演示型CAI在中學物理教學中的應用研究
當前CAI課件在物理教學中主要運用于輔助演示、技能操練、實驗模擬等，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課件的優化原則。
多媒體信息；CAI；優化設計
物是以實驗為基礎的，它的理論、的建立和發現都離不開實驗，并且要不斷地受到實驗的檢驗。因此在傳統教學中，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雜的概念、規律形象直觀化，便于重點、難點的學習，還可以節約課時，活躍課堂，啟發引導學生積極思維，引起學習興趣。可是實際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的不斷，CAI的介入，這種現象有所改觀。
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的學科，在教學中需要用大量的演示實驗來向學生傳遞直觀知識，但由于時空、環境的限制，有許多演示實驗在課堂上利用傳統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，這就需要演示型CAI來進行教學，以達到優化教學效果。通常主要用于以下幾類演示實驗：
1．定理、規律的推導實驗。定理、規律是物理學中最重要的一部分學習內容，他們絕大多數都是在“理想狀態”（真空、光滑無摩擦等）下推導出來的。這在傳統課堂教學中是難以實現的，教師在進行演示實驗時，實驗過程以及實驗結果不可避免的會與定理規律有所偏差，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”，使實驗過程以及實驗結果與定理規律很好的吻合，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構和微觀現象是看不見、摸不著的演示實驗是無法實現的。另外，還有一些關于宏觀物體的現象的學習，由于時空、環境的限制也是不可能進行演示的。傳統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象與結構，使學生將抽象的內容具體化，給以深刻的印象，實現教學目標，優化教學效果。
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，引發學習興趣，以達到良好的教學效果。
4．實驗現象抽象化的實驗。物理實驗中有許多實驗現象具有隱含性、抽象性，不便于學生觀察，也不能達到預期的效果。如“磁化”現象，傳統教學只是通過一些表面現象來進行教學，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部變化，使該現象形象化、具體化，給學生一個直觀的印象，揭示物理本質，較好地實現教學目標。
二、演示型CAI的優化設計
通過上面的論述，我們了解到演示型CAI在物理教學中發揮著重要的作用，它的質量在某種程度上決定著教學效果。目前設計開發出的一些演示型CAI在表現形式、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，如果能將其進行優化設計，就可以更好的滿足教學需要，達到良好的教學效果。筆者試圖根據自己的認識提出以下幾條優化意見。
1．選擇確能體現CAI課件優勢的實驗。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的。該課件與教師講授是互為補充，取長補短，共同服務于教學目標。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在一個適當的位置，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的實驗，如前面所提到的定理、規律的推導實驗、涉及微觀宏觀、過程不易控制、實驗現象抽象化等的實驗，應該在教學中有較高的使用率，能發揮多媒體計算機長處的內容。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、聲音等多媒體技術來表現信息并把這些信息有機地結合在一起，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，促進教學效果的產生。下面從各種多媒體信息類型出發談談優化設計的原則：
（1）文字不宜過多，文本的呈現要突出重難點。由于演示型CAI是配合教師課堂教學的，所呈現的應是配合實驗需要突出加深的內容，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，不必過分追求藝術效果，只要能清晰、準確的表現實驗過程、實驗現象，只要能將抽象的教學內容形象具體化，便于學生理解學習內容即可。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。為實現教學目標，教師可以根據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課件在需要的環節準確的起到輔助作用，完善課堂教學，更好的發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象。根據課程要求和中學生的心理特點、認知特點，演示實驗CAI課件中應盡量少出現音樂、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課件中出現的是實驗過程確實需要反映的客觀音效，在呈現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，出現在合適的環節。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系。根據中學生的年齡特點，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出許多優越性，它不僅能夠再現事物的發生過程，揭示事物的本質屬性以及事物間的內在聯系，而且還能夠激發學生的學習興趣，通過過程模擬，啟發聯想和引申探究。因此，許多設計者總是為設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、制作方便等優點。所以我們不能因為片面的追求表現形式而盲目的設計動片，應該動靜結合，合理搭配使用。至于選取哪一種表現形式好，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。因此，設計師一定要注意學生的年齡層次結構特點，注意做到科學、合理，性為性服務，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生。另外，在操作中還要注意各分片的定位，使得動靜結合，保證教學過程中操作方便，一步到位，準確無誤。
三、結語
在提倡信息化教育的今天，不能盲目的追求CAI課件的使用，像物理這樣的基礎學科，無論是教師還是專業的軟件開發者，都應本著教學原則，根據學科本身的特點，合理發揮信息技術在教學中的作用。更好的配合化教學，促進教學目標實現。
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