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“光的干涉”的课件设计 ——兼谈CAI课件开发、使用中不可替代性问题 陈建（江苏省南通师范学校 226006） 随着计算机多媒体技术的迅猛发展，计算机辅助教学（CAI）也逐渐成为最具吸引力的现代化手段，开发高质量的计算机辅助教学软件即CAI课件是充分发挥CAI优势的核心．CAI的介入，无疑将改变传统物理课堂教学基本靠教师口授、板书、演示的局面．但物理学是一门以实验为基础的学科，现在运用动画制作软件对实验过程进行仿真模拟不但可能而且“高效”，如何处理演示实验与计算机模拟、传统信息展示与计算机信息展示的关系，是CAI课件制作和使用中不容回避的问题． 最近，笔者以高中物理教材为基本依据，利用多媒体软件Authorware设计、制作了“光的干涉”课件．其基本结构为： 在设计制作过程中，笔者对如何发挥已有媒体的作用；如何体现媒体家族中计算机这一新成员的特点；发挥其不可替代作用等方面作了初步思考．笔者认为，就“光的干涉”这一课件而言，CAI使用的不可替代性可体现在以下几方面： 1 过程分析动态化 多媒体技术把视频、音频、动画结合起来，可突破时空、环境的限制，进行逼真的模拟，一些比较枯燥、难于理解的教学内容或课堂上一些无法或不易演示的实验（如微观过程、动态过程等），可借助多媒体来实现．同时，CAI课件的设计中，将抽象物理过程的分析动态化，知识的剖析更生动、透彻，能有效地深化学生对知识的理解，突破重、难点． “光的干涉”教学中，双缝干涉、薄膜干涉、牛顿环等实验演示难度不大，且效果良好．若课件设计中仅仅是对相关实验的模拟、录像，教学中用模拟替代实验势必影响学生对所学知识的信任度，学生也难以学到科学的方法．双缝干涉、薄膜干涉教学中，亮、暗条纹与光程差的关系知识抽象，传统演示媒体难以详尽揭示，设计课件时就应考虑让干涉现象形成过程动态复现，明晰展示相关因素变化的复杂性，这样既符合学生的认知规律，又能有效地完成教学信息的传递，使学生深刻理解实验原理． 当然，并非一切物理过程的分析都适宜进行动态分析，动态分析应针对那些“不用动画表现就不能达到最优效果”的教学内容． 2 知识构建具体化 加强直观是物理教学的基本原则．“教学从直观始，首先充分感受事物，在感受事物的同时，还要能动地作用于事物，把握事物所蕴含的本质．”（裴斯泰洛齐语）．物理概念、规律抽象性强，CAI课件能为教学提供大量素材，其直观的深刻、内容的具体是其他各种教学手段所无法比拟的．如双缝干涉条纹随色光波长的变化，尽管可用“J2508型光的干涉演示器”通过在光源上加不同滤色片来进行观察，这是学生获得完整知识的基础．但演示过程中必须通过转动光具座导轨让学生在座位上轮流观察，学生很难对不同色光的条纹进行对比，感性材料往往是相互分离的．课件设计时，可运用多媒体计算机的交互性，在不同色光间连续切换，有助于学生构成完整的知识链．不同色光干涉条纹混合为彩色条纹的模拟（如图2），更是淋漓尽致地揭示了白光照射在双缝上形成彩色干涉条纹的本质．再如，用干涉法检查加工表面的平滑程度，课堂上一般难以演示，而计算机模拟就相当便捷． CAI可使物理规律的抽象性大大降低，学生始终处于一个具体、形象、生动的环境中，可充分调动学生的注意力，同时有利于学生知识构建的系统化，取得其他教学手段难以收到的效果． 3 信息呈现多样化 多媒体技术是非常有效的知识表达和信息传输工具，它丰富的表达方式可使原本单调枯燥的描述变得更充实、更形象、更具吸引力，从而提高学生的学习热情和学习效果．