CAI课件应用于中学物理教学的理论与实践

摘要：随着教育信息化时代的到来，我国的课程改革也不断深化。以计算机为核心的现代信息技术进入教育领域，对传统的教育提出了前所未有的挑战。不仅改变着教育手段和教育方法，而且对教育观念、教育模式产生了深刻的影响。作为一名信息技术教师，我深深体会到这一点。虽然本人主要从事信息技术教学工作，但还是想在这里谈谈教育信息化（CAI课件的应用）与传统科目（物理）教学相结合的一些理论与实践。

关键词：计算机辅助教学、CA I、多媒体教学、中学物理教学

随着知识经济时代的到来，科学技术的进步向传统教育提出了严峻的挑战，传统的物理教学方法和手段越来越不适应新课程的要求。一方面，传统班级授课存在着严重的“一刀切”现象，影响了学生个性的发展，不利于全面人才的发现和培养，难以实施因材施教，忽视了“以人为本”的教育思想；另一方面，传统物理教学往往注重研究教材而忽视了研究学生及“师生互动”，课堂教学形式比较单一， 教学手段也较单一，媒体形式较单调，使很多学生对物理学习产生枯燥、乏味的感觉，抑制了多数学生对物理学习的积极性。以多媒体计算机为代表的现代教育技术正在逐步走进课堂，成为教改的重要课题，必将对中学物理课堂教学产生诸多方面的影响。

一、多媒体CA I 教学的理论基础

多媒体技术是把文字、图形、图象、声音、动画、视频等多种媒体信息结合在一起，并通过计算机进行综合处理、控制和显示，将多媒体各个要素进行有机组合，并完成一系列随机性交互操作的信息技术。而多媒体组合教学是指在以班级授课形式的课堂教学过程中，根据教学内容与教学目标的需要，合理地选择和应用现代教学媒体，继承传统教学媒体的有效成分，使两者有机地结合起来，各取所长，互为补充，相辅相成，构成教学信息传输及反馈调节的优化媒体群，共同参与课堂教学的全过程，达到教学过程的优化。

① 视听教学理论。视听教学理论的代表人物是美国教育家戴尔，他提出了以“经验之塔”为核心的视听教学理论。戴尔认为，人们学习时由直接到间接，由具体到抽象获得知识比较容易。他用三个大类十个层次的“经验之塔”来表示不同学习方式的学习效果。“经验之塔”理论对中学物理教学具有重要的指导意义。首先，教学应从具体经验入手，逐步过渡到抽象。有效的学习，应该是给学生丰富的具体经验，而不是使学生记住一些普遍的现象和原理。其次，教学也不能只满足于具体经验，而要向抽象化发展， 使具体经验普遍化，最后形成概念。概念可供推理之用，是进行思维和进一步探求知识的基础。另外，在物理学习中有效地应用各种媒体，可以使学习变得更具体，从而获得更好的抽象。

② 行为主义的学习理论。行为主义的学习理论主要强调知识技能的学习靠条件反射和外部强化，学习就是形成刺激—反应的联结与联想。以桑代克为代表的“尝试与错误说”认为学习的实质就是形成刺激—反应的联结， 学习是在尝试与错误中进行的，在反复的尝试中抛弃错误的反应，增强正确的反应，最后形成正确的刺激—反应联系。而以斯金纳为代表的“操作性条件反应说”，认为学习是刺激—反应—强化的模式，注重教学过程中对学生的强化作用。“操作性条件反应说”提出了“强化原则”，并认为立即强化优于延缓强化，部分强化优于连续强化。行为主义的学习观对教学中培养学生的情绪，引起正确的学习动机，反复练习，强化学习兴趣等方面具有一定的指导作用， 为多媒体CA I 辅助教学奠定了理论基础。

③ 建构主义学习理论。建构主义学习理论认为，学习是学习者主动建构内部心理结构的过程，它不仅包括结构性的知识，也包括大量非结构性的经验背景。强调学生在学习过程中主动建构知识的意义，并力图在更接近、更符合实际情况的情境性学习活动中，以个人原有的经验、心理结构和信念为基础来建构新知识，赋予新知识以个人理解的意义。建构主义学习理论提倡的学习方法是教师指导下的，以学生为中心的学习。学生是知识意义的建构者；教师是教学过程的组织者、帮助者、指导者和促进者；教材所提供的知识不再是教师讲授的内容，而是学生主动建构意义的对象；媒体也不再是帮助教师传授知识的手段、方法，而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流，即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。

