孔紅艷 孫紅科

(陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710119)

熱學(xué)中CAI課件制作的實(shí)踐與體會*

孔紅艷 孫紅科

(陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710119)

分析了物理課件的特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合“焦耳-湯姆遜效應(yīng)”課件設(shè)計(jì)實(shí)例，指出在設(shè)計(jì)與制作物理課件時(shí)，要準(zhǔn)確把握設(shè)計(jì)理念，依據(jù)科學(xué)的設(shè)計(jì)原則，遵從物理教學(xué)規(guī)律，同時(shí)注重制作方法和技巧.最后總結(jié)了課件制作的一般過程.

課件 理論基礎(chǔ) 設(shè)計(jì)原則 制作過程

隨著現(xiàn)代科學(xué)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普及，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)正以強(qiáng)有力的步伐充斥并推動著現(xiàn)代教育改革的方方面面[1].物理教學(xué)也不例外.物理課程由于其概念抽象，演示實(shí)驗(yàn)較多，因此更需要借助CAI手段提高課堂教學(xué)效果.但是從目前大多數(shù)CAI課件來看，其設(shè)計(jì)與制作上存在許多不足[2].

熱學(xué)作為大學(xué)物理學(xué)的一門主要課程，既有一般課程的普遍性，更有其特殊性.它的理論推導(dǎo)過程抽象，公式難以記憶.在設(shè)計(jì)與制作熱學(xué)CAI課件時(shí)，要準(zhǔn)確把握設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)原則.

1 認(rèn)識并了解計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段

1.1 相關(guān)術(shù)語及其相互關(guān)系

(1)與課件有關(guān)的術(shù)語

CAI：用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助教學(xué)的軟件，涉及范圍較廣，包括教師在課堂教學(xué)中進(jìn)行講解的課件、開發(fā)學(xué)生智力的教育軟件以及教師準(zhǔn)備教學(xué)的電子資料等[3].它被廣泛譯為“計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)”，目前已基本得到教育界的認(rèn)可.但從目前的實(shí)踐來看，“計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)”的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于英語中CAI(Computer Assisted Instruction)的本義，而隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的不斷深化，這一領(lǐng)域概念的內(nèi)涵和外延還在發(fā)生著變化.

教育軟件：用于進(jìn)行思想品德教育和拓寬知識內(nèi)容的軟件，雖然其中也含有教學(xué)內(nèi)容，但并不是為

課堂教學(xué)而專門設(shè)計(jì)的.

教學(xué)軟件：用于講授知識或自行學(xué)習(xí)的軟件，可以是課本知識，也可以是課外知識.

課件：即課堂教學(xué)軟件的簡稱，它是一種反映教學(xué)思想和實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)應(yīng)用軟件，是各種多媒體教學(xué)素材和教學(xué)策略信息集成的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)或程序，是為學(xué)校的課堂教學(xué)應(yīng)用而開發(fā)的軟件.

多媒體課件：為多種多媒體技術(shù)在課件制作中的集成，利用先進(jìn)的多媒體硬件設(shè)備，通過科學(xué)合理的軟件設(shè)計(jì)，針對教學(xué)目的和教學(xué)使用環(huán)境將文字、聲音、圖形、圖像、動畫及影像等多媒體素材融為一體，形成具有交互性的多媒體計(jì)算機(jī)輔助課堂教學(xué)軟件[4].我們目前所指的課件大多是多媒體課件.

網(wǎng)絡(luò)多媒體課件：適用于Internet遠(yuǎn)程教學(xué)或用于學(xué)校局域網(wǎng)教學(xué)的多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件.

(2)相互關(guān)系

與課件相關(guān)的概念如課件、教學(xué)軟件、CAI等，其相互關(guān)系如圖1所示.

