計算機在輔助物理教學中的作用

隨著計算機技術的迅猛發展及計算機的大量普及，很多中學配備了微機室、專用多媒體教室，建立電教中心，為計算機輔助教學（CAI）打下了硬件基礎。如何認識CAI在中學教學中的地位，充分發揮CAI在中學教學中的作用，是擺在廣大中學教育工作者面前的一個重要課題。

一、CAI對物理教學的影響

在現代課堂教學改革實踐過程中，CAI輔助中學物理教學，化抽象為形象、化微觀為宏觀、化靜態為動態、化不可操作為可操作過程，對化解知識難點，提高綜合能力，推進素質教育具有重要意義。

1.應用CAI使教學過程更加直觀。

從認識論的角度看，學生對事物的認識過程的起點是對事物的感性認識。在物理科的學習中學生由于無法理解一些抽象的理論，而對物理產生一種畏懼的心理，阻礙了他們學習物理的情趣，但應用CAI技術就可以直觀地解釋一些物理現象和規律，激發學生的興趣，提高學習的效率。主要表現在以下兩方面：

（1）應用CAI能夠實現抽象到具體的轉變。例如，機械運動中的相對運動、回聲測距、透鏡成像等。對初中學生就很難接受，也很難描繪清楚。就相對運動的內容我們即可應用計算機來演示空中加油的情景和等速救護的過程，配上聲音的效果，讓學生從聲音、圖像全方位的感受，如置身于其情景，直觀地掌握該節的內容。

（2）應用CAI可以實現動靜的相互轉化。在物理教學中，有很多物理現象出現的時間極短，當學生還沒來得及看清時，該過程就已經結束。學生就理解不了其中的本質，給教學帶來困難。如平拋運動我們就可以使用數碼相機把其運動全過程拍下來，然后進行制作，利用計算機可反復操作，使學生認識其過程，同時還可以利用它的某一時刻的靜止畫面來解釋它下落時的特點。教學中的難點就容易突破，省時方便。

2.應用CAI可以加大課堂的信息量。

教學過程中，教師經常花較多時間板書，特別是上電學課時寫例題、畫圖例的時間更多，而采用多媒體中的顯示文本的功能，這可使本應花十幾分鐘的內容在幾秒內顯示于學生眼前。由于使用多媒體的直觀性也大大縮短了教學難點的突破過程。這就有時間講解更多相關的知識和現實的應用，引導他們理論聯系實際，豐富了課堂內容，而且從根本上改變過去“滿堂灌”的教學弊端，給學生較多自由時間復習鞏固，優化了課堂教學，增加了課堂的信息量。

3.應用CAI便于師生間雙向交流。

傳統的物理教學過程中，主要是教師講學生聽，不便于學生個性的培養。應用CAI能夠真正改變學生和教師的位置，使學生成為學習的主體。當學生有問題時，可以及時提出或利用計算機網絡與同學討論，從而多渠道尋找解決問題的辦法。當學生對某個物理現象有自己的觀點時，也可以提供給大家進行研討和交流，教師提供解答，這樣雙向交流中使學生的思維更加活躍，有利于培養學生的創新意識，實現學生主體教師主導的現代教學思想。

二、CAI優化高中物理實驗

1.化無形為有形，彌補抽象思維之不足。

有的物理實驗如：場（重力場、電場、磁場）無法直接看到，許多物理量的變化，如：磁通量、電場強度、磁感應強度等也不能直接觀察到。而我們借助多媒體課件化無形為有形恰好能夠彌補這些缺陷，利用多媒體課件模擬展現在物理實驗中看不到的電場、磁場的分布、磁通量的變化。

例如，在“電磁感應”這一節教學中，教師可以首先提出問題：“怎樣利用磁場獲得電流？”讓學生展開討論，設計出實驗方案。讓學生自主地在實驗中進行探索。然后，在學生分析實驗現象的過程中，再利用計算機動畫再現實驗過程，把實驗中本來看不見的磁感線的分布及其變化展示在電腦屏幕上，此時可以充分利用計算機技術的特長，將穿過閉合電路的磁感線用一種顏色顯示，而不穿過閉合電路的磁感線用另一種顏色顯示，動畫中當線圈（或導線）移動時可以清楚地看到穿過閉合電路的磁感線條數是否變化，從而使學生可以很快得出正確結論。

2.變靜態為動態彌補過程變化之不足。

在高中物理教學中，學生最感困難的就是動態變化過程，而對這類問題物理教學過程通常采用的方法，就是教師作出靜態圖進行分析。有些學生往往因缺乏良好的想象力，在這樣的問題上容易形成思維障礙，從而使這類問題成為學生學習的一大難點，因此，利用多媒體課件就能很好地變靜態為動態，學生就能很好地理解整個的物理變化過程。

例如，靜力學中的動態平衡問題，它表現為彈力、靜摩擦力等力的動態變化。教師在黑板畫出固定的受力圖，采用各種手段和方法讓學生明白其各力的變化情況，但就是無法向學生展示各個力的具體變化情況和變化過程，通常依賴學生通過想象去進行推測。對這類問題，在進行必要的物理實驗之后，我們可以用計算機多媒體課件來彌補和解決這一難題。如利用Flash這個軟件，制作“斜面、檔板和球”的小課件。我們通過鼠標拖動旋轉檔板的角度位置，讓學生觀察各個相關力的大小和方向如何變化，把原來學生難以想象的力的變化過程變成具體直觀的畫面。學生看后一目了然，很快糾正了原來頭腦中的錯誤認識，得出了正確的結論，而且對這類三力平衡的動態變化過程能很好加以理解應用。

3.轉不真為仿真，彌補實驗條件之不足。

計算機仿真是現代科學研究中的一種先進方法，例如：模擬核試驗、計算機模擬氣象變化、模擬導彈運行軌跡、模擬橋梁受力情況，等等。合理使用這類計算機仿真實驗，不僅使學生加深了認識，突破了教學難點，而且讓學生初步學會了一種真正的科學研究方法。

培養學生實驗能力是物理教學的重要任務之一，但要完成這一教學任務僅靠物理實驗還不夠，應借助多媒體進行教學實驗輔助，才能進一步優化物理實驗教學。

三、計算機應用于課堂教學中

課堂是學生獲取各種知識的最直接場所，課堂教學是實現教師教與學生學的最主要途徑，也是計算機實現輔助教學功能的主要場所。利用計算機進行課堂教學，可以變以往學生處于被動學習地位為主動學習，提高學生學興趣及求知欲，促進知識和能力的正遷移。

1.利用計算機，實現“人—機”交互式教學。

常規教學中，教師為了達到應試目的，一般都把教學對象定在中等程度學生身上，結果在教學過程中忽略了“兩頭”，造成優秀學生“吃不飽”，能力得不到充分發展；差的學生“消化不良”。造成這種現象的原因是局限于應試教育，不能因材施教，抑制了學生個性化的發展。而“人—機”交互式教學是指，計算機可利用學生各自的記憶及理解水平，及時地判別各個學生的可接受程度，隨后據此向不同學生傳遞不同的教學內容和方式，最大限度地實現因材施教的教學模式。

2.利用計算機輔導教學。

在計算機中可以開展以學生為主體，以發展學生個性為目的的教學方式。如果學校的計算機是以網絡形式存在的，則可在小范圍內開展對某一課題進行討論式教學，即教師預先確定討論題目，隨后讓學生上網自己尋找感興趣的或自己不懂的內容，再邀請其他同學一起討論，最終得到答案。當中，教師可以參與其中、發現問題、及時指導。這種方法為學生主動學習，培養獨立分析解決問題及集體合作精神打下了基礎。