二、中学物理课堂引入CA I 教学的作用

首先，在中学物理课堂引入CA I 教学方法，有利于知识的传授。计算机媒体的普及对中学物理的冲击是以往任何一种教学手段所不能比拟的。计算机具有符号演算的功能，加上其强大的图象功能可以让学生看到以前只有杰出的物理家才能想象的操作原理。其次，在中学物理课堂引入CA I 教学方法，有利于能力的培养。物理来源于现实，扎根于现实，而且应用于现实，学生必需在密切联系实际中掌握物理，形成用物理的意识和能力，但若没有计算机，即使我们想联系实际，也因实际数据之复杂，计算量之庞大而望而却步。有了计算机这在CA I 的应用中，计算机不仅解决了教师教学过程中所遇到计算量的问题，而且更重要的是它可以作为被学生直接进行操作的学习工具。一方面，借助计算机，利用物理方法解决真正的现实教学媒体无法表现或不能很好表现的地方，进而分析计算教学的全过程做成多媒体的“一统天下”，要给学生尽可能多的观察的机会、联想的空间、质疑的余地、发言的权利，帮助学生增强和发展其主体性。教师的讲解、计算机的演示更多地由学生积极参与的活动所代替，学生由被动填鸭式的学习方式更多地变为观察、实验和主动的思考。另一方面，信息技术的使用应当加强学生的实践活动。让他们在计算机技术的帮助下，通过自己的亲身实践而获得对物理知识的深刻理解，体验物理思想方法的真谛，使学习方式的变革落到实处。利用多媒体技术的交互性和几何画板等智能教学平台，可以为物理教学提供一种可直接操作的环境。随着计算机功能的完善和微机的普及，增加让学生探索，实践的内容，有助于为训练学生的非逻辑思维打基础，学生通过在机器上进行探索、尝试、猜想、归纳、类比等活动来获得一些知识，这样的活动不仅会使学生进行有意义学习，而且有助于其形成和发展创造性思维的能力。再次，在中学物理课堂引入CA I 教学方法，有利于学习方式的转变。新一轮的物理课程改革的重要任务之一就是实现学生物理学习方式的实质性变化，提倡和发展多样化的学习方式，让学生成为学习的主人，促进学生创新意识与实践能力的发展。如何改变目前一些学校中存在的单一被动的学习方式，计算机辅助教学在中学物理教学中的有效应用无疑是一个很好的解决措施。在计算机等信息技术为学生提供的交互式学习环境中，实验、探究、发现等将成为重要的学习方式。计算机的网络特性可以为多个学习者提供对同一物理问题用不同观点进行观察比较和分析综合的机会。这不仅有利于对物理知识的深化理解，而且有利于培养合作精神，实现协作式学习。最后，在中学物理课堂引入CA I 教学方法，有利于教师角色的转换。教师的任务是教学，目的是教好学生，但怎样才算教好学生，如何教好学生主要与教师的教学观念，教学方式有关，素质教育和教育手段的现代化对教师角色产生强烈的冲击和深刻的影响。物理教学应该引导学生通过自己的参与，通过“做物理实验”来体验物理这门学科的乐趣，应该引导学生会用物理的方式去思考、去探索。由于学生很容易通过电脑从外部数据资源中获取知识和信息，教师不再以信息的传播者，讲授或组织良好的知识体系的呈现者为其主要职能， 他的职责从“教”转变为“导”。在教学的准备过程中，计算机网络可以使不同国家和地区的教师一起合作，设计课程， 讨论教学方法和教学模式的革新，交换意见，分享经验，讨论难题的解决办法，合作开发教学软件。

三、应用多媒体CA I 优化中学物理教学

首先，要遵循主体性和实践性相结合的应用原则。学生要从被动听讲的接受者，变为主动参与的学习主体，要在CA I 的应用中明确学生的主体地位。只要通过CA I 课件引入生活实例，创设问题情境。师生在情境中开展双边活动，再现概念和定理形成和发现的全过程。可使学生在观察和体验中去创造性地学习和感知物理，使知识的简单获取过程成为知识的发现和再发现的过程，有利于培养学生的创新能力。编制课件时，一方面注意吸收近年来物理教学改革的成果，在教学方法上，以建构主义学习观为指导，多用“情境教学法”、“引导发现法”。另一方面，注意充分发挥CA I 的优势及特点。让学生通过观察物体的运动变化过程，在类比归纳中领悟规律。另外，要正确处理计算机辅助教学过程中的人机交互与情感交流问题。计算机辅助教学在物理课堂中的应用， 使得课堂教学从“教师—学生”的二元交往转变为“教师—学生—计算机”相互作用的三元交往。尽管多媒体CA I 课件的引入打破了教师和学生之间的单一联系，但是在实际的课堂教学中，计算机永远不可能完全代替教师，“师生关系”不可能也不应该被“人机关系”所代替。在计算机辅助教学的应用过程中，仍然要充分重视师生间的情感交流。虽然计算机本身有缺乏情感交流这一弊端，但是计算机兼有图形、图像、动画等多种信息媒体，它能创造一个趣味盎然的教学情景，也就是说，直接利用计算机与学生进行情感交流是有困难的甚至可能是有障碍的，但是计算机媒体在创设情景上有其强大魅力。物理教师要能够利用计算机的这一特点来有效地激发学生的情绪，更好地与学生进行情感上的交流。