物理CAI教学课件的创作过程

物理CAI教学课件的创作过程随着现代教育技术的普及与应用，多媒体课件的制作越来越成为广大教师所掌握。教师在设计和制作CAI课件时，将教学内容抽象的、微观的、不可见或难于理解的部分，利用图象、三维动画、声音等形式编制成多媒体课件，模拟出实际教学内容进行直观教学，既能有利于加深学生对学习内容的理解，又能调动学生学习的积极性，从而达到事半功倍的效果。但由于多媒体课件自身的特点，决定了其创作过程的特殊性。下面笔者谈谈在CAI课件创作及应用过程的一些体会。由于在教育中采用了以多媒体技术、网络等支持的计算机辅助教学，从而在教育内容上要求增加与之相关的专业。在教育研究中也出现了新教育模式下的认知理论及其应用研究、人－机界面的心理学研究、人的视听分配和信息综合的特征研究等一系列新的研究领域和课题。因此它对教育内容和教育研究也产生了很大的影响。一、物理CAI课件的创作过程1、选好教学课题，确定教学目标。教学设计就是运用系统科学的观念和方法，以教学目标和教学对象为出发点，以教学效果优化为目的，来规划、实施和评价教学活动的全过程，教学设计的三要素为教学目标、教学策略和教学评价，其核心在于采用最优化的教学方法，取得最优化的教学效果。在教学领域中，任何一门学科都可以采用和实施多媒体教学，但是对于那些可以通过常规教学方法就能达到教学目的的教学内容，就没有必要一定要使用计算机来进行辅助教学，因为那样只能造成人力、财力浪费。相反的，如果课程内容比较抽象、学生难于理解、教师用语言和常规教具、学具无法或不易描述清楚、某些规律难以捕捉、实验现象难以表达、同时又需要学者反复练习等内容，在现有条件许可的情况下都可以实施计算机辅助教学。简而言之，选题应依据CAI的必要性和可行性来进行。在选题的同时，还必须充分分析和确定课题实施所能达到的预期目标，达到或符合教学目标的要求。特别要注重发挥和体现多媒体的特长，根据教学内容的特点精心构思和设计、搜集及制作多媒体素材，组合成具有严密结构和过程的多媒体课件，充分体现其图、文、声、像综合功能，调动和发挥学生学习的积极性，提高学习效率。2.钻研教材，创设脚本教材是教学的基本依据，也是CAI课件设计的基本蓝本，只有把握好教材内容，深刻理解和吃透教材的知识结构、内容体系，才能实施有效的教学。因此，在选择好课题后，应仔细分析和研究教学内容，突出重点、理解难点，确定课件的内容结构、表现形式及教学顺序。脚本也称作为“稿本”，脚本的设计阶段是课件开发过程中从面向教学策略的设计到面向计算机软件实现的一个过渡，是沟通课件的构思者和制作者的一个桥梁（如果构思者和制作者是同一人，那么脚本也可以起到辅助教学作用）。脚本设计是设计制作CAI课件的重要环节，需要对教学内容的选择、结构的布局、视听形象的表现、人机界面的形式、解说词的撰写、音响和配乐的手段等，进行周密细致的考虑和安排。它的作用相当于影视剧本，起着关键、决定性作用。从多媒体课件开发的角度出发，脚本的创作通常可分为两步。第一步是文字稿本的创作，文字稿本由科任课教师编写，它包括教学目标分析、教学内容和各知识点的取得，学习者特征、课件模式的选择，教学策略的指定、媒体的选择等。所编写的文字稿本应根据主题的需要，按照教学内容的互相联系和教学对象的学习规律，对有关画面和音效材料分出轻重主次，突出重点、难点，进行综合安排和组织，以完善教学内容。第二步是对稿本进行设计和编辑，它是在文字稿本的基础上创作的。