圖1 相互關(guān)系

1.2 課件的分類

(1)在實(shí)際教學(xué)過程中的分類

課件：是以教師為主要用戶，以課堂為使用對象，它具有完整的一堂課的特點(diǎn).它包括教學(xué)中的各種信息及其處理.廣義地講，它具備完整教學(xué)功能.比如示范、講解、習(xí)題以及反饋等功能.教師既是課件的操作者又是使用者，同時(shí)又是課堂教學(xué)的組織者.完整性是課件的一大特點(diǎn)，但是由于課件的上述特性，教師、學(xué)生的作用受到一定的限制.如果處理不當(dāng)，整堂課教師的作用就如同電影院的放映員，學(xué)生則如同觀眾，不能充分發(fā)揮教師、學(xué)生應(yīng)有的作用.

積件：則是把課件的部分內(nèi)容做成“積木”式的軟件.它可以是一個(gè)問題的講解、一個(gè)實(shí)驗(yàn)的演示、一個(gè)過程的模擬、一段歷史的回顧、一個(gè)場面的展示、一個(gè)物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖析等等.而教師的作用絲毫不受到影響，教師可以自由地選擇上課所需的“積件”配合教學(xué)，積件猶如一種動態(tài)的教具[5]，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)方式在直觀、空間、動態(tài)等方面的不足，又克服了教師上課受軟件走向支配的缺點(diǎn).有利于調(diào)動教育、教學(xué)者的積極性.

學(xué)件：則是以學(xué)生為對象，它模擬教師的教學(xué)過程，以某種教學(xué)過程將教學(xué)信息傳遞給學(xué)生，教師在教學(xué)過程中不起直接作用.它除了可以具備課件、積件的上述特點(diǎn)外，學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)，自己支配學(xué)習(xí)的節(jié)奏、內(nèi)容，給學(xué)生思維留下一定的時(shí)間、空間.學(xué)生可以對某事件重復(fù)學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果.但學(xué)生，特別是中小學(xué)生，自主學(xué)習(xí)能力差，單憑好奇與沖動來求知的話，效果可能不會持久，所以學(xué)件也有很大的局限性.

(2)基本類型

1)按課堂教學(xué)中的表現(xiàn)方式有：展示型、演示型、資料型、交互型、綜合型.

2)按教學(xué)中的目的有：教學(xué)型、模擬型、練習(xí)型、開放型.

3)按課件的形式有：獨(dú)立課件、課件片斷、概念課件.

2 把握物理學(xué)(特別是熱學(xué))課件的特點(diǎn)

2.1 物理學(xué)課件的特點(diǎn)

物理學(xué)科對CAI課件的要求比其他學(xué)科更為復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來比較困難.比如，物理學(xué)有大量的數(shù)學(xué)公式，機(jī)械運(yùn)動、熱運(yùn)動、電磁運(yùn)動及光運(yùn)動等都很復(fù)雜，課件制作難以表現(xiàn)[6].相對其他學(xué)科，物理學(xué)CAI課件在形態(tài)表達(dá)方面也提出了很高的要求，即其對有關(guān)教學(xué)內(nèi)容的表達(dá)上要有很強(qiáng)的真實(shí)性，這種真實(shí)性具體體現(xiàn)在造型真實(shí)、動作真實(shí)、聲音真實(shí)、顏色真實(shí).物理學(xué)CAI課件的許多教學(xué)內(nèi)容也是無法用攝影等方法直接獲取的，從而也就無法用視頻和圖像等來表述.用計(jì)算機(jī)軟件制作動畫來對這些教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行充分模擬就成為物理學(xué)CAI課件的主要特點(diǎn)之一.

