CAI在物理教學中的淺嘗

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物理學是一門研究物質運動變化及物質結構的基礎學科，涉及到多種物質運動形式和變化的過程，其中有許多現象變化很快，稍縱即逝；有些現象很不明顯，不易觀察；一些微觀現象，更難直接觀察；一些有危險的現象，以及一些需要高精儀器才能實現的現象，都難以在課堂上實現。所以，在教學這些物理現象時，往往難以明顯地展現，也難以根據這些物理現象細加分析得出規律，給教學帶來了困難。計算機輔助教學（ComputerAssistedInstruction簡稱cai）就是把傳統的電視圖像技術與計算機的交互性相結合而產生的一種全新的信息交流方式。它不僅能處理數字、文字，還能處理圖形、圖像、聲音乃至二維、三維動畫等。因此，如果把計算機輔助教學應用到教學當中，必將具有傳統教學無法比擬的優勢，主要有以下幾個方面的優點：

1、增大課堂容量，節約教學時間，提高教學效率；

2、引起學生學習興趣，發揮學生主體作用；

3、突出教學的重點、難點，提高教學的質量；

4、加強雙基（基本概念、基本技能）訓練，培養學生能力；

5、擴大學生知識領域，激發學生的創造性思維。

我在高一物理“勻速圓周運動”、“牛頓第一定律”，高二的“光的干涉和衍射”、“光的波粒二象性”，高三的“平拋運動”、“人造衛星的發射”等教學過程中嘗試用CAI教學，較好地實現了教學目標，教學質量也有所提高。

一、利用CAI教學可激發學生學習興趣，發揮學生主體作用

現代教育理論認為：“學生應該是學習的主體，而教師是學習的主導”。要使學生能主動參與學習，積極思考，親自參加學習實踐，就必須首先培養學生對學習的興趣。計算機輔助教學，采用了圖形、圖像、文本、聲音、動畫等多種媒體信息刺激學生的多個感官、以調動學生的學習熱情，使學生大腦處于興奮狀態，這樣才能更好地學習新的知識，體現學生在學習中的主體作用。如我在“勻速圓周運動”的教學中，利用動畫手段模擬質點作勻速圓周運動的過程，引出勻速圓周運動這個概念，使本來抽象的概念以形象生動的動畫顯示給學生。又如對物體進行受力分析是解決物理問題的關鍵。我們可以在屏幕上演示受力分析的基本過程：用閃爍或改變顏色、移動等方法隔離物體，按先場力、次彈力、再摩擦力的順序依次演示物體所受的全部力。在分析中，我們可以閃爍和移動的方法引導學生分析受力物體和施力物體，這樣分析清晰明了，生動形象，學生容易理解和掌握。另外，還可以利用多媒體技術中的超文本鏈接方式，把物理學中的相關知識有機地結合起來，讓學生隨時調用相關內容進行學習。

二、利用CAI教學可更好地應用現代的教學理論，突出教學中的重點和難點

現代建構主義教學理論認為學生是在與周圍環境相互作用的過程中逐步建構起關于外部世界的知識，從而使自身的認知結構得到發展。學生與環境的相互作用涉及兩個基本過程：同化與順應。同化是認知結構數量的擴充；順應是認知結構性質的變化。學生的認知結構就是通過同化和順應過程逐步建構起來，并在“平衡→不平衡→新的平衡”的無限循環中得到不斷豐富、提高和發展。例如，在牛頓第一定律的教學中，學生通過觀看錄像后，經過互相討論，對以前認為的“力是維持物體運動的原因”產生了懷疑，這時采用計算機模擬伽利略的理想斜面實驗（演示實驗由于誤差太大不易成功，再者小球下落速度太快不易觀察）使學生從感性上否定錯誤認知，再通過邏輯推理，分析判斷逐步從理性上否定錯誤認知，并建立起“力是改變物體運動狀態的原因”的物理規律，形成新的認知結構。

又如平拋運動是學生第一次接觸到的較復雜的曲線運動。把它分解成水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動，對初學者來說，是很難理解和掌握的。只有建立一個鮮明正確的物理形象，看清其變化過程，才能揭示它的本質。常規的實驗，其過程變化很快，只能看個大概?？墒峭ㄟ^計算機技術，我們就可以把實驗的全過程進行緩慢地演示，逐點把平拋運動等效于水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的這樣一個分解過程展示出來，真正地使學生在本質上把握分析拋體運動的方法，以后在分析飛機投彈為什么要提前計算提前量、分析獵人打猴子的實驗等問題時就很容易了。

再如光的波粒二象性的理解歷來是一個教學難點，常用的方法是用掛圖或投影帶領學生分析一個光的雙縫干涉實驗，即在原光屏處放上感光底片，減弱光的強度致使光子只能一個一個通過狹縫，每一個光子在光屏上出現的位置是無規則的，但只要有足夠的時間，光子就越來越多，底片就出現了有規律的干涉條紋，由此來說明單個光子的粒子性和大量光子所體現的波動性。這個過程可用動畫來形象演示，教學中花費時間少，學生理解深刻。

三、利用CAI教學可優化學生的物理思維能力，提高學生的素質

素質教育的主要目標是依據社會發展和人的發展的實際需要，全面提高學生的基本素質，使學生的思維得到優化，潛能得到充分開發，使他們獲得當今社會所需要的各種能力和品質，而這些都可以通過多媒體計算機技術中的人機交互方式、超文本鏈接方式、邏輯判斷功能、及時反饋功能等得以實現。以“人造衛星的發射”教學中，我采用建構主義教學理論常用的“支架式教學”和“拋錨式教學”方法。首先根據教學目標及相關的情境確定某個真實問題（“拋錨”），然后圍繞該問題展開進一步的學習――對問題進行假設，通過各種媒體資料和邏輯推理進行同化、順應，并進行反饋補充和完善，使目標最終實現。在解決問題過程中，應分散難點，形成概念規律的梯子，應遵循維果斯基的“最近發展區”理論，且要因人而異把學生的認知水平從一個水平引導到另一個更高的水平，就像登梯子一樣步步向上。教學流程如下：（1）前提假設（為了簡化問題，分散難點，如設地球是一個球體，發射裝置放在北極。）→（2）提出問題情景（要研究的認知結構）→（3）提供各種媒體資料情景（主要是通過發射速度的改變，運動軌跡的變化。）→（4）總結歸納物理概念及規律（順應認知結構，其間教師要進行引導，培養學生的物理思維能力。）→（5）理論驗證（邏輯推理進行同化）→（6）技能訓練（同化知識結構，優化思維，出現的問題及時反饋校正。）→（7）深化提高（順應原來的認知結構，循環下去，不斷提高學生的認知水平）。整個教學過程不僅使學生由淺到深掌握新知識，也培養了學生動手動腦，理論應用于實踐，勇于克服困難，自覺學習的基本素質。

對學生而言，課堂教學中運用CAI手段形成多角度、多層次的信息刺激，能夠強化學生對知識的記憶和理解，縮短學生對知識的掌握時間。

僅以上幾點，便顯而易見采用CAI手段進行教學不失為提高課堂教學效率的好方法。我們廣大中、小教師應緊跟時代步伐，不斷更新觀念，學習、使用新知識、新技術，把多媒體計算機技術引入到教育教學領域，為全面提高教育教學質量作出切實有效的舉措。