中學物理教學研究論文

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摘要：計算機技術的普及和發展，沖擊著教育觀念的改變和教學手段的提高。CAI（計算機輔助教學）對物理教學過程、課堂信息量和師生之間的交流將產生較大影響，在物理實驗教學和輔助課堂教學方面發揮著重要作用。提高教師對計算機輔助教學的認識，加強教師計算機技術的培訓，合作開發適應中學物理教學的軟件是充分發揮CAI在中學物理教學中作用的當務之急。

關鍵詞：CAI計算機輔助教學中學物理教學教學手段

隨著計算機技術的迅猛發展及計算機的大量普及，很多中學配備了微機室、專用多媒體教室，建立電教中心，為計算機輔助教學（CAI）打下了硬件基礎。如何認識CAI在中學教學中的地位，充分發揮CAI在中學教學中的作用，是擺在廣大中學教育工作者面前的一個重要課題。筆者擬就CAI對中學物理教學中的影響、在中學物理教學中應用、目前存在的問題談幾點拙見。

一、CAI對物理教學的影響

在現代課堂教學改革實踐過程中，CAI輔助中學物理教學，化抽象為形象、化微觀為宏觀、化靜態為動態、化不可操作為可操作過程。對化解知識難點，提高綜合能力，推進素質教育具有重要意義。

1、應用CAI使教學過程更加直觀。

從認識論的角度看，學生對事物的認識過程的起點是對事物的感性認識。在物理科的學習中學生由于無法理解一些抽象的理論，而對物理產生一種畏懼的心理，阻礙了他們學習物理的情趣，但應用CAI技術就可以直觀的解釋一些物理現象和規律，激發學生的興趣，提高學習的效率。主要表現在以下幾方面：

應用CAI能夠實現抽象到具體的轉變。比如，機械運動中的相對運動、回聲測距、透鏡成像等。對初中學生就很難接受也很難描繪清楚。就相對運動的內容我們即可應用計算機來演示空中加油的情景和等速救護的過程，配上聲音的效果，讓學生從聲音、圖像全方位的感受，如置身于其情景，直觀地掌握該節的內容。

應用CAI可以實現動靜的相互轉化。在物理教學中，有很多物理現象出現的時間極短，當學生還沒來得及看清時，該過程就已經結束。學生就理解不了其中的本質，給教學帶來困難。如平拋運動我們就可以使用數碼相機把其運動全過程拍下來，然后進行制作，利用計算機可反復操作，使學生認識其過程，同時還可以利用它的某一時刻的靜止畫面來解釋它下落時的特點。教學中的難點就容易突破，省時方便。

應用CAI能夠實現從微觀向宏觀轉移。由于條件限制，物理教學中有些物理的實驗在課堂教學中無法演示，學生只能從理論上了解。像原子物理這部分內容，學生理解不深刻、記不住。我們可以應用多媒體的三維動畫的進行動態的模擬演示。

如圖，把中子、鈾核等用不同顏色區別，讓中子撞擊鈾核，伴隨著一聲巨響，看到裂變過程。當學生受此振撼時，其內容自然記憶深刻。

因而，應用CAI讓枯燥的物理理論得以升華，形象而又直觀的過程感染了學生的學習的動機，使學生變被動為主動，從而更加崇尚科學，因為科學有無限的魅力。

2、應用CAI可以加大課堂的信息量。

二十一世紀是信息時代，對于在學校里學習的學生，也應培養處理大量信息的能力。因而在課堂教學中教師應該向學生提供更多的信息、更多的資料，及物理學的發展情況，來擴展學生的知識面。教學過程中，教師經常花較多時間板書，特別是上電學課時寫例題、畫圖例的時間更多，而采用多媒體中的顯示文本的功能，這可使本應花十幾分鐘的內容在幾秒內顯示于學生眼前。由于使用多媒體的直觀性也大大縮短了教學難點的突破過程。這就有時間講解更多相關的知識和現實的應用，引導他們理論聯系實際，豐富了課堂內容，而且從根本上改變過去"滿堂灌"的教學弊端，給學生較多自由時間復習鞏固，優化了課堂教學，增加了課堂的信息量。

3、應用CAI便于師生間雙向交流。

傳統的物理教學過程中，主要是教師講學生聽，不便于學生個性的培養。應用CAI能夠真正改變學生和教師的位置，使學生成為學習的主體。當學生有問題時，可以及時提出或利用計算機網絡與同學討論，從而多渠道尋找解決問題的辦法。當學生對某個物理現象有自己的觀點時，也可以提供給大家進行研討和交流，教師提供解答，這樣雙向交流中使學生的思維更加活躍，有利于培養學生的創新意識，實現學生主體教師主導的現代教學思想。