2.2 焦-湯效應(yīng)課件實(shí)例介紹

2.2.1 什么是節(jié)流效應(yīng)

氣體通過多孔塞膨脹后所引起的溫度變化現(xiàn)象[7].1852--1862年 ，J·P·焦耳和W·湯姆遜通過一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這一效應(yīng).這是一種絕熱節(jié)流過程，即在絕熱條件下，管道中的高壓氣體經(jīng)多孔塞節(jié)流閥流向低壓一邊的過程，實(shí)驗(yàn)示意圖如圖2所示.節(jié)流過程中，氣流接近多孔塞孔口時(shí)，截面積很快縮小，流速很快增大；經(jīng)過孔口后，截面積又逐漸擴(kuò)大，流速減小.由于過程是在絕熱條件下進(jìn)行的，所做凈功應(yīng)等于系統(tǒng)內(nèi)能的變化.對于理想氣體，經(jīng)絕熱節(jié)流過程后，溫度應(yīng)不變.對于實(shí)際氣體，經(jīng)絕熱節(jié)流過程后，溫度可能降低、升高或不變，分別稱為正的、負(fù)的或零焦耳-湯姆遜效應(yīng).正的焦耳-湯姆遜效應(yīng)亦稱致冷效應(yīng)，負(fù)的焦耳-湯姆遜效應(yīng)亦稱致熱效應(yīng).焦耳-湯姆遜效應(yīng)是實(shí)際氣體偏離理想氣體的結(jié)果.

圖2 多孔塞實(shí)驗(yàn)

節(jié)流過程中, 外界對這部分氣體所做的功為

p1V1-p2V2

因該過程是絕熱的，Q= 0，所以, 由熱力學(xué)第一定律可得

U2-U1=W+Q=p1V1-p2V2

即

H1=H2

節(jié)流過程是等焓過程.

2.2.2 課件界面

課件界面如圖3所示.

圖3 焦耳-湯姆遜效應(yīng)課件界面

上面的課件制作實(shí)例在制作過程中，注意到了熱學(xué)學(xué)科的抽象性等特點(diǎn).因此制作時(shí)既有文字說明，又有動畫演示，加之公式推導(dǎo)，使學(xué)習(xí)者對該知識點(diǎn)有更深入的了解[8].界面設(shè)計(jì)力求主要元素清晰突出，另外課件操作也簡便、流暢.

3 制作符合物理CAI教學(xué)規(guī)律的課件

3.1 目前課件制作中存在的一些不足

(1)課件設(shè)計(jì)與課堂教學(xué)不適應(yīng)

一些任課教師由于事情繁多，不能親自制作課件，或是計(jì)算機(jī)水平所限，于是購買一些課件或是交給別人去設(shè)計(jì)制作[9].由于制作者與任課教師在認(rèn)識與理解上的偏差，課件制作者不了解學(xué)科教學(xué)的特點(diǎn)，實(shí)際制作出的課件總是難以符合任課教師的原意.其實(shí)，最理想的課件應(yīng)是創(chuàng)意與制作都由使用者完成.

(2)課件使用限制了教師個(gè)性的發(fā)揮

為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，教師在上課前需要備課，確定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)思路.教學(xué)思路是教師知識掌握程度、理解教材和了解學(xué)生的結(jié)果，是有個(gè)性的.如果課件將導(dǎo)入、教學(xué)內(nèi)容、課堂提問、課堂練習(xí)都固化成一定的順序和模式，或許適合某一位教師對某一個(gè)班的學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，但顯然不可能滿足每一位教師對每一個(gè)班級的教學(xué).使用別人的課件時(shí)，教師的教學(xué)思路和風(fēng)格無法發(fā)揮，融于課件中的教學(xué)思想、教學(xué)思路、表現(xiàn)風(fēng)格、體系結(jié)構(gòu)和教學(xué)技巧的應(yīng)用與自己的風(fēng)格可能相去甚遠(yuǎn).若再加上教學(xué)對象的差異，課件的弊端就會暴露無疑.

