计算机多媒体软件在物理教学中的应用及其制作.docx
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计算机多媒体软件在物理教学中的应用及其制作
基于课堂教学的物理多媒体课件辅助模式的思考
第一节、课件概述
课件究竟是怎样的一种形式?
其内容和功能如何考虑?
在素质教育、创新教育理论指导下,基于建构主义学习理论的自主创新性学习模式中究竞处于辅助还是必需的地位?
诸如此类的问题伴随着信息技术与学习方式的变革一下摆在了我们面前。
本文结合有关现代教育理论与信息技术运用成果,总结长期教学实践经验,论述了多媒体课件用于现代课堂教学的新思路。
第二节、传统教学模式的基本过程及其弊端
一、把教育纳入知识经济的结构之中。
知识经济是“以知识为基础的经济”。
它是指以现代科学技术为核心的、建立在知识和信息的生产、储存、消费之上的经济。
知识经济是人类社会继农业经济、工业经济之后的又一种新型经济形态。
在这个社会中,推动社会发展的主要动力不是土地和资本,也不是劳动力,而是知识,是人的素质。
传统教育从来没有将教育视为社会再生产体系中的一个重要环节,而处于知识经济时代的现代教育则必须把教育纳入知识经济的结构之中,要像物质生产一样,从“投入”和“产出比”的角度来看待教育。
现代化的教育观认为,教育能生产出人的劳动能力和创新能力,是知识经济社会结构的必要组成部分。
二、传统教学的基本过程
传统教学的基本过程是一个循环过程,在整个过程中教师的作用是发送和评价。
在教学过程的发送阶段,传统上是教师面对学生进行活动。
首先是教师对教学内容进行加工处理,并把教学信息通过语言、板书和某种辅助工具呈现给学生,学生通过感官、接受信息并加以理解,产生所谓的传授反映。
为了确定学生是否真正理解内容,教师会提问或让学生解决实际问题,这称为构成反映。
为了了解学生对所学内容的理解和掌握程度,要对学生的反映进行诊断和评价,也就是通过作业、单元测试、期中、期末测试,通过评价及时发现问题,并予以纠正,同教学目标进行比较,以便了解教学目标的实现程度。
这种评价主要反映学生的学习情况与教学目标的差距。
但是,只凭这种循环过程的内容传递是不够的,因为教学中教师将诊断和评价的结果很难及时反馈给每个学生,学生多处于被动接受知识的状态,抑制了学生的主动性和创造性,不利于培养学生独立解决问题的能力和实践能力,不利于激发学生的学习兴趣。
因此可以说:
传统教学以教师、书本、课堂为中心,基本方法是教师在课堂上讲解。
主要借助书本、教师的语言和板书这些比较单一的媒体实施。
而学生则是靠眼看、耳听、手记等方式被动“接受”这样教师讲解的内容不能给学生以变化、动感,而且,束缚了学生的主观能动作用和自我发挥、自我创造精神。
以现代教育理论为核心利用计算机多媒体课件辅助物理课堂教学是突破传统教学的一个重要手段。
这里所说的辅助教学,并不是说它只能处于辅助地位,主要是我们的条件还不可能达到取代传统教学的地步,我们使用它的目的是充分发挥其优来提高教学质量。
所以对多媒体课件制作提出一个严峻的问题就是如何突破传统教学,势,提高教学质量。
现代教育观念认为:
学生只有在现代教育技术营造的教育环境中学习,各种感官被充分调动起来,思维活跃,更能积极地参与到教学过程中,大大提高了学习的兴趣和效率,同时,计算机辅助教学有助于克服传统班级授课的“工业化”教学模式,为因材施教、实施教学个别化、突出学生的主体地位提供了较理想的技术手段。
第三节建构主义教学理论与现代课堂教学模式
一、现状分析
现在全国上下都在主张素质教育,素质教育改革的根本在于教育理论、教育模式的更新。
多媒体教学作为一种新时代的代表性的教学手段,理应适应这种教育改革,然而,现实却未尽然,我国的教育受行为主义理论影响太深,认为教师任务只是提供外部刺激,而学生成为被动灌输的对象,这种理论体现在多媒体教学上也只是一种教学工具的改变,利用多媒体技术的丰富的表现能力,加进更多形式的刺激来加快对学生的知识灌输,也就是说利用计算机技术只是改变了教师对知识的“注入”方式和速度,而没有真正改变教师和学生的地位。
课堂教学中如果我们忘记了学生是有主观能动性、有创造性思维的活生生的人的话,将是一种更大的悲哀。