屏幕上图形和文字的移动、大小的变化、反白、闪烁„„，都构成了引导学生注意的方式．光的干涉与自然现象密切相关，并有广泛应用，如“用手把两片无色透明的玻璃片捏在一起，其中为什么有彩色花纹？”、“肥皂泡上的彩色花纹是如何形成的？花纹的颜色为什么会随着肥皂泡的变大而变化？”等源于生活的疑问，“干涉法检查镜面”、“增透膜”、“增反膜’等许多技术方面的应用，都是教学中必然要涉及到的问题．设计时可考虑用文字、图形、声音、动画等多媒体信息将相关内容和演变过程多层次地表达清楚，将间接知识通过多种方式演变为学生的直接经验．再如将与光的干涉密切相关的“漫天飞舞的彩色肥皂泡”作为背景图、适当处添加“生活中，有许多奇异现象．只有追根溯源，才能抓住它„„”等背景文字，可对学生进行潜移默化的人文教育和科学精神教育．通过严谨精炼的文字、色彩鲜明的图像、形象活泼的动画展示教学内容，多样化地呈现教学信息，可以把学生多种感官有机地组合起来获取相关信息，从而使他们以更积极的态度对待学习内容和学习过程，取得优于传统媒体的效果． 4 教学过程个性化 CAI课件在课堂上不能替代教师，而是辅助教师进行教学，因此，课件提供的素材必须适应教师课堂教学设计．一方面，CAI课件要有一定的结构体系，体现设计者的个性风格，将设计者的想法（包括教学内容、教学策略、教学顺序等）融入其中，同时又能为教师的课堂教学设计提供有益启示，弥补传统教学媒体的缺憾．另一方面，设计时应考虑到教师不仅是软件的“用户”，而且是设计教学的主观能动者．课件必须具备较强的开放性，使教师可根据不同教材、不同学生实际进行选用、编辑，使其成为教师课堂教学设计的有机组成．课件制作的过程实际上也是一个学习和创意的过程，它要求教师从新的角度研究教材、安排教学流程、进行一定的创新思维，这一过程对“教学相长”的作用是其他媒体难以达到的．设计“光的干涉”课件时，应考虑到部分模块较高中必修课本在内容上有所拓展，如双缝干涉中双缝间距、缝屏到光屏的距离、光波长对干涉条纹的影响及牛顿环和相关物理学史等内容，软件在有关子模块中可作适当考虑，同时，整个课件又应具有一定的灵活性，以便教学中根据相应要求取舍、整合，体现教师的个性和创造性． 在课堂教学这个群体教学的环境下，实现个别化教学，让学生掌握学习的主动权，这对发展学生个性、提高课堂教学效果有重大意义，这方面CAI更有其独特的优势．如通过计算机联网，学生可根据自己的实际水平，选择进修材料和各种疑难点的解答等，来延伸、补充、复习教学内容，使他们自主学习的品质得到真正培养．如“光的干涉”课件中“问题讨论”模块，可由不同难度系数的习题部分和人机交流部分组成，通过一系列反馈，不同程度的学生在计算机的因势利导下，在亲切、和谐的环境下找到自己的生长点．可以说，提供个别学习的素材越丰富，学生的个性越能得以发展．CAI对构建全新的教学模式有积极作用，它为学生自主学习提供了更广阔的空间，这方面的理论和实践都亟待我们去探索． 总之，多媒体计算机作为一种崭新的教学手段，是师生在教学中互相传递信息的工具，其技术的先进性不可忽视，但它充其量也只不过是一种“电子教具”，CAI课件制作和使用中只有注重与课堂教学的规律及特点相适应，与其各个环节紧密配合，发挥其独特的不可替代作用，才能真正体现CAI的优势，达到教学过程的最优化． 本文来源：https://www.dywdw.cn/65d55ddeb90d4a7302768e9951e79b8968026832.html
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2022-04-11
