計算機(jī)在輔助物理教學(xué)中的作用

隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展及計算機(jī)的大量普及，很多中學(xué)配備了微機(jī)室、專用多媒體教室，建立電教中心，為計算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）打下了硬件基礎(chǔ)。如何認(rèn)識CAI在中學(xué)教學(xué)中的地位，充分發(fā)揮CAI在中學(xué)教學(xué)中的作用，是擺在廣大中學(xué)教育工作者面前的一個重要課題。

一、CAI對物理教學(xué)的影響

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

1.應(yīng)用CAI使教學(xué)過程更加直觀。

從認(rèn)識論的角度看，學(xué)生對事物的認(rèn)識過程的起點(diǎn)是對事物的感性認(rèn)識。在物理科的學(xué)習(xí)中學(xué)生由于無法理解一些抽象的理論，而對物理產(chǎn)生一種畏懼的心理，阻礙了他們學(xué)習(xí)物理的情趣，但應(yīng)用CAI技術(shù)就可以直觀地解釋一些物理現(xiàn)象和規(guī)律，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)習(xí)的效率。主要表現(xiàn)在以下兩方面：

（1）應(yīng)用CAI能夠?qū)崿F(xiàn)抽象到具體的轉(zhuǎn)變。例如，機(jī)械運(yùn)動中的相對運(yùn)動、回聲測距、透鏡成像等。對初中學(xué)生就很難接受，也很難描繪清楚。就相對運(yùn)動的內(nèi)容我們即可應(yīng)用計算機(jī)來演示空中加油的情景和等速救護(hù)的過程，配上聲音的效果，讓學(xué)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(jié)的內(nèi)容。

（2）應(yīng)用CAI可以實現(xiàn)動靜的相互轉(zhuǎn)化。在物理教學(xué)中，有很多物理現(xiàn)象出現(xiàn)的時間極短，當(dāng)學(xué)生還沒來得及看清時，該過程就已經(jīng)結(jié)束。學(xué)生就理解不了其中的本質(zhì)，給教學(xué)帶來困難。如平拋運(yùn)動我們就可以使用數(shù)碼相機(jī)把其運(yùn)動全過程拍下來，然后進(jìn)行制作，利用計算機(jī)可反復(fù)操作，使學(xué)生認(rèn)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(diǎn)。教學(xué)中的難點(diǎn)就容易突破，省時方便。

2.應(yīng)用CAI可以加大課堂的信息量。

教學(xué)過程中，教師經(jīng)常花較多時間板書，特別是上電學(xué)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(yīng)花十幾分鐘的內(nèi)容在幾秒內(nèi)顯示于學(xué)生眼前。由于使用多媒體的直觀性也大大縮短了教學(xué)難點(diǎn)的突破過程。這就有時間講解更多相關(guān)的知識和現(xiàn)實的應(yīng)用，引導(dǎo)他們理論聯(lián)系實際，豐富了課堂內(nèi)容，而且從根本上改變過去“滿堂灌”的教學(xué)弊端，給學(xué)生較多自由時間復(fù)習(xí)鞏固，優(yōu)化了課堂教學(xué)，增加了課堂的信息量。

3.應(yīng)用CAI便于師生間雙向交流。

傳統(tǒng)的物理教學(xué)過程中，主要是教師講學(xué)生聽，不便于學(xué)生個性的培養(yǎng)。應(yīng)用CAI能夠真正改變學(xué)生和教師的位置，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體。當(dāng)學(xué)生有問題時，可以及時提出或利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與同學(xué)討論，從而多渠道尋找解決問題的辦法。當(dāng)學(xué)生對某個物理現(xiàn)象有自己的觀點(diǎn)時，也可以提供給大家進(jìn)行研討和交流，教師提供解答，這樣雙向交流中使學(xué)生的思維更加活躍，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，實現(xiàn)學(xué)生主體教師主導(dǎo)的現(xiàn)代教學(xué)思想。

二、CAI優(yōu)化高中物理實驗

1.化無形為有形，彌補(bǔ)抽象思維之不足。

有的物理實驗如：場（重力場、電場、磁場）無法直接看到，許多物理量的變化，如：磁通量、電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度等也不能直接觀察到。而我們借助多媒體課件化無形為有形恰好能夠彌補(bǔ)這些缺陷，利用多媒體課件模擬展現(xiàn)在物理實驗中看不到的電場、磁場的分布、磁通量的變化。

例如，在“電磁感應(yīng)”這一節(jié)教學(xué)中，教師可以首先提出問題：“怎樣利用磁場獲得電流？”讓學(xué)生展開討論，設(shè)計出實驗方案。讓學(xué)生自主地在實驗中進(jìn)行探索。然后，在學(xué)生分析實驗現(xiàn)象的過程中，再利用計算機(jī)動畫再現(xiàn)實驗過程，把實驗中本來看不見的磁感線的分布及其變化展示在電腦屏幕上，此時可以充分利用計算機(jī)技術(shù)的特長，將穿過閉合電路的磁感線用一種顏色顯示，而不穿過閉合電路的磁感線用另一種顏色顯示，動畫中當(dāng)線圈（或?qū)Ь€）移動時可以清楚地看到穿過閉合電路的磁感線條數(shù)是否變化，從而使學(xué)生可以很快得出正確結(jié)論。