大多数学校多媒体教学的现状多表现在:
会作课件的不会教学,会教学的不会作课件,脚本设计者与课件制作者脱离开来,并且相互之间缺乏沟通。
市场上现在销售的有些辅助学生学习的“某某电子课堂”“某某家庭教师”之类的产品,皆是电脑工作人员“想当然”的课堂教学过程,次要的声音和图像占据较大的容量,真正能帮助学生理解和复习知识的内容并不多,甚至根本和教师实际的教学过程和学生的认知水平和认知规律脱离开来,忽视了学生的能动性,剥夺了学生的自主性,所以这些辅助学生学习用的“资料”根本起不到真正的预想效果。
二、教育理论——建构主义学习
建构主义认为,知识不是通过教师传授得到,而是学习者在一定的情境即社会文化背景下,学习是借助获取知识过程中其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得。
由于学习是在一定的情境即社会文化背景下,借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程,因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素或四大属性。
“情境”:
学习环境中的情境必须有利于学生对所学内容的意义建构。
这就对教学设计提出了新的要求,也就是说,在建构主义学习环境下,教学设计不仅要考虑教学目标分析,还要考虑有利于学生建构意义的情境的创设问题,并把情境创设看作是教学设计的最重要内容之一。
“协作”:
协作发生在学习过程的始终。
协作对学习资料的搜集与分析、假设的提出与验证、学习成果的评价直至意义的最终建构均有重要作用。
“会话”:
会话是协作过程中的不可缺少环节。
学习小组成员之间必须通过会话商讨如何完成规定的学习任务的计划;此外,协作学习过程也是会话过程,在此过程中,每个学习者的思维成果(智慧)为整个学习群体所共享,因此会话是达到意义建构的重要手段之一。
“意义建构”:
这是整个学习过程的最终目标。
所要建构的意义是指:
事物的性质、规律以及事物之间的内在联系。
在学习过程中帮助学生建构意义就是要帮助学生对当前学习内容所反映的事物的性质、规律以及该事物与其它事物之间的内在联系达到较深刻的理解。
这种理解在大脑中的长期存储形式就是认知过程中形成的“图式”,也就是关于当前所学内容的认知结构。
由以上所述的“学习”的含义可知,学习的质量是学习者建构意义能力的函数,而不是学习者重现教师思维过程能力的函数。
换句话说,获得知识的多少取决于学习者根据自身经验去建构有关知识的意义的能力,而不取决于学习者记忆和背诵教师讲授内容的能力。
建构主义提倡在教师指导下的、以学习者为中心的学习,也就是说,既强调学习者的认知主体作用,又不忽视教师的指导作用,教师是意义建构的帮助者、促进者,而不是知识的传授者与灌输者。
学生是信息加工的主体、是意义的主动建构者,而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象,学生应成为意义的主动建构者。
三、现代课堂教学系统模式
从素质教育、创新教育的观点出发,
运用现代教育思想、教育理论,结合
教育实践,我们构建如下的课堂教学系统模式图。
这是一个四维立体场景,即包含三个空间维度和一个特定的时间维度。
系统由教师、学生、教材和课件系统四大要素构成。
这里课件系统主要指课件及其支持课件运行的软硬件环境。
各要素有其自身的功能强项。
课件系统可参与教学过程的控制,可提供大量适宜的信息资源,提供极其方便的信息获取。
处理、表述手段,具备教师的部分教学技能,具有相对的独立性。
文字教材是教学的蓝本,其知识结构对教学过程、教学策略的设计有极大的制约作用,是学生获取系统知识的来源,在新型课堂教学系统中仍是一个极其重要的因素。
学牛群体是现代课堂教学活动的主体,是一切要素围绕的中心,借助课堂教学环境的支持,自主创新性地学习,从而提高自身多方面的素质。
教师作为学生获取知识、培养能力、人格发展的帮助者。
促进者,引导学生观察、思考、分析理解,通过师生间面对面的人际交往,帮助学生情、意、志等非智力因素及其人格因素的培育。
上述各要素相互作用,相互依存。
课堂教学系统的功能就是完成教学任务,实现学生的学习目标(认知目标。
