，充分发挥多媒体的优越性CAI课件作为一种辅助教学的工具，其设计就必需依据现有的教材，以教育学、心理学理论为指导，结合学生的认知规律、心理的特点，设计适合学生、围绕教学目标和教学中难点突破的教学软件；同时运用计算机速度快、交互性能好、图形清晰、美观；能演示和模拟实验的功能，尽可能的把抽象的内容形象化、直观化；从不同的角度去突破教学中的难点，启迪学生的思维，激发学生的学习兴趣。因此在设计教学课件时，我们就要不拘泥教材，运用多种手段从不同的角度去突破教材中的时空、平面的限制。例如我在设计“分子力”这一知识要点
5、的教学课件时，首先就考虑到学生的知识层次和思维方式的异同，在课件里增加了教材中没有的引力与分子间距离、斥力与分子间距离的关系图，以便于教师在教学中的调用和讲解。另外分别从不同的观察角度去突破分子力与分子间距离的关系、分子力、斥力、引力三者之间的关系及其与距离的关系。用了数学的描点作图法来演示分子引力曲线、分子斥力曲线合成为分子力的曲线，又用了物理学的力的矢量表示方法，运用三维动画，分不同的层次，将分子斥力、引力与分子间距离的关系变化以形象、直观的演示出来，加深学生对上述问题的理解。三、渗透STS思想，加强物理学科与科学技术之间的联系，开拓学生的创新思维是科学技术社会的英文单词的缩写，其基本观点
6、是：科学解决理论问题，技术解决实验问题，科学和技术的结合推动社会进步和发展。电动机、核能、激光的应用，计算机飞速发展，无一不是科学技术社会相互作用的结果。物理学是现代科学技术的基础科学，它与自然现象以及生产、生活紧密的相关。科学的发展、技术的进步以及一些重大社会问题的解决都离不开物理知识。如1901年伦琴发现了X射线，为此人们设计制作了X光机。又如电视机、核电站、航天飞机及激光技术等现代科技都是在物理科学技术迅猛发展的时代。科学技术是第一生产力。实验证明，国力的竞争，经济的竞争，都归结为科学技术的竞争，教育的竞争。高中教学在整个学生的学习过程中是最为关键的一环，因此高中物理学教学的基本任务之一
7、，就是要为“科教兴国”服务。在课堂教学中对学生进行科普教育，加强物理学科与科学技术之间的联系，向学生传播科技知识、科学思想和科学方法、引导他们树立科技意识，学会科学思维，培养他们的科技制作能力、发明创造能力和进行科技启蒙教育。由于高中的物理课时有限，为此我们更应该运用计算机的容量大，具有高速的运算功能，在设计制作课件时渗透STS思想，让物理课与现代科技、生活现象、科技发明紧密结合。如讲解摩擦起电的原因及静电时，我们可融合工业上的静电除尘、静电刷、静电绒画的原理；在讲乐音和噪音时，加入噪音的来源及等级危害，对社会、人类生活危害的事例。课堂上让学生根据所学的波的知识讨论减弱噪音的办法，同时介绍减弱
8、噪音的最先进的技术和方法，及在社会中的应用，课后让学生调查周围噪音来源及排除方法。这样一来不仅仅通过课件提高了教学质量，还可以使现代科学技术的发展以一种学生易于接受的形式融入物理教学中，并对学生进行了一次科普教育。同时也让学生了解知识的重要性，从而激发学生兴趣，开发学生的创造思维，使学生对相应的有关基本知识的应用有更深的了解，从而激发学生的求知欲望及创造思维。因此，教学软件在立足课本的同时，还需要渗透STS思想，加强学科与科学技术之间的联系，突出学科的特点。四、课件结构模式、制作软件及课件所具备的特点一个好的成功的CAI课件，不仅仅是为设计者使用，而且还因适合不同的教师，教学风格各异的教师使用
9、，并且还可作为学生求知的自学课件，这样才能产生经济效益，其生命力才长盛不衰。良好的物理课件应具备以下特点：1.制作软件的可行性。物理教学课件要充分体现教学的科学性、教学过程的全面性、教学方法的灵活性和模拟实验的真实性。但由于各个软件的功能各异，所以针对不同的要求应选择不同的软件。例如，纯粹的文字课件用Word即可满足要求了；简单一些的课件，而且不涉及动态变化的，Powerpoint一般完全可以了；如果需要制出幽默诙谐的动画课件，也就只能用Flash、3Dmakx或其他的动画制作软件了；但要想制出真正的能反映物体随时间按物理规律变化的动态物理过程，最好还是采用Authorware或方正奥思，因为
10、着两个软件不但交互性强，而且还能出一定的理学思想和规律。2.操作的简便性和统一性。这是因为教学软件的设计并不是只为设计者自己使用，而且面向同学科的教师和学生，并具有推广的价值。这就要求软件的操作方式简单易学，具有操作的简便性和界面按钮功能的统一性、一致性。3.开放性。一个良好的CAI教学软件，可以提供多数的教师使用，可以节省很多教学的劳力和时间。为了减少教师在使用教学软件过程中，花大量的精力去了解教学软件中的奥秘，软件所包含的内容也应一目了然，否则会出现现有的一些软件的通病，教师看了一遍又一遍，还是记不清应如何操作，软件只能为设计者使用。即使是设计者，经过一段时间后，自己使用时，也感到或记不清
11、软件里边的一些内容应在何时出现了。由此可见，我们的教学软件在设计时也应具备开放性，即在主界面上就可基本了解软件的内容。主界面就是一个平台，一个将教师、学生、教学过程所用知识有机结合在一起的平台。如我在设计“平抛运动”这个课件时，就将软件里所有的内容直接放在主界面上，教师只需用很少的时间就能了解软件的内容，方便了教师备课和在教学中的使用。4.灵活性。教学软件作为一种辅助教学工具，它的使用往往只是课堂教学过程中的一个环节，因此软件中很多画面在课堂教学中是没有必要的。物理学课的特点，注重启发，探索式的教学，在课堂实际教学中有时只需图而不需文，有时只需文而不要图，这就要求软件导航策略的设计。如画面的跳
12、转是非线性的，能直接切换到所需要的章节和画面。所以软件编写要具有图文结合、动静结合、查询方便，既能与教材配套，又能单独作用；既能在课堂上应用也能适合学生自学和家庭教育。教师在课堂教学中可根据教学过程，学生的认知规律、认知的不同层次随机调用教学所用的图片、动画片、图文片、图书资料、录像剪辑、教学板书(师生讨论分析的结论)材料等。充分满足教学过程中的随机性和教师试探不同教法之用，使教师能因材施教，因人而异，因人施教。所以教学软件应具有较强的灵活性。总之，采用微机辅助物理学教学，能模拟许多物理现象和规律。这种教学方式和方法，符合青年学生好奇心强、追求新鲜感的心理特征。它增添了物理课的趣味性，激发学生的学习兴趣，师生处在愉快的学习环境中，讲课内容易于被学生接受和记忆。一个好的物理教学课件的设计和制作，涉及到声、光、电、美术、计算机多门学科的知识，需精心组织和研制，才能取得较好的效果。
物理CAI课件的设计思路和模式