可見，應用CAI于中學物理教學，有助于教學中難點的突破和重點的把握，符合當前教育發展趨勢，給我們教學順利的轉軌提供一種模式。

二、CAI在中學物理教學中的作用

結合目前中學物理教學的實際，CAI在物理學科中大體可應用在課堂教學、實驗教學、輔導教學等三個方面，下面就這三個方面加以探討。

1、計算機應用于課堂教學中

課堂是學生獲取各種知識的最直接場所，課堂教學是實現教師教與學生學的最主要途徑，也是計算機實現輔助教學功能的主要場所。利用計算機進行課堂教學，可以變以往學生處于被動學習地位為主動學習，提高學生學興趣及求知欲，促進知識和能力的正遷移。

（1）利用計算機，實現“人——機”交互式教學

常規教學中，教師了達到應試目的，一般都把教學對象定在中等程度學生身上，結果在教學過程中忽略了“兩頭”，造成優秀學生“吃不飽”，能力得不到充分發展；差的學生“消化不良”。造成這種現象的原因是局限于應試教育，不能因材施教，抑制了學生個性化的發展。而“人-——機”交互式教學，計算機可利用學生各自的記憶及理解水平，及時地判別各個學生的可接受程度，隨后據此向不同學生傳遞不同的教學內容和方式，最大限度地實現因材施教的教學模式。整個交互式學習過程可用以下流程圖來表示：

通過以上一系列的反饋學習，不同程度的學生在計算機的因勢利導下，使他們在掌握知識的同時潛移默化的學到了怎樣學習的本領。

（2）利用計算機模擬課堂演示實驗。

利用計算機強大的動畫功能及有關外設可以解決許多用常規手段難以表達或可見度低的實驗，如有關波的實驗（波的獨立性、波的干涉和衍射等）、透鏡成像（成像原理、演示物體靠近或遠離透鏡時，像的動態變化等）；也可以通過計算機放大微觀世界，采用“放慢鏡頭”模擬外部環境變化等手法來演示分子動理論、物體與物體的相互作用（如碰撞過程、物體微小形變）、氣體狀態變化等一些實驗。這些畫面清晰、直觀并且可以瞬間定格、重復播放，既減少了教師的勞動強度又使學生理解快、記憶扎實。

2、利用計算機進行實驗教學

（1）學生實驗中的應用

學生通過實驗操作，不但可以達到理論聯系的效果，而且可以通過實驗培養動手能力、思考能力及想象創造能力。但傳統的實驗效果卻跟上述目的相差甚遠，這在很大程度上是由于大多數學生按部就班地做實驗，不能充分調動思維造成的；而利用計算機進行學生實驗的模擬教學，可以幫助學生手腦并用，發揮其想象創造能力。比如高一學生實驗“測定勻變速直線運動的加速度”，就可以用模擬型教學，學生通過計算機，在機器的要求下邊思考邊選擇實驗儀器，組建模擬裝置，自己設定鉤碼的質量，觀測不同條件下的模擬結果，選擇數據處理等。通過這種教學，不僅引導和培養了學生動腦的習慣，而且給學生提供了拓寬思維的環境。

（2）課堂驗證性實驗中的應用

驗證性實驗不但能直觀地驗證各種規律，避免紙上談兵，且可使學生進一步深化所學知識，培養學生養成用實驗手段探索自然規律的習慣，提高學習能力。如高中機械能守恒定律教學中引用氣墊導軌，定量證明守恒定律，但美中不足的是教師需花一定的時間與精力來寫加速度、速度這些中間值的演過程。如果用計算機來進行數據處理，可使教師拋開演算過程，快速得實驗結果，使課堂更加緊湊。

3、利用計算機輔導教學

在計算機中可以開展以學生為主體，以發展學生個性為目的的教學方式。如果學校的計算機是以網絡形式存在的，則可在小范圍內開展對某一課題進行討論式教學，即教師預先確定討論題目，隨后讓學生上網自己尋找感興趣的或自己不懂的內容，再邀請其他同學一起討論，最終得到答案。當中，教師可以參與其中，發現問題，及時指導。這種方法為學生主動學習，培養獨立分析解決問題及集體合作精神打下了基礎。

三、目前計算機輔助物理教學中存在的問題及對策

1、存在的問題

（1）認識上的偏差

目前，大多數學校只有教計算機的教師懂計算機，其他任課教師對計算機知之甚少。究其原因，除了經濟因素，一是領導認識有問題，對計算機發展將引起的教學手段和方法的改變缺乏了解和認識，導致決策的失誤；二是部分物理教師對計算機存在恐懼感，認為計算機太復雜，學起來太麻煩。或者忙于日常教學，各類文化進修，突擊性工作等，無暇顧及對計算機知識的學習，導致一些物理教師不努力探索；三是用于物理教學的課件制作相對繁瑣，部分課件使用不能得心應手，使一部分教師心存煩感。由此，CAI在目前的中學物理教學中還沒有得到應有的重視和普及。

（2）、公開課現形，隨堂課匿跡

雖然目前相當一部分學校的計算機軟、硬件配置已達到了較高的水平，但在一部分地區和學校存在著這樣的現象：相當一部分物理教師僅僅是在公開課或評優課時，為了達到“使用先進教學設備”的要求，才臨時請人幫助自己做上課時使用的教學軟件或一點有關計算機的基本操作。由于物理教師對計算機輔助教學了解甚少，操作又不熟練，課件的設計、制作還需求人幫助，因而使用計算機輔助物理課堂教學不僅沒有解放教師，反而成了教師一種負擔，使得教師對使用計算機輔助教學敬而遠之。