动作技能目标、人格发展目标)。
同时要求以实施最优化的教学过程来实现系统功能。
充分利用教师、文字教材。
课件系统的突出特点,彼此取长补短,相互配合,整体协调,这是使教学过程最优化的关键。
这一系统模式体现了教育思想观念的革新,教学目标、方法、手段构成的课堂教学体系的整体性变革。
第四节:
教学环节与过程处理
课堂教学实施步骤与课件控制策略密切相关。
课堂教学活动过程即是教师的引导过程和学生的学习过程。
根据现代教育以学生为主体,教师为主导的教学原则,现代课堂教学过程模式可用图2来表示
创设情景导入
指导观察理解
引入问题导思
创作电子作品
操作实践训练
协商讨论学习
图2
课件教学活动之初最重要之处在于集中学生注意力,激发学习兴趣,引起学习动机。
实现这一导入目的的方法很多,在课件参与的现代课堂教学中,采取创设情景导入课题一法是值得我们探索的。
多媒体技术可提供极其生动、形象、富有感染力的场景,尤其是那些与问题密切相关的情景,其优美的画面、动听的声音很容易吸引学生的注意。
精练、新颖的视听材料、悬念设置,引入富有启发性的问题,诱发学生积极地思维,独立思考,使学生在掌握知识的同时,提高了其分析问题和解决问题的能力,也为学生下一步的主动探
究学习创造了一定的条件。
如:
在学习初中物理光的反射定律时用台球游戏引入课题,通过计算机给学生一个台球游戏的画面,画面上显示有一个台球案,在台球案上放一个本球(白色)和一个目标球(黑8),学生观察画面后教师提出问题:
本球先撞击台案边框的哪点后反弹回来再撞击目标球才能使目标球入袋。
这恰似一石激起千层浪,课堂气氛顿时活跃起来,学生积极主动讨论、争先恐后地发言,接着学生带着种种猜想和疑问在教师引导下开始学习光的反射知识,最后同学们利用光的反射定律的知识会很快确定本球的打击位置和角度,学生实际操作游戏命中率很高。
课件中展示的信息作为知识的表达,对学习者而言,其意义并非一目了然,针对学习者理解上的困难,教师充当的角色是指导学习者如何观察画面,如何洞悉声音背后的深刻含义,让学习者带着问题,有目的地去观察屏幕上的各种媒体信息,做到在观察中积极思维,眼、耳、脑、手多种器官并用,促进感性向理性的升华。
例如在初三物理<<摩擦起电>>一节的教学时,要解释不同的物质摩擦起电的原因,初步掌握原子的核式结构知识是必要的前提条件,教学中利用三维动画模拟原子的核式结构,首先通过观察立体的图形让学生说出原子结构中各部分的名称及带电情况,然后进一步启发学生观察几种不同物质的质子和电子的数目规律,从而解释原子呈中性的原因,并通过动画模拟电子绕核运动现象,使学生对原子的核式结构有形象化的认识。
最后通过动画模拟毛皮和橡胶摩擦、丝绸和玻璃摩擦时,由于不同物质的原子核束缚电子的能力不同,从而出现得失电子的现象(如图),学生通过一番观察和收听解说就很容易解释摩擦起电的原因了。
这种课堂结构改变了以前常用的学生阅读教材或教师语言描述的教学方法,避免了教学手段单一带来的种种弊端,达到情中悟理的效果。
操作实践是现代课堂教学活动过程中十分重要的一环,它以任务为中心,将知识学习融于任务完成的过程当中。
在教师的指导和启发下,学习者在真实或虚拟的实践环境中独立思考,收集处理信息,综合利用所学知识,进行探究发现。
同时学习者在操作实践中主动关心,积极参与,获得深刻的情感体验和心理感受,从而较好地促进情意目标地实现。
主动合作、乐于合作、善于合作是人类赖以生存和发展的社会基础,是人类个体的良好品质。
现代课堂教学,同样需要增强每位学习者的合作意识,培养他们共同学习、共同进步的精神。
通常教师可采用分发任务,分组实施讨论问题,分组学习的方法,进而探索新知,总结学习经验成果,现代信息技术提供了十分便利的合作条件,师生间、生生间可通过对话或E-mail彼此通信,探讨问题,利用网上聊天室和网上公告栏、网络新闻组等技术手段进行即时或延时的信息传送和反馈。
初中物理教学中浮力知识是教学的重点和难点,如何理解浮力的概念和浮力产生的原因是教学的重点也是难点。
教学时将学生带到机房,按3-4人分组,首先利用计算机演示日常生活中的浮力现象,然后教师指出:
“这些现象都是什么现象”学生非常容易就能回答这都是浮力现象,接着教师进一步提出问题“什么是浮力?