2.變靜態(tài)為動態(tài)彌補(bǔ)過程變化之不足。

在高中物理教學(xué)中，學(xué)生最感困難的就是動態(tài)變化過程，而對這類問題物理教學(xué)過程通常采用的方法，就是教師作出靜態(tài)圖進(jìn)行分析。有些學(xué)生往往因缺乏良好的想象力，在這樣的問題上容易形成思維障礙，從而使這類問題成為學(xué)生學(xué)習(xí)的一大難點(diǎn)，因此，利用多媒體課件就能很好地變靜態(tài)為動態(tài)，學(xué)生就能很好地理解整個的物理變化過程。

例如，靜力學(xué)中的動態(tài)平衡問題，它表現(xiàn)為彈力、靜摩擦力等力的動態(tài)變化。教師在黑板畫出固定的受力圖，采用各種手段和方法讓學(xué)生明白其各力的變化情況，但就是無法向?qū)W生展示各個力的具體變化情況和變化過程，通常依賴學(xué)生通過想象去進(jìn)行推測。對這類問題，在進(jìn)行必要的物理實驗之后，我們可以用計算機(jī)多媒體課件來彌補(bǔ)和解決這一難題。如利用Flash這個軟件，制作“斜面、檔板和球”的小課件。我們通過鼠標(biāo)拖動旋轉(zhuǎn)檔板的角度位置，讓學(xué)生觀察各個相關(guān)力的大小和方向如何變化，把原來學(xué)生難以想象的力的變化過程變成具體直觀的畫面。學(xué)生看后一目了然，很快糾正了原來頭腦中的錯誤認(rèn)識，得出了正確的結(jié)論，而且對這類三力平衡的動態(tài)變化過程能很好加以理解應(yīng)用。

3.轉(zhuǎn)不真為仿真，彌補(bǔ)實驗條件之不足。

計算機(jī)仿真是現(xiàn)代科學(xué)研究中的一種先進(jìn)方法，例如：模擬核試驗、計算機(jī)模擬氣象變化、模擬導(dǎo)彈運(yùn)行軌跡、模擬橋梁受力情況，等等。合理使用這類計算機(jī)仿真實驗，不僅使學(xué)生加深了認(rèn)識，突破了教學(xué)難點(diǎn)，而且讓學(xué)生初步學(xué)會了一種真正的科學(xué)研究方法。

培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰κ俏锢斫虒W(xué)的重要任務(wù)之一，但要完成這一教學(xué)任務(wù)僅靠物理實驗還不夠，應(yīng)借助多媒體進(jìn)行教學(xué)實驗輔助，才能進(jìn)一步優(yōu)化物理實驗教學(xué)。

三、計算機(jī)應(yīng)用于課堂教學(xué)中

課堂是學(xué)生獲取各種知識的最直接場所，課堂教學(xué)是實現(xiàn)教師教與學(xué)生學(xué)的最主要途徑，也是計算機(jī)實現(xiàn)輔助教學(xué)功能的主要場所。利用計算機(jī)進(jìn)行課堂教學(xué)，可以變以往學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)地位為主動學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)興趣及求知欲，促進(jìn)知識和能力的正遷移。

1.利用計算機(jī)，實現(xiàn)“人—機(jī)”交互式教學(xué)。

常規(guī)教學(xué)中，教師為了達(dá)到應(yīng)試目的，一般都把教學(xué)對象定在中等程度學(xué)生身上，結(jié)果在教學(xué)過程中忽略了“兩頭”，造成優(yōu)秀學(xué)生“吃不飽”，能力得不到充分發(fā)展；差的學(xué)生“消化不良”。造成這種現(xiàn)象的原因是局限于應(yīng)試教育，不能因材施教，抑制了學(xué)生個性化的發(fā)展。而“人—機(jī)”交互式教學(xué)是指，計算機(jī)可利用學(xué)生各自的記憶及理解水平，及時地判別各個學(xué)生的可接受程度，隨后據(jù)此向不同學(xué)生傳遞不同的教學(xué)內(nèi)容和方式，最大限度地實現(xiàn)因材施教的教學(xué)模式。

2.利用計算機(jī)輔導(dǎo)教學(xué)。

在計算機(jī)中可以開展以學(xué)生為主體，以發(fā)展學(xué)生個性為目的的教學(xué)方式。如果學(xué)校的計算機(jī)是以網(wǎng)絡(luò)形式存在的，則可在小范圍內(nèi)開展對某一課題進(jìn)行討論式教學(xué)，即教師預(yù)先確定討論題目，隨后讓學(xué)生上網(wǎng)自己尋找感興趣的或自己不懂的內(nèi)容，再邀請其他同學(xué)一起討論，最終得到答案。當(dāng)中，教師可以參與其中、發(fā)現(xiàn)問題、及時指導(dǎo)。這種方法為學(xué)生主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)獨(dú)立分析解決問題及集體合作精神打下了基礎(chǔ)。