计算机在辅助物理教学中的作用
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作者: 刘艳杰
随着计算机技术的迅猛发展及计算机的大量普及，很多中学配备了微机室、专用多媒体教室，建立电教中心，为计算机辅助教学（CAI）打下了硬件基础。如何认识CAI在中学教学中的地位，充分发挥CAI在中学教学中的作用，是摆在广大中学教育工作者面前的一个重要课题。
一、CAI对物理教学的影响
在现代课堂教学改革实践过程中，CAI辅助中学物理教学，化抽象为形象、化微观为宏观、化静态为动态、化不可操作为可操作过程，对化解知识难点，提高综合能力，推进素质教育具有重要意义。
1.应用CAI使教学过程更加直观。
从认识论的角度看，学生对事物的认识过程的起点是对事物的感性认识。在物理科的学习中学生由于无法理解一些抽象的理论，而对物理产生一种畏惧的心理，阻碍了他们学习物理的情趣，但应用CAI技术就可以直观地解释一些物理现象和规律，激发学生的兴趣，提高学习的效率。主要表现在以下两方面：
（1）应用CAI能够实现抽象到具体的转变。例如，机械运动中的相对运动、回声测距、透镜成像等。对初中学生就很难接受，也很难描绘清楚。就相对运动的内容我们即可应用计算机来演示空中加油的情景和等速救护的过程，配上声音的效果，让学生从声音、图像全方位的感受，如置身于其情景，直观地掌握该节的内容。
（2）应用CAI可以实现动静的相互转化。在物理教学中，有很多物理现象出现的时间极短，当学生还没来得及看清时，该过程就已经结束。学生就理解不了其中的本质，给教学带来困难。如平抛运动我们就可以使用数码相机把其运动全过程拍下来，然后进行制作，利用计算机可反复操作，使学生认识其过程，同时还可以利用它的某一时刻的静止画面来解释它下落时的特点。教学中的难点就容易突破，省时方便。
2.应用CAI可以加大课堂的信息量。
教学过程中，教师经常花较多时间板书，特别是上电学课时写例题、画图例的时间更多，而采用多媒体中的显示文本的功能，这可使本应花十几分钟的内容在几秒内显示于学生眼前。由于使用多媒体的直观性也大大缩短了教学难点的突破过程。这就有时间讲解更多相关的知识和现实的应用，引导他们理论联系实际，丰富了课堂内容，而且从根本上改变过去“满堂灌”的教学弊端，给学生较多自由时间复习巩固，优化了课堂教学，增加了课堂的信息量。
3.应用CAI便于师生间双向交流。
传统的物理教学过程中，主要是教师讲学生听，不便于学生个性的培养。应用CAI能够真正改变学生和教师的位置，使学生成为学习的主体。当学生有问题时，可以及时提出或利用计算机网络与同学讨论，从而多渠道寻找解决问题的办法。当学生对某个物理现象有自己的观点时，也可以提供给大家进行研讨和交流，教师提供解答，这样双向交流中使学生的思维更加活跃，有利于培养学生的创新意识，实现学生主体教师主导的现代教学思想。
二、CAI优化高中物理实验
1.化无形为有形，弥补抽象思维之不足。
有的物理实验如：场（重力场、电场、磁场）无法直接看到，许多物理量的变化，如：磁通量、电场强度、磁感应强度等也不能直接观察到。而我们借助多媒体课件化无形为有形恰好能够弥补这些缺陷，利用多媒体课件模拟展现在物理实验中看不到的电场、磁场的分布、磁通量的变化。
例如，在“电磁感应”这一节教学中，教师可以首先提出问题：“怎样利用磁场获得电流？”让学生展开讨论，设计出实验方案。让学生自主地在实验中进行探索。然后，在学生分析实验现象的过程中，再利用计算机动画再现实验过程，把实验中本来看不见的磁感线的分布及其变化展示在电脑屏幕上，此时可以充分利用计算机技术的特长，将穿过闭合电路的磁感线用一种颜色显示，而不穿过闭合电路的磁感线用另一种颜色显示，动画中当线圈（或导线）移动时可以清楚地看到穿过闭合电路的磁感线条数是否变化，从而使学生可以很快得出正确结论。
2.变静态为动态弥补过程变化之不足。
在高中物理教学中，学生最感困难的就是动态变化过程，而对这类问题物理教学过程通常采用的方法，就是教师作出静态图进行分析。有些学生往往因缺乏良好的想象力，在这样的问题上容易形成思维障碍，从而使这类问题成为学生学习的一大难点，因此，利用多媒体课件就能很好地变静态为动态，学生就能很好地理解整个的物理变化过程。
例如，静力学中的动态平衡问题，它表现为弹力、静摩擦力等力的动态变化。教师在黑板画出固定的受力图，采用各种手段和方法让学生明白其各力的变化情况，但就是无法向学生展示各个力的具体变化情况和变化过程，通常依赖学生通过想象去进行推测。对这类问题，在进行必要的物理实验之后，我们可以用计算机多媒体课件来弥补和解决这一难题。如利用Flash这个软件,制作“斜面、档板和球”的小课件。我们通过鼠标拖动旋转档板的角度位置，让学生观察各个相关力的大小和方向如何变化，把原来学生难以想象的力的变化过程变成具体直观的画面。学生看后一目了然，很快纠正了原来头脑中的错误认识，得出了正确的结论，而且对这类三力平衡的动态变化过程能很好加以理解应用。
3.转不真为仿真，弥补实验条件之不足。
计算机仿真是现代科学研究中的一种先进方法，例如：模拟核试验、计算机模拟气象变化、模拟导弹运行轨迹、模拟桥梁受力情况，等等。合理使用这类计算机仿真实验，不仅使学生加深了认识，突破了教学难点，而且让学生初步学会了一种真正的科学研究方法。
培养学生实验能力是物理教学的重要任务之一，但要完成这一教学任务仅靠物理实验还不够，应借助多媒体进行教学实验辅助，才能进一步优化物理实验教学。
三、计算机应用于课堂教学中
课堂是学生获取各种知识的最直接场所，课堂教学是实现教师教与学生学的最主要途径，也是计算机实现辅助教学功能的主要场所。利用计算机进行课堂教学，可以变以往学生处于被动学习地位为主动学习，提高学生学兴趣及求知欲，促进知识和能力的正迁移。
1.利用计算机，实现“人―机”交互式教学。
常规教学中，教师为了达到应试目的，一般都把教学对象定在中等程度学生身上，结果在教学过程中忽略了“两头”，造成优秀学生“吃不饱”，能力得不到充分发展；差的学生“消化不良”。造成这种现象的原因是局限于应试教育，不能因材施教，抑制了学生个性化的发展。而“人―机”交互式教学是指，计算机可利用学生各自的记忆及理解水平，及时地判别各个学生的可接受程度，随后据此向不同学生传递不同的教学内容和方式，最大限度地实现因材施教的教学模式。
2.利用计算机辅导教学。
在计算机中可以开展以学生为主体，以发展学生个性为目的的教学方式。如果学校的计算机是以网络形式存在的，则可在小范围内开展对某一课题进行讨论式教学，即教师预先确定讨论题目，随后让学生上网自己寻找感兴趣的或自己不懂的内容，再邀请其他同学一起讨论，最终得到答案。当中，教师可以参与其中、发现问题、及时指导。这种方法为学生主动学习，培养独立分析解决问题及集体合作精神打下了基础。
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