在文字脚本的基础上，给出课件制作的具体方法，如页面的元素与布局、人机交互、跳转、色彩配置、文字信息的呈现、音乐或音响效果、解说词、动画及视频的要求等。它不直接的、简单地将文字稿形象化，而是要在吃透了文字稿本的基础上进一步的引申和发展，根据多媒体计算机表现语言的特点反复构思、设计、编辑出既符合教学内容又符合多媒体计算机表达方式的脚本，编辑稿本是制作CAI课件的直接基础。3.采集多媒体素材，制作合成课件“多媒体素材”是多媒体课件中需用到的视听、动画等材料。也就是多媒体课件中用于表达一定思想的各种元素，它包括图形、动画、图象、文本、和声音等。采集素材应根据脚本的需要来进行，素材的取得可以通过多种途径，如利用扫描仪和数码相机采集图象，利用软件制作动画、利用话筒输入语音，或从有关素材库，或Internet网上下载获得。多媒体课件最核心的环节是制作合成。其主要任务是根据脚本的要求和意图设计教学过程，即将各种多媒体素材编辑、组合起来，制作出交互性强、操作灵活方便、视听效果俱佳的CAI课件，这是一项技术性很强又很艰辛的工作，需要花费大量的时间和精力。4.调试修改多媒体课件制作完成后，需要经过反复的测试和课堂实际试用。测试修改是课件开发过程中的一个重要阶段，多媒体课件也是如此。在正式使用之前，一定要通过静态调试（用来纠正语法错误，校正图形显示效果）、动态调试（检查逻辑错误）等手段来不断完善、修改课件。试用一般在平行教学班中进行也可有意组织试验课。通过试用对所制作的课件进行加工、修饰，完善，这样才能使课件趋于成熟。在最后定稿后，同样应该根据教材的变化和发展用时对课件进行修订和补充，以适应教学的实际需要，确保课件的生命力。5.创作时应注意的事项多媒体课件不能局限于一个固定模式。通常多媒体课件可分为演示型、练习型、模拟型、学习型等类型。我们在创作课件时，应综合、全面考虑应用各种类型媒体优点及长处，避免其短处，采用菜单、热区、文本输入及按纽等交互方式，使课件显得充实、丰富多彩，且使用起来既方便又简单。课件必须符合教学性的要求。多媒体课件首先必须满足教学目标，包括知识目标、情意目标、能力目标等，其根本是必须符合科学规律和教育、教学规律，适用于教学实际。课件必须符合技术可行性要求。在开发多媒体课件过程中，就技术可行性层面而言，首先，头版应该认真考虑程序运行的可靠性、灵活性及容错能力，保证课件的正常运行和使用。其次，必须考虑信息体现方法，包括组织结构与呈现方式，视觉、听觉媒体之间的配合。第三，应考虑课件的整体性与美感，即课件呈现方式于视听的和谐统一。第四，应考虑用户界面是否友好、是否通用、是否易于掌握灵活控制等。二、物理CAI课件在教学中的应用1.创设物理教学的情境物理CAI课件能利用图象、语言、动画协同作用于教学，创设一种活动情境，使学生产生一种积极的心理体验。这种积极的心理体验能使学生迅速产生求知欲望和形成学习兴趣。物理老师应根据这一特点，在教学中恰当地利用CAI课件创设学习物理的情境，如在讲解有关《地球同步卫星》这部份内容，可用CAI课件进行如下操作：三维动画模拟地球自转和同步卫星绕地球运转情形;在屏幕上显示何为”同步”及地球的质量；提出问题：同步卫星的轨道半径及运行速度是多少？鼓励学生在个人独立思考的基础上开展小组讨论；对学生小组讨论过程中存在的普遍问题，教师及时组织全班讨论并总结，使学生形成正确的认识。2．突破物理教学难点CAI课件的特点之一是能有效地把视觉和听觉结合起来。