在水中下沉的物体是否也受到浮力的作用呢?
”在问题的驱使下同学们展开讨论并发表自己的看法,然后教师指出:
“同学们的观点是否正确呢?
下面同学们借助计算机课件以讨论的方式学习”。
学生在问题的驱使下借助计算机课件学习,教师深入学生小组中进行讨论和引导,在讨论中教师抓住物体在水中时重力减小这一现象,借助课件中动画引入浮力概念,把问题步步引向深入并诱发学生发现“浮力是液体对物体向上的作用力”这一理论,通过小组成员间的个体会话交流和小组间群体协商,纠正了学生错误认识,补充了学生的片面认识,学生对密度知识有了较深刻的理解。
利用计算机课件开展协作学习培养了学生的会话能力和合作精神,增强了学生的集体荣誉感,体现了学生的地位,它是课堂教学落实教学目标的主要手段。
在现代教育教学实践中,将创新精神、实践能力、信息素养整合在一起,渗透到各学科教学中越来越得到人们的重视。
而知识经济信息时代的课堂教学,充分发挥多媒体计算机和网络资源的优势,营造有利于学生主动发展、创新性自主学习的环境,促进学生实现意义构建,正迅速成为课堂教学改革方面的内容之一。
这种基于电子作品的教学方式对转变教育观念,促进教学模式、教学方法、教学手段、评价体系的变革同样起到巨大的推动作用,它实现了学生探究式发现自主学习、交互学习(学生与计算机之间、学生与教师之间、学生与学生之间)多样化和个性化的合作式学习,多学科交叉的问题解决式学习。
注重学生的创新意识、创新能力以及创新人格的培养,并体现出行为、作品为基础的综合性评价方式的特点。
第二章、课件类型、媒体的选择及课件的制作系统
第一节课件的类型和媒体信息的选用
信息化社会、学习化社会使得课件在现代课堂教学中所处地位日渐上升,课件已经不仅仅是作为教师教学的辅助手段存在,而是一个不可或缺的重要因素。
确定课件在课堂教学中的运用目的是开发课件首要而关键的一环。
一、课件类型。
课件类型的多样性导致课件功能呈现出多样化的特征。
下表为课件类型、各类型课件的特征、功能的比较。
课程类型
课件特征
课件功能
讲稿型
个性化
讲授、演示、示范、创设情景、提供事实等
网站型
求大、求全、求深
资源共享、资源丰富、提供前沿信息
信息资源型
适合自学、带习题、能自测
资料检索、自我评价
由表可见,多媒体课件在现代课堂教学中可提供的教学功能是极其丰富多彩的:
提供感性材料,加深学生的感知深度;提供具体经验,加深学生的理解记忆;创设问题情景,激发学生的学习动机和积极思维;演示科学原理、实验过程,示范操作;呈现动态板书;构建虚拟实验环境,提供操作实践机会;提供信息资源、信息处理手段,帮助学生实现意义构建,实现探索发现,创造性地自主学习。
作为CAI课件,并非功能越多越好,如何确定该课件特有的使用目标,是教学设计环节中十分重要的一项工作。
因此,确定课件功能时,应着力于分析文字教材的优势,弄清课件的功能强项,再相互比较,选取各要素最突出的方面加以组合,从而使各要素功能服务于总的教学目标。
在“教件”与“学件”的问题上,我认为应该选择的是便于学生学的“学件”。
多媒体辅助教学可以在哪些方面对学生的“学”产生帮助呢?