(3)課件制作偏離了教學(xué)規(guī)律

課堂教學(xué)的實(shí)質(zhì)是教師、學(xué)生、教材、媒體之間進(jìn)行的信息交換與傳遞的過程，是諸方面共同組成的一個(gè)動態(tài)系統(tǒng).這就要求課件的設(shè)計(jì)制作者必須從新的角度去研究和探索課件的開發(fā)，通過富有創(chuàng)意的教學(xué)策略和創(chuàng)新思維，為學(xué)生營造一個(gè)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的發(fā)展空間.教學(xué)方式要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo)來選擇，不同教學(xué)媒體有機(jī)結(jié)合，優(yōu)勢互補(bǔ)，才能收到事半功倍的效果.目前有些教師不分重點(diǎn)難點(diǎn)，直接將整節(jié)課的教案或板書都搬進(jìn)課件，很少顧及到學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)規(guī)律.學(xué)生只能跟著教師或課件的思路走，沒有參與教學(xué)過程和思考問題的時(shí)間，這種課件事實(shí)上是用新的技術(shù)來進(jìn)行傳統(tǒng)教學(xué)的方式，不僅失去了運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備的意義，甚至教學(xué)效果還不如傳統(tǒng)教學(xué)方式[10].

(4)課件表現(xiàn)手法華而不實(shí)

有些教師在制作課件時(shí)精雕細(xì)琢，過分追求美觀，致使一個(gè)課件要幾個(gè)星期或幾個(gè)月才能完成，在課件中使用大量的圖片、聲音和視頻，令人目不暇接，似乎只有這樣才算有水平.表面上看激發(fā)了學(xué)生的興趣，事實(shí)上會分散學(xué)生的注意力，看似熱鬧，實(shí)則嚴(yán)重影響教學(xué)效果[11].

3.2 CAI的理論基礎(chǔ)和以學(xué)為中心的課件設(shè)計(jì)

3.2.1 CAI的理論基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)有過幾次大的演變[12].

(1)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的行為主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)在CAI的研究試驗(yàn)階段，CAI基于程序教學(xué)與計(jì)算機(jī)的結(jié)合，而程序教學(xué)是以行為主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)的.行為主義心理學(xué)認(rèn)為學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)在于刺激與反應(yīng)間形成聯(lián)結(jié).多年來以“刺激-反應(yīng)”為指導(dǎo)的、基于框面、小步驟分支程序設(shè)計(jì)一直為CAI設(shè)計(jì)和應(yīng)用的主要模式，并一直對后來CAI課件設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響.

(2)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)

隨著CAI的發(fā)展，行為主義心理學(xué)的統(tǒng)治地位逐漸讓位于認(rèn)知心理學(xué)，CAI的理論基礎(chǔ)也由行為主義轉(zhuǎn)向認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論.行為主義認(rèn)為學(xué)習(xí)起因于外界刺激的反應(yīng)，而不關(guān)心刺激引起的內(nèi)部心理過程；認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的內(nèi)部機(jī)制或內(nèi)部過程.早期的認(rèn)知學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)不是機(jī)械地形成刺激與反應(yīng)的聯(lián)結(jié)，而是形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程.通過主體對情景的頓悟而實(shí)現(xiàn)，頓悟主要依靠主體內(nèi)部的構(gòu)造作用而不是外部影響.而信息加工理論把學(xué)習(xí)過程類比為計(jì)算機(jī)的信息加工過程，即信息輸入--編碼--加工--儲存--譯碼--輸出的過程.CAI設(shè)計(jì)中，人們開始注重學(xué)習(xí)者內(nèi)部心理過程，研究學(xué)習(xí)者如何利用原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)主動地加工外部信息，把外部信息內(nèi)化為學(xué)習(xí)者的知識，從而使原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到改造和完善.