利用CAI课件动画效果好、交互性强的优势可使抽象的理论具体化、间接的经验直接化，帮助学生从感性认识上升到理性认识，从而有效地突破物理教学的难点。中学物理教学，由于客观条件的限制，有些内容无法通过正常的演示和分组实验，让学生进行观察。而应用CAI课件的演示则可使看不到、摸不着的物理现象变得直观、生动、具体，使以往课堂教学中教师难以讲清、学生难以理解的物理知识变得清晰明了。例如,布朗运动关于“固体小颗粒无规则运动是由于液体分子的无规则运动造成的”，是学生较难理解的抽象知识，在课堂教学中很难通过实验让全体学生直观、形象地观察，学生只能从理论上了解，致使学生理解不深刻。我们可以用三维动画进行动态的模拟演示，模拟布朗运动的形成过程，使学生轻松地理解和掌握知识。再如，《波的干涉》一节的教学，过去一般采用“发波水槽”实验，然而由于实验现象不稳定，学生对干涉现象现察不清，故教学难度较大。后来在“发波水槽”演示基础上，我们利用有关素材将此演示制作成多媒体课件来模拟两波干涉的过程及几种状态，大大加快了学生感知的过程，提高了学生对“波的干涉”的认识。这样，通过CAI课件的演示，增加了这一抽象知识的直观性，从而有效地突破了这一教学难点。3．培养物理思维能力CAI课件可以运用各种手段对复杂物理概念和现象进行分解、综合，对容易混淆的物理概念和现象进行比较和鉴别，这样，既能使学生较快地形成物理概念、掌握物理规律，又能培养和提高学生的物理思维能力。如平抛物体运动例题的教学，我们制作了水平匀速飞行的飞机投弹的模拟动画，在设计飞机投弹过程课件中，增加了几个交互式的问题：（1）炸弹落地时飞机的位置；（2）炸弹在空中的排列；（3）飞行员每隔2s投一颗炸弹，当一颗炸弹落地时空中有几颗炸弹？教学中，引导学生讨论、分析、观看模拟动画，探讨解决问题的途径。学生的积极性被调动起来，他们通过认真思考，分析物理过程，理解了解题思路，掌握了解题方法。运用多媒体教学，增加了教学容量，拓展了学生思维，提高了学生的思维能力，教师教得轻松，学生学得愉快。4.提高物理教学效果在中学物理教学中演示实验十分重要，演示实验效果对教学影响很大。但由于受时间、空间的限制，有些演示实验学生难以看清，或只能看到某一侧面，因而达不到应有效果，影响了教学效果和教学质量。CAI课件的应用可以在很大程度上克服上述缺陷，提高教学效果。例如，《光电效应》的教学，教材要求教师在引导学生认真观察演示实验的基础上培养学生的抽象思维能力。但在实际教学中教师完全按照课本上的装置做光电效应的演示，效果不明显，这样就给教师讲清微观粒子运动机制、分析光电效应的主要规律带来困难，造成学生概念混淆、思维混乱。为此，我们根据光电效应的主要规律，光电子的运动情况制作多媒体模拟动画，模拟不同频率的光照射金属表面时，金属表面光电子的运动情况，光电子在验电器、导线、锌板间的运动及验电器指针的张角的变化，重现演示实验过程。教学中，老师在做好演示实验的基础上，运用CAI课件，引导学生反复观看光电效应的模拟动画，并及时进行讲解、分析、讨论。模拟动画形象直观，光电子的运动情况一目了然，学生很容易掌握光电效应的主要规律.多媒体擅长于表达形象思维，如在动力学、机械振动、机械波、波动光学等与实际生活联系紧密的内容，可借助于多媒体动画、视频的形象优势直观地表达物理过程。而像相对论、量子力学等理论性很强的内容，其教学活动的一个重要目标是培养学生抽象思维能力、逻辑推理能力，使用过多的多媒体素材，就会喧宾夺主，分散学生的注意力，让他们失去分析、独立思考的空间。