我认为主要是以下两方面:
一是学习场景的创设,利用多媒体优势设置场景,使学生能够全方位感受、多方式理解,便于难点、重点突破;二是提供学习资料,利用电脑存储大量信息资料的功能,平时注意收集各种与教学内容有关的资料,让同学课上或课后浏览,增加感性认识,拓展知识面,增强学习兴趣,帮助课堂知识的理解
二、媒体的选用。
确定课件类型后,接着考虑脚本中的内容分别采用何种媒体信息。
目前CAI课件所采用的媒体信息分为文字、图形、图像、声音、动画、视频等几种。
各种媒体信息的特征如下:
1、文本:
抽象层次比较高,需要学习者有较强的阅读理解能力,容易形成概念、理论。
2、图形、图像:
图形较抽象化,承载的信息量较少。
图像色彩丰富,层次感强,能真实地重现生活,承载的信息量大。
3、动画:
实现对事物运动、变化过程的模拟,可忽略事物运动变化过程的次要因素,动画容易收到生动、有趣的效果。
4、音频:
有利于限定和解释画面,标准的解说和动听的音乐有利于集中学生的注意力、陶冶学习者的情操,激发学习者的学习潜力。
5、视频:
视频是对现实世界的真实记录,具有表现细节的能力,适宜呈现一些学习者比较陌生的事物,承载的信息量大,具有较强的感染力,视频携带一些无关的信息,如不加以鉴别,容易成为学习者学习的干扰因素。
在CAI课件中,选择媒体信息的出发点在于明确每一媒体信息的使用目的是什么,是用于呈现事实,或创设情景,或提供示范,或用于解释原理,设疑问题,探索发现。
在课件类型的选择时要考虑知识类型、学生特征、学习目标等因素。
第二节、多媒体教学软件制作系统的构成
一、硬件
多媒体教学软件制作系统的硬件应包括以下设备:
主机及附件、视频采集卡、图像扫描仪、数码照相机、光盘刻录机。
摄像机和录像机等。
1微处理器最好使用pentiumⅢ450以上;
(2)内存至少为128M;(3)硬盘建议最好在20GB以上;(4)在windows98下支持800*600*256色的图形显示卡;(5)48X以上的CD-ROM驱动器;(6)声卡以及音箱。
声卡用于声音信号的采集。
压缩、合成及混合等处理工作。
2.视频采集卡:
视频图像采集卡是将录像机输出的模拟视频信号转换为数字视频信号,并以AVI或MPEG格式压缩存储在计算机硬盘上。
3、扫描仪:
将现有图片、照片用扫描仪转换为计算机能够处理的数字图像,还可用扫描仪借助某些软件来输入文字。
4.数码照相机:
对自然景物或教学素材拍照,并通过计算机编辑。
5.光盘刻录机:
由于多媒体教学软件数据量较大,要记录存储下来就必须使用光盘刻录机,将其存储到光盘上。
二软件
多媒体制作的软件构成我们可以分为四类:
1、操作系统:
目前常用的操作系统软件大都是microsoft的产品。
如windows98、windows2000、windowsMe、windowsXP基于网络的windowsNT系统。
2、设备驱动程序及软件:
对于视频采集卡。
扫描仪、数码相机和刻录机等设备,必须安装相应的驱动程序。
另外还要安装相应设备的应用软件才能工作。
3、媒体制作与处理软件:
多媒体节目中包含文字。
图像。
图形。
视频、音频、动画等媒体信息,因此在一个完备的制作系统中也必需安装上相应的制作处理软件。
如字处理软件word、图像处理软件Phtoshop或Phtoimpact、视频编辑软件Premiere、音频处理软件CoolEdit、二维动画制作软件Flash、三维动画制作软件3DMax、三维文字效果处理软件Cool3D等
4、多媒体集成软件
在多媒体节目制作中,需要把各种媒体信息集成到一起,最终成为供大家使用的教学软件。
目前较为流行的软件有以下几种:
AuthorwarePowerpointVisualBasicDresmweaver还有深蓝易思、课件大师等
第三节、课件论证及课件的运行环境
通过本人对计算机软件的学习结合教学实践,本人制作许多计算机多媒体课件,并应用于教学,本文介绍的两个课件是为初中物理教学制作的。
同时这两个课件均基于功能强大的Authorware软件。
一、课件论证。