(3)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)

進(jìn)入20世紀(jì)90年代CAI成熟階段，CAI領(lǐng)域出現(xiàn)了建構(gòu)主義的理論傾向.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的基本觀點(diǎn)認(rèn)為，知識不是通過教師傳授得到的，而是學(xué)習(xí)者在一定的情景即在社會文化背景下，借助其他人(包括教師和學(xué)習(xí)伙伴)的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過建構(gòu)意義的方式而獲得.所謂建構(gòu)的意義是指：事物得到性質(zhì)、規(guī)律以及事物之間的內(nèi)在聯(lián)系.在學(xué)習(xí)過程中幫助學(xué)生建構(gòu)意義就是要幫助學(xué)生對當(dāng)前學(xué)習(xí)內(nèi)容所反映的事物的性質(zhì)、規(guī)律以及該事物與其他事物之間的內(nèi)在聯(lián)系達(dá)到較深刻的理解.

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，它不僅要求學(xué)生由外部刺激的被動接受者和知識的灌輸對象轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒓庸さ闹黧w、知識意義的主動建構(gòu)者，而且要求教師要由知識的傳授者、灌輸者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動建構(gòu)意義的幫助者、促進(jìn)者.這就意味著教師應(yīng)當(dāng)在教學(xué)過程中采用全新的教學(xué)模式(徹底摒棄以教師為中心，強(qiáng)調(diào)知識傳授，把學(xué)生當(dāng)作知識灌輸對象的傳統(tǒng)教學(xué)模式)、全新的教學(xué)方法和全新的教學(xué)設(shè)計(jì)思想，因而必然要對傳統(tǒng)的教學(xué)理論、教學(xué)觀念提出挑戰(zhàn)，從而在形成新的學(xué)習(xí)理論——建構(gòu)主意學(xué)習(xí)理論的同時(shí)，也逐步形成了與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境相適應(yīng)的新一代教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)設(shè)計(jì)思想.

CAI理論基礎(chǔ)不僅強(qiáng)調(diào)要以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論作為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的理論基礎(chǔ)，而且也強(qiáng)調(diào)要以建構(gòu)主義的教學(xué)理論作為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的理論基礎(chǔ).

(4)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的人本主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)

人本主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是人固有能量的自我實(shí)現(xiàn)，由個(gè)人自主發(fā)起的、使個(gè)人整體投入其中并全面變化的活動，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)中的情感因素，提倡“開放式”教學(xué).以人本主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，CAI設(shè)計(jì)中要充分考慮學(xué)習(xí)者的主體位置，讓學(xué)習(xí)者主動參與，自動自發(fā)學(xué)習(xí)，給予學(xué)習(xí)者適當(dāng)?shù)幕顒涌臻g和展示其優(yōu)點(diǎn)且享受成功的機(jī)會，促進(jìn)學(xué)生“學(xué)會學(xué)習(xí)”.

3.2.2 以學(xué)為中心的課件設(shè)計(jì)

由于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，認(rèn)為學(xué)生是認(rèn)知的主體，是知識意義的主動建構(gòu)者；教師只對學(xué)生的意義建構(gòu)起幫助和促進(jìn)作用，并不要求教師直接向?qū)W生傳授和灌輸知識.可見，在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下，教師和學(xué)生的地位、作用和傳統(tǒng)教學(xué)相比已發(fā)生很大的變化.相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)理論與傳統(tǒng)教學(xué)相比也有很大不同，對于CAI課件制作來說，以學(xué)為中心的課件設(shè)計(jì)應(yīng)從以下幾個(gè)方面努力：

(1)要在學(xué)習(xí)過程中充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，要能體現(xiàn)出學(xué)生的首創(chuàng)精神.

(2)要讓學(xué)生有多種機(jī)會在不同的情景下去應(yīng)用他們所學(xué)的知識.

(3)要讓學(xué)生能根據(jù)自身行動的反饋信息來形成對客觀事物的認(rèn)識和解決實(shí)際問題的方案(實(shí)現(xiàn)自我反饋).