（3）沒有體現出計算機輔助教學的優勢

運用計算機技術可以對文本、圖形、圖象、動畫、視頻、聲音等多種媒體信息進行綜合處理與控制，實現人機交互操作，它可以將文、圖、聲、像融為一體，運用多種現代化手段對信息進行加工處理，極大地增強人們對抽象事物與過程的理解與感受，使人們在短時間內獲得大量知識和信息。但是在實際的物理課堂教學中，許多教師只是用它來放一段錄像，或放一段音樂，或出現一些文字內容，充其量只充當一回錄像機或錄音機或投影機，其質量和效果遠遠比不上單獨的錄像機、錄音機和投影機。因此，雖然計算機具有多種媒體功能，但不能取代其他媒體，只把它當作單一的媒體使用，則是資源的極大浪費，而且達不到最佳效果。

(4)用計算機教學取代教師教學

計算機教學只是輔助教師教學的一個工具。把它引入物理課堂教學后，雖然教師一部分作用將由它的一部分功能代替，比如：將單憑教師的講述改為多媒體的演示：將部分師生的語言問答改為人機交流等等。恰當合理地運用計算機確實能給物理課堂教學帶來質的飛躍。但物理教學中教師的主導作用是任何機器所無法替代的，這不僅是因為教什么、學什么取決于教師，還因為怎樣教、怎樣學也取決于教師，即使有最先進的現代化教學工具，使用不當也不會收到好的效果。因此如何用好計算機關鍵在教師。另外，任何時候都是為了教學而使用工具，而不應是為了使用工具而教學，教學中是否使用計算機應取決于教學目的和組織教學的需要。計算機輔助物理教學的過程中，教師的主導作用、學生的主體作用、媒體的中介作用不可混淆，計算機只能作為一種新的、功能更先進的媒體與其它傳統媒體優化組合，用于解決教學中的重點、難點，尤其是難點。

（5）大部分物理教師計算機技能滯后

大部分物理教師都能認識到計算機輔助教學的優越性，也有運用計算機的積極性，但由于對計算機的性能不掌握，操作不規范，出現很多失誤，甚至造成干擾。另外，由于運用計算機輔助物理課堂教學，必須要有相應的教學課件。目前現成的課件多由實際教學經驗計算機專業人員制成，與中學物理教學的實際需要存在著或大或小的差距，使得教學效果大打折扣。教師本身由于受計算機水平的限制，自制課件又不那么理想，勢必影響課堂教學效果。

2、解決的對策

（1）更新觀念，提高認識

計算機是一種現代化的、具有多媒體功能的先進技術，教育要快速發展，必須把最先進的信息技術作為教育的工具，計算機應用于教育，使教育技術信息化，將是教育改革的重大突破口。未來社會發展對人才素質的高要求，迫使我們必須采用先進的教育思想、方法和技術，實現高效率、高質量的教育和教學。只要我們對計算機輔助教學有正確的認識，充分發揮其優勢，教育改革和前進的速度就能大輻度提高。

（2）加強技術培訓，建立高素質的物理教師隊伍

計算機輔助教學是一門新的教學技術，它不但要求教師要懂得計算機的使用，而且要求教師自己會設計和制作教學軟件，這就向教師提出了更高的要求。這項工作除要求教師自學之外，最發組織教師集中進行培訓，這樣既節省時間又提高學習效果。進行科學化和規范化的培訓，對于教師將來的深造和發展是大有裨益的。學校應當給教師創造良好的學習條件，有關部門也要加強指導，為提高物理教師的計算機教學水平做點工作。

（3）通過教研提高物理教師的業務能力

教學研究活動的開展是加強計算機為素質教育服務的基本形式，是理論聯系實際的重途徑，是提高教師業務能力的有效方法。

搞教研主要有兩種方法，一是抓科研課題實驗，通過“實驗——學習——實驗——認識”的循環往復，不斷提高教師的業務能力：二是通過一些透明度比較高的群眾性教研活動的開展，像多媒體開放日、計算機評優課、課件評比展覽等活動，推動物理教師努力提高自己的業務能力。

（4）發揮教師才能，合作開發軟件

計算機課件的制作是一個非常復雜的工作，要求物理教師在具備豐富的教學經驗基礎上，對計算機知識也要有一定的了解。因此，在實際制作課件時，除了物理教師個體自身的鉆研外，最好請計算機教師幫助將界面做得更好，音樂教師幫助使配樂更悅耳，美術教師幫助使畫面更優美，集思廣義，可以各展所長，互為補充，使課件制作效率大為提高，以期在實際運用中獲得最佳效果。不過，在課件制作完成后，要通過試用來發現缺點和不足，根據反饋信息對課件進行修改，最終使課件更趨完善。