計算機(jī)輔助教學(xué)與高中物理實(shí)驗(yàn)

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中物理教學(xué)中十分重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過實(shí)驗(yàn)不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，使其加強(qiáng)對所學(xué)知識的理解，還可以使他們進(jìn)一步領(lǐng)悟物理更深層次的內(nèi)涵。特別是教材中傳統(tǒng)的演示物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在一定程度上制約著實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。

隨著計算機(jī)輔助教學(xué)在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，用計算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境已成為可能。采用計算機(jī)多媒體技術(shù)和仿真技術(shù)，利用數(shù)學(xué)建模的方法把實(shí)驗(yàn)過程輸入計算機(jī)中，使實(shí)驗(yàn)過程在計算機(jī)屏幕上再現(xiàn)，學(xué)習(xí)者就可以清楚地看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，猶如身置實(shí)驗(yàn)室中。

計算機(jī)輔助教學(xué)簡稱CAI教學(xué)，又稱課件教學(xué)。CAI在實(shí)驗(yàn)課中應(yīng)用的效果主要取決于課件的制作質(zhì)量。創(chuàng)作出高質(zhì)量、高效率、交互性強(qiáng)、實(shí)用價值高的CAI課件，是廣大教師面對的課題。本文試就課堂教學(xué)中實(shí)驗(yàn)CAI的制作做一些初步探討。

一、制作的定位

我認(rèn)為，在制作CAI課件之前應(yīng)分析所選的內(nèi)容是不是適合做成CAI，然后再給將要制作內(nèi)容定位。CAI可分為課堂授課型和課后復(fù)習(xí)型兩種類型。教師應(yīng)選擇那些在短時間內(nèi)學(xué)生不易弄明白、掌握的，過程較為復(fù)雜的，較難觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)來制作CAI課件。比如，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)就屬于那種現(xiàn)象較難觀察到的實(shí)驗(yàn)，這樣CAI課件才能發(fā)揮計算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢，達(dá)到較好的教學(xué)效果。

二、制作要求

1.仿真度要高

由于本身的原因，實(shí)驗(yàn)課不同于理論課。實(shí)驗(yàn)CAI仿真度不高不能達(dá)到預(yù)期目的。這就要結(jié)合實(shí)際情況選擇合適的創(chuàng)作平臺，對所要模擬的現(xiàn)象或運(yùn)動規(guī)律建立數(shù)學(xué)模型和算法，精心設(shè)計程序，使操作過程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象盡可能吻合。

2.交互性要強(qiáng)

從某種意義上來講，人機(jī)交互能力的強(qiáng)弱是CAI能否被使用者接受和信任的關(guān)鍵。線性演示型CAI已很難滿足學(xué)習(xí)者的要求，其原因就是因?yàn)榻换バ圆睢Ｋ裕谱鞯膶?shí)驗(yàn)CAI要操作方便具有交互功能。當(dāng)然，制作一個交互性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)CAI不是件簡單的事，需要對人工智能、計算機(jī)語言的理解和計算機(jī)軟件相結(jié)合。但是，必須致力于創(chuàng)作CAI課件交互性，因?yàn)檫@樣的CAI課件才有可能被使用者接受、認(rèn)同。

3.反饋性要好

有些實(shí)驗(yàn)較復(fù)雜，學(xué)生不易找到正確的操作步驟。而實(shí)驗(yàn)CAI課件能夠提供及時的反饋信息，學(xué)生能及時糾正，可指導(dǎo)學(xué)生順利掌握實(shí)驗(yàn)操作。這樣才真正做到實(shí)用。要做到這一點(diǎn)也不容易，需借助數(shù)學(xué)建模和編程才能實(shí)現(xiàn)。

三、制作指導(dǎo)思想

1.制作平臺的選擇

選擇一個好的軟件，制作平臺將直接影響CAI課件制作的難易程度。現(xiàn)在開發(fā)多媒體的應(yīng)用軟件平臺很多，如VB，VC，Animator， Authroware， Delphi， Flash等。VB，VC以及Delphi適合于有一定編程能力的人員選用，用它們制作的CAI課件能達(dá)到很高的仿真水平。Authroware和Flash適合于掌握了一定計算機(jī)語言（如Pascal）的人員選用。筆者認(rèn)為Flash最適合，因?yàn)镕lash是基于矢量圖形的動畫制作軟件，它可制作有獨(dú)特過渡、變形效果的動畫。動畫在播放時支持事件響應(yīng)和交互功能，而且對事件響應(yīng)和對象驅(qū)動都可以使用編程控制。所以，可以對對象運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行數(shù)學(xué)建模后編程，真實(shí)展現(xiàn)運(yùn)動規(guī)律。Flash功能強(qiáng)大，使用操作較簡單，產(chǎn)生的文件體積也小，是制作二維動畫的發(fā)展方向。

2.制作實(shí)驗(yàn)CAI課件要貫穿教育心理學(xué)思想

若一個CAI課件沒有教育心理學(xué)思想，僅是單純的信息呈現(xiàn)，是不會具備教育啟發(fā)性的。制作一個教學(xué)效果好的CAI課件必須深入了解學(xué)生原有的認(rèn)識狀況，只有這樣制作出來的實(shí)驗(yàn)CAI課件才可能實(shí)用。也就是說，實(shí)驗(yàn)課CAI課件制作需要教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

3.制作實(shí)驗(yàn)CAI課件還要注意界面設(shè)計

實(shí)驗(yàn)課程CAI課件界面設(shè)計要遵循美學(xué)原則。美的界面設(shè)計很容易引起學(xué)生的無意注意，對學(xué)生深入關(guān)注課件內(nèi)容很有幫助。另外，注意的廣度也是課件設(shè)計應(yīng)注意的問題。注意的廣度是指同一時間內(nèi)意識能清楚地把握對象的數(shù)量。從信息加工的觀點(diǎn)來看，注意的廣度是指在注意點(diǎn)來不及移動的瞬間（0.1秒），所能接受的同時輸入的信息量。GeorgeMiller指出，人們在一段時間內(nèi)的短期記憶似乎限制在5到9件事件之內(nèi)。也就是說CAI課件界面一次呈現(xiàn)給使用者的信息不能太多，也不應(yīng)過少。

總的說來，制作一個實(shí)驗(yàn)課程CAI課件過程就是教學(xué)過程的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。但CAI課件的內(nèi)容不該是教材的簡單搬家，應(yīng)突出重點(diǎn)，突出教學(xué)特色，具有啟發(fā)性。

制作教學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課CAI課件的目的在于解決傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難點(diǎn)，在于對傳統(tǒng)物理教學(xué)模式和教學(xué)方法進(jìn)行改革。運(yùn)用計算機(jī)手段對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬是在教學(xué)手段上的一種嘗試，這是一種提高效率，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的有效方法。但模擬并不等同于真實(shí)，故不可能完全代替真實(shí)實(shí)驗(yàn)。

（作者單位 廣西壯族自治區(qū)賀州市賀州市中學(xué)）