3.3 物理課件制作中應(yīng)遵循的設(shè)計(jì)原則

(1)界面元素的清晰性原則

學(xué)習(xí)始于學(xué)習(xí)者對環(huán)境中刺激的注意和感知，界面元素的聲、光、行、色等刺激，僅是環(huán)境刺激中的一部分，而元素之間的刺激也在相互競爭.根據(jù)認(rèn)知的信息加工理論，在攜帶信息的眾多刺激中，只有一部分能被注意并有效感知，得到進(jìn)一步加工.因此界面設(shè)計(jì)的首要問題是如何引導(dǎo)學(xué)習(xí)者注意信息顯示中與學(xué)習(xí)相關(guān)性更大的方面，而不要太關(guān)注不大相關(guān)的方面，使感知效率最大化.界面元素的清晰性原則就是要恰當(dāng)處理界面元素的樣式特征及元素之間的相對關(guān)系，保證學(xué)習(xí)者清楚準(zhǔn)確地感知界面元素，注意到重要信息.具體要求比如，在背景中突出主體，進(jìn)行簡約化處理，吸引和保持注意，考慮個(gè)體因素等.

(2)操作的流暢性原則

操作的流暢性原則，是要求界面元素及其在空間和時(shí)間上的安排，符合學(xué)習(xí)者操作的規(guī)律，使界面操作簡捷、自然、舒適.具體要求如界面一致、外觀簡潔等.課件的界面具有一致的元素、樣式、布局、控制、風(fēng)格，并且相對固定，能使學(xué)習(xí)者很快適應(yīng)界面，免除了注意和識別新界面的心理過程，避免對界面操作不必要的記憶；外觀簡潔，可使學(xué)習(xí)者集中注意必要的信息，減輕觀察和記憶的負(fù)擔(dān).

(3)外觀的藝術(shù)性原則

課件制作首先是一個(gè)技術(shù)運(yùn)用的結(jié)果，然后才可以看作一件藝術(shù)作品.學(xué)習(xí)者在使用課件的過程中，因?qū)W習(xí)活動的完美性和界面操作的流暢性，以及對界面的感知中產(chǎn)生愉悅.界面外觀的藝術(shù)設(shè)計(jì)是以課件的教學(xué)性和界面操作的流暢性為前提的.貫徹藝術(shù)性原則，具體要求比如視覺元素有變化、視覺元素要和諧、視覺元素有秩序等.

(4)激勵學(xué)習(xí)者參與的原則

在認(rèn)知活動中，學(xué)習(xí)者是信息加工的主體，是知識意義的主動建構(gòu)者，只有學(xué)習(xí)者積極主動地投入，學(xué)習(xí)才可能發(fā)生，外部學(xué)習(xí)條件才能起到應(yīng)有的作用.激勵學(xué)習(xí)者參與的原則是遵循認(rèn)知學(xué)習(xí)規(guī)律，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)教學(xué)課件的內(nèi)容和形式，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者主動與學(xué)習(xí)內(nèi)容交互，參與學(xué)習(xí)活動控制，最大限度地投入時(shí)間和精力.

(5)引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)的原則

自主學(xué)習(xí)是相對于教師指導(dǎo)為主的學(xué)習(xí).自主學(xué)習(xí)比較多地體現(xiàn)了建構(gòu)主義的主張，也包括認(rèn)知主義所倡導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)思想.在教師與學(xué)習(xí)者面對面的教學(xué)中，教師為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)自主學(xué)習(xí)環(huán)境，提出學(xué)習(xí)任務(wù)，作為學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、幫助者，作為學(xué)習(xí)者的伙伴.課堂教學(xué)軟件設(shè)計(jì)者相當(dāng)于教師的角色，引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)的原則是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)設(shè)自主學(xué)習(xí)情境，提供學(xué)習(xí)工具，促進(jìn)學(xué)習(xí)者對知識意義的主動建構(gòu).

