计算机辅助教学与高中物理实验

物理实验教学是高中物理教学中十分重要的教学环节,通过实验不仅可以培养学生的动手能力,使其加强对所学知识的理解,还可以使他们进一步领悟物理更深层次的内涵.特别是教材中传统的演示物理实验教学在一定程度上制约着实验教学质量和人才培养质量的提高.

随着计算机辅助教学在教育领域的广泛应用,用计算机模拟实验教学环境已成为可能.采用计算机多媒体技术和仿真技术,利用数学建模的方法把实验过程输入计算机中,使实验过程在计算机屏幕上再现,学习者就可以清楚地看到实验现象,犹如身置实验室中.

计算机辅助教学简称CAI教学,又称课件教学.CAI在实验课中应用的效果主要取决于课件的制作质量.创作出高质量、高效率、交互性强、实用价值高的CAI课件,是广大教师面对的课题.本文试就课堂教学中实验CAI的制作做一些初步探讨.

一、制作的定位

我认为,在制作CAI课件之前应分析所选的内容是不是适合做成CAI,然后再给将要制作内容定位.CAI可分为课堂授课型和课后复习型两种类型.教师应选择那些在短时间内学生不易弄明白、掌握的,过程较为复杂的,较难观察到实验现象的实验来制作CAI课件.比如,双缝干涉实验就属于那种现象较难观察到的实验,这样CAI课件才能发挥计算机辅助实验教学的优势,达到较好的教学效果.

二、制作要求

1.仿真度要高

由于本身的原因,实验课不同于理论课.实验CAI仿真度不高不能达到预期目的.这就要结合实际情况选择合适的创作平台,对所要模拟的现象或运动规律建立数学模型和算法,精心设计程序,使操作过程和实验现象尽可能吻合.

2.交互性要强

从某种意义上来讲,人机交互能力的强弱是CAI能否被使用者接受和信任的关键.线性演示型CAI已很难满足学习者的要求,其原因就是因为交互性差.所以,制作的实验CAI要操作方便具有交互功能.当然,制作一个交互性强的实验CAI不是件简单的事,需要对人工智能、计算机语言的理解和计算机软件相结合.但是,必须致力于创作CAI课件交互性,因为这样的CAI课件才有可能被使用者接受、认同.

3.反馈性要好

有些实验较复杂,学生不易找到正确的操作步骤.而实验CAI课件能够提供及时的反馈信息,学生能及时纠正,可指导学生顺利掌握实验操作.这样才真正做到实用.要做到这一点也不容易,需借助数学建模和编程才能实现.

三、制作指导思想

1.制作平台的选择

选择一个好的软件,制作平台将直接影响CAI课件制作的难易程度.现在开发多媒体的应用软件平台很多,如VB,VC,Animator,Authroware,Delphi,Flash等.VB,VC以及Delphi适合于有一定编程能力的人员选用,用它们制作的CAI课件能达到很高的仿真水平.Authroware和Flash适合于掌握了一定计算机语言（如Pascal）的人员选用.笔者认为Flash最适合,因为Flash是基于矢量图形的动画制作软件,它可制作有独特过渡、变形效果的动画.动画在播放时支持事件响应和交互功能,而且对事件响应和对象驱动都可以使用编程控制.所以,可以对对象运动规律进行数学建模后编程,真实展现运动规律.Flash功能强大,使用操作较简单,产生的文件体积也小,是制作二维动画的发展方向.

2.制作实验CAI课件要贯穿教育心理学思想

若一个CAI课件没有教育心理学思想,仅是单纯的信息呈现,是不会具备教育启发性的.制作一个教学效果好的CAI课件必须深入了解学生原有的认识状况,只有这样制作出来的实验CAI课件才可能实用.也就是说,实验课CAI课件制作需要教学经验.

3.制作实验CAI课件还要注意界面设计

实验课程CAI课件界面设计要遵循美学原则.美的界面设计很容易引起学生的无意注意,对学生深入关注课件内容很有帮助.另外,注意的广度也是课件设计应注意的问题.注意的广度是指同一时间内意识能清楚地把握对象的数量.从信息加工的观点来看,注意的广度是指在注意点来不及移动的瞬间（0.1秒）,所能接受的同时输入的信息量.GeeMiller指出,人们在一段时间内的短期记忆似乎限制在5到9件事件之内.也就是说CAI课件界面一次呈现给使用者的信息不能太多,也不应过少.

总的说来,制作一个实验课程CAI课件过程就是教学过程的设计和实现.但CAI课件的内容不该是教材的简单搬家,应突出重点,突出教学特色,具有启发性.

制作教学物理实验课CAI课件的目的在于解决传统物理实验教学的难点,在于对传统物理教学模式和教学方法进行改革.运用计算机手段对实验进行模拟是在教学手段上的一种尝试,这是一种提高效率,激发学生学习积极性和提高物理实验教学质量的有效方法.但模拟并不等同于真实,故不可能完全代替真实实验.

（作者单位广西壮族自治区贺州市贺州市中学）