CAI在物理教学中的浅尝

物理学是一门研究物质运动变化及物质结构的基础学科，涉及到多种物质运动形式和变化的过程，其中有许多现象变化很快，稍纵即逝；有些现象很不明显，不易观察；一些微观现象，更难直接观察；一些有危险的现象，以及一些需要高精仪器才能实现的现象，都难以在课堂上实现。所以，在教学这些物理现象时，往往难以明显地展现，也难以根据这些物理现象细加分析得出规律，给教学带来了困难。计算机辅助教学（ComputerAssistedInstruction简称CAI）就是把传统的电视图像技术与计算机的交互性相结合而产生的一种全新的信息交流方式。它不仅能处理数字、文字，还能处理图形、图像、声音乃至二维、三维动画等。因此，如果把计算机辅助教学应用到教学当中，必将具有传统教学无法比拟的优势，主要有以下几个方面的优点：

1、增大课堂容量，节约教学时间，提高教学效率；

2、引起学生学习兴趣，发挥学生主体作用；

3、突出教学的重点、难点，提高教学的质量；

4、加强双基（基本概念、基本技能）训练，培养学生能力；

5、扩大学生知识领域，激发学生的创造性思维。

我在高一物理“匀速圆周运动”、“牛顿第一定律”，高二的“光的干涉和衍射”、“光的波粒二象性”，高三的“平抛运动”、“人造卫星的发射”等教学过程中尝试用CAI教学，较好地实现了教学目标，教学质量也有所提高。

一、利用CAI教学可激发学生学习兴趣，发挥学生主体作用

现代教育理论认为：“学生应该是学习的主体，而教师是学习的主导”。要使学生能主动参与学习，积极思考，亲自参加学习实践，就必须首先培养学生对学习的兴趣。计算机辅助教学，采用了图形、图像、文本、声音、动画等多种媒体信息刺激学生的多个感官、以调动学生的学习热情，使学生大脑处于兴奋状态，这样才能更好地学习新的知识，体现学生在学习中的主体作用。如我在“匀速圆周运动”的教学中，利用动画手段模拟质点作匀速圆周运动的过程，引出匀速圆周运动这个概念，使本来抽象的概念以形象生动的动画显示给学生。又如对物体进行受力分析是解决物理问题的关键。我们可以在屏幕上演示受力分析的基本过程：用闪烁或改变颜色、移动等方法隔离物体，按先场力、次弹力、再摩擦力的顺序依次演示物体所受的全部力。在分析中，我们可以闪烁和移动的方法引导学生分析受力物体和施力物体，这样分析清晰明了，生动形象，学生容易理解和掌握。另外，还可以利用多媒体技术中的超文本链接方式，把物理学中的相关知识有机地结合起来，让学生随时调用相关内容进行学习。

二、利用CAI教学可更好地应用现代的教学理论，突出教学中的重点和难点

现代建构主义教学理论认为学生是在与周围环境相互作用的过程中逐步建构起关于外部世界的知识，从而使自身的认知结构得到发展。学生与环境的相互作用涉及两个基本过程：同化与顺应。同化是认知结构数量的扩充；顺应是认知结构性质的变化。学生的认知结构就是通过同化和顺应过程逐步建构起来，并在“平衡→不平衡→新的平衡”的无限循环中得到不断丰富、提高和发展。例如，在牛顿第一定律的教学中，学生通过观看录像后，经过互相讨论，对以前认为的“力是维持物体运动的原因”产生了怀疑，这时采用计算机模拟伽利略的理想斜面实验（演示实验由于误差太大不易成功，再者小球下落速度太快不易观察）使学生从感性上否定错误认知，再通过逻辑推理，分析判断逐步从理性上否定错误认知，并建立起“力是改变物体运动状态的原因”的物理规律，形成新的认知结构。

又如平抛运动是学生第一次接触到的较复杂的曲线运动。把它分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，对初学者来说，是很难理解和掌握的。只有建立一个鲜明正确的物理形象，看清其变化过程，才能揭示它的本质。常规的实验，其过程变化很快，只能看个大概。可是通过计算机技术，我们就可以把实验的全过程进行缓慢地演示，逐点把平抛运动等效于水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的这样一个分解过程展示出来，真正地使学生在本质上把握分析抛体运动的方法，以后在分析飞机投弹为什么要提前计算提前量、分析猎人打猴子的实验等问题时就很容易了。

再如光的波粒二象性的理解历来是一个教学难点，常用的方法是用挂图或投影带领学生分析一个光的双缝干涉实验，即在原光屏处放上感光底片，减弱光的强度致使光子只能一个一个通过狭缝，每一个光子在光屏上出现的位置是无规则的，但只要有足够的时间，光子就越来越多，底片就出现了有规律的干涉条纹，由此来说明单个光子的粒子性和大量光子所体现的波动性。这个过程可用动画来形象演示，教学中花费时间少，学生理解深刻。

三、利用CAI教学可优化学生的物理思维能力，提高学生的素质

素质教育的主要目标是依据社会发展和人的发展的实际需要，全面提高学生的基本素质，使学生的思维得到优化，潜能得到充分开发，使他们获得当今社会所需要的各种能力和品质，而这些都可以通过多媒体计算机技术中的人机交互方式、超文本链接方式、逻辑判断功能、及时反馈功能等得以实现。以“人造卫星的发射”教学中，我采用建构主义教学理论常用的“支架式教学”和“抛锚式教学”方法。首先根据教学目标及相关的情境确定某个真实问题（“抛锚”），然后围绕该问题展开进一步的学习――对问题进行假设，通过各种媒体资料和逻辑推理进行同化、顺应，并进行反馈补充和完善，使目标最终实现。在解决问题过程中，应分散难点，形成概念规律的梯子，应遵循维果斯基的“最近发展区”理论，且要因人而异把学生的认知水平从一个水平引导到另一个更高的水平，就像登梯子一样步步向上。教学流程如下：（1）前提假设（为了简化问题，分散难点，如设地球是一个球体，发射装置放在北极。）→（2）提出问题情景（要研究的认知结构）→（3）提供各种媒体资料情景（主要是通过发射速度的改变，运动轨迹的变化。）→（4）总结归纳物理概念及规律（顺应认知结构，其间教师要进行引导，培养学生的物理思维能力。）→（5）理论验证（逻辑推理进行同化）→（6）技能训练（同化知识结构，优化思维，出现的问题及时反馈校正。）→（7）深化提高（顺应原来的认知结构，循环下去，不断提高学生的认知水平）。整个教学过程不仅使学生由浅到深掌握新知识，也培养了学生动手动脑，理论应用于实践，勇于克服困难，自觉学习的基本素质。

对学生而言，课堂教学中运用CAI手段形成多角度、多层次的信息刺激，能够强化学生对知识的记忆和理解，缩短学生对知识的掌握时间。

仅以上几点，便显而易见采用CAI手段进行教学不失为提高课堂教学效率的好方法。我们广大中、小教师应紧跟时代步伐，不断更新观念，学习、使用新知识、新技术，把多媒体计算机技术引入到教育教学领域，为全面提高教育教学质量作出切实有效的举措。