3.4 制作課件應(yīng)具備的素質(zhì)

(1)計(jì)算機(jī)操作水平

要求掌握一般的操作系統(tǒng)如Windows XP，各類應(yīng)用軟件中如文檔處理的Microsoft Word2003，電子表格Excel2003，幻燈片制作及演示PowerPoint2003，圖形處理Photoshop9.0，三維渲染和動畫3DS MAX等，更重要的是熟練應(yīng)用目前較流行的各種多媒體創(chuàng)作平臺，比較著名的首推Macromedia公司(現(xiàn)為Adobe公司)的多媒體和動畫制作軟件Flash8.0及Authorware7.02，其他如幾何畫板、仿真物理實(shí)驗(yàn)室等都是各具特色的物理課件制作軟件，要制作出更精確的、交互性更強(qiáng)的課件，則可以學(xué)習(xí)如C語言編程知識等.

(2)專業(yè)水平

CAI課件要廣泛用于課堂教學(xué)之中必須保證課件的科學(xué)性；教師在教學(xué)中自由演講，適應(yīng)教學(xué)個(gè)性化的要求；課件題材要廣泛，內(nèi)容要豐富，以滿足教學(xué)不同層次的不同要求.沒有相關(guān)學(xué)科較高的專業(yè)水平，可想而知很難勝任這項(xiàng)工作.

(3)藝術(shù)修養(yǎng)

教學(xué)是一門藝術(shù)，多媒體CAI教學(xué)更是藝術(shù)之精華，要創(chuàng)作并把大量的圖片、文本、色彩、聲音、動畫、小電影等有機(jī)地組合在一起，用合理的流程進(jìn)行控制，給人以賞心悅目、簡潔流暢之感，而又不喧賓奪主，影響知識的可視性，沒有一定的審美、音樂、組織能力是不行的.例如有些教師，喜歡把界面做得太花哨，顏色和音頻過多，好像不這樣不足以顯示多媒體的魅力，這顯然是忌諱的.

3.5 課件制作的一般過程

3.5.1 計(jì)劃階段

計(jì)劃階段常常被人們忽視，然而，謹(jǐn)慎細(xì)致的計(jì)劃對于制作一個(gè)成功的課件作品來說很重要，充分的計(jì)劃能夠避免反復(fù)，在這一階段花費(fèi)的時(shí)間可以得到超值的回報(bào).

在這一階段需要做諸如以下這些工作：明確教學(xué)內(nèi)容范圍，分析學(xué)習(xí)者特征，明確限制條件，選擇和收集資源等.

(1)明確教學(xué)內(nèi)容范圍.教學(xué)內(nèi)容范圍的具體和確定程度是多種多樣的，要根據(jù)具體情況確定.

(2)分析學(xué)習(xí)者特征.成功的教學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是理解目標(biāo)群體，課件必須適于預(yù)期的學(xué)習(xí)者.教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)該是相對精確的，正如設(shè)計(jì)服裝要量體裁衣.因此設(shè)計(jì)者要仔細(xì)地界定軟件的使用者，包括潛在的使用者.

(3)明確限制條件.制作者應(yīng)該清楚課件設(shè)計(jì)與制作的工作條件，以及課件使用的限制因素，包括計(jì)算機(jī)軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)、音頻和視頻設(shè)備等.

(4)選擇和收集資源.選擇和收集所需的資源，包括基本的信息資源和制作的輔助材料，如與學(xué)科內(nèi)容相關(guān)的資源、與教學(xué)設(shè)計(jì)和制作有關(guān)的資源、與制作技術(shù)有關(guān)的資源.

3.5.2 設(shè)計(jì)階段

在設(shè)計(jì)階段，要分析教學(xué)內(nèi)容，確定課件的內(nèi)容，明確教學(xué)目標(biāo)，確定課件的結(jié)構(gòu)，創(chuàng)作流程圖等.

3.5.3 制作過程

制作階段把設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂薪虒W(xué)性的運(yùn)行流暢的程序，包括所有圖像、音頻、視頻等素材的制作，必要的程序編制，把素材集成到程序中使教學(xué)課件程序能正常運(yùn)行.在制作階段的最后還需要對課件進(jìn)行測試和總結(jié)性評價(jià).