Authorware是一套功能强大的多媒体编辑系统,是一种基本流程的著作工具,它以图标为基础,以流程线为结构环境,在加上丰富的函数和程序控制功能,融合了编辑系统与编辑语言的特点,它具有一下几个优点:
1、图标面向对象的创作方式
Authorware为设计者提供了直观的图标控制界面“图标——流水线”式的设计方法。
在多媒体软件中再现的每一幅画面、每一段声音、每一段视频、图像等,都作为基本的多媒体元素,用固定的图标表示,而流程线则代表了多媒体元素被演示的顺序,反映了设计者的程序走向。
因此设计者只要将各演示对象对应的图标用鼠标拖至流程线的某个位置,即完成了个演示节的连接,这种面向对象的创作方式,通过在流程线上对代表多媒体对象的各种图标的合理布局,来实现整个应用系统的制作,从而取代复杂的编程语言。
2、高效的多媒体集成环境
Authorware采用多媒体管理机制,支持多种文件格式,提供多彩的图文显示和声音播放效果,可播放多种类型的外部动画文件或视频影像文件。
利用这些功能开发者可以将声音、文字、图像、动画、数字视频等多媒体对象方便高效地集成为一个完美的多媒体系统。
3、强大的交互方式及控制结构
Authorware对交互教学具有重大贡献。
人机交互功能是评价教学及其它系统重要标准,又是程序较难实现的部分,Authorware为设计者提供了极为丰富灵活的交互方式,如自定义按钮、热键、自定义交互热区、选定或拖动对象、输入文本、下拉菜单、限时、限次等可轻松地实现各种交互效果。
在Authorware环境下,程序流程的逻辑控制也可用图标实现,,Authorware提供了可用分支结构和循环结构的分支图标,使程序中至为关键的逻辑关系处理也化为用鼠标拖动相应分支图标到流程线上,解决了非计算机专业人员编程的负担。
4、结构化程序设计手段
Authorware提供了专用的组图标,设计者可把流程线上的若干个图标划分为一组,用一个组图标表示,如此可把整个程序化为若干个模块;同时Authorware还提供了程序调用功能,可控制文件长度,优化程序运行。
5、丰富的变量、函数及标准的程序接口
Authorware内含丰富的函数和变量,为设计者提供了对数据进行采集,存储,与分析的多种手段,各种函数和控制结构多种配合,可极大地发挥Authorware的潜在功能。
Authorware同时提供了标准的程序接口,能够实现对数据库的管理,允许自行定义代码,实现动态链接与嵌入,充分提高了编程的能力。
6、脱离开发工具独立运行
Authorware的产品最终可以脱离环境独立运行。
Authorware可以提供两种脱离方式,一是制作出可以在WINDOWS下运行的可执行程序,;二是制作成播放文件,并随着Authorware提供的播放器,也可独立运行。
二、运行环境及学生现状分析
1、硬件环境:
最低要求PentiumCPU、64M内存、200M硬盘空间、鼠标、CD-ROM、声卡、音箱。
软件环境:
最低要求Windows98操作系统、安装Authorware5.2软件。
2、通过初中阶段计算机技术课程的学习,学生普遍较熟练掌握基本的计算机操作技巧,完全有能力自己操作计算机学习。
通过研究,利用Authorware等软件制作服务于教学的多媒体课件在经济上、技术上、运行上都是可行的。
第四节:
教学目标和教学策略
课件分析是课件开发过程中的一个重要环节,它关系到这个课件开发的进度、效果和成败。
一、教学目标。
教学目标是学生完成本阶段学习后在知识和能力方面应达到的新的水平,它是课件教学设计的出发点,也是课件评价的依据。
《摩擦起电的原因原子结构》为九年义务教育九年级教科书(人民教育出版社)第四章第二节内容教学目标是:
知道原子的核式结构,知道中性,知道摩擦起电的原因,能用原子结构的知识解释物体的带电现象。
本课件的设计思想是完全依据教学目标,体现重点突出、难点突破方法。
学生可以以探究的方式学习,也可以小组讨论的方式协作学习。
二、教学策略。
本课件主要用于多媒体教学,所以要体现以自学为主的策略。
主要
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- 计算机 多媒体 软件 物理 教学 中的 应用 及其 制作