這一過程主要工作有：準(zhǔn)備文本材料，創(chuàng)作圖像和動畫，制作視頻和音頻，制定布局和顏色規(guī)格，使用軟件進(jìn)行集成，測試與修改，總結(jié)評價(jià)完成課件.

4 合理且高效地利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)作為一種現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)，它有著傳統(tǒng)教學(xué)手段不可替代的優(yōu)點(diǎn)，如形象、生動、直觀等.合理地開發(fā)和運(yùn)用CAI課件教學(xué)，能增強(qiáng)學(xué)習(xí)的時(shí)效性，擴(kuò)大知識含量，營造課堂情境，優(yōu)化課堂教學(xué)，提高課堂學(xué)習(xí)效率，使學(xué)生學(xué)習(xí)潛能得以開發(fā)、個(gè)性得到充分發(fā)展.

通過CAI課件教學(xué)雖然可以給學(xué)生提供豐富多彩的信息，但這些都是間接經(jīng)驗(yàn)，是別人做好讓學(xué)生看和聽的，有些信息的真實(shí)性會受到懷疑.它畢竟只是一種輔助教學(xué)手段，若使用不當(dāng)，就會適得其反.基于多媒體CAI技術(shù)的物理教學(xué)，既對傳統(tǒng)的教學(xué)模式提出了挑戰(zhàn)，也對廣大物理教師提出了更高的要求，只有把計(jì)算機(jī)技術(shù)與物理學(xué)科的特點(diǎn)充分結(jié)合起來，才能充分發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)在物理教學(xué)中的作用，才能真正起到提高物理教學(xué)水平的作用.

1 秦允豪.熱學(xué).北京：高等教育出版社，1999

2 汪志誠.熱力學(xué) 統(tǒng)計(jì)物理.北京：高等教育出版社，2003

3 潘天士.課件制作理論與技巧.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004

4 皮連生.教育心理學(xué).上海：上海教育出版社,2004

5 莫雷.教育心理學(xué).廣州：廣東高等教育出版社,2002

6 陳貞波,孫維君,趙文玲.多媒體CAI課件制作技術(shù)教程.北京：科學(xué)出版社，2006

7 張軍征.多媒體教學(xué)軟件設(shè)計(jì)原理與方法.北京：科學(xué)出版社，2007

8 潘林峰.大學(xué)物理CAI課件的設(shè)計(jì)與制作.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2005，15(23)：234～235

9 賀小光，鐘鳳蘭.熱學(xué)多媒體課件的設(shè)計(jì)與制作.長春師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，25(2):25～27

10董紅斌.現(xiàn)代教育技術(shù)教程.北京：中國水利水電出版社,2005

11Sham Bhangal著.Flash MX 2004全攻略.卜照斌,譯.北京：電子工業(yè)出版社, 2004

12Joey Lott & Robert Reinhardt著.Flash 8 ActionScript寶典.路川, 胡欣杰,譯.北京：電子工業(yè)出版社, 2006

Practice and Experience on Designing CAI Courseware of Thermotics

Kong Hongyan Sun Hongke

(College of Physics and Information Technology, Shaanxi Normal University, Xi′an, Shaanxi 710119)

In this paper, the characteristics of physics courseware are analyzed. On this basis, furtherly combined with “Joule-Thomson effect” courseware design practice, the correct concept and the scientific principle of design, the law of physics teaching, making method and skill for the physics courseware are pointed out. At last, the general process of making the physics courseware is summed up.

courseware; theoretical basis; design principles; working process

*2014年陜西省精品資源共享課程項(xiàng)目和陜西師范大學(xué)科研啟動項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號：1110010628

孔紅艷(1974- )，女，博士，副教授，研究方向?yàn)槟蹜B(tài)物理和計(jì)算物理.

2017-01-07)