CAI是以計(jì)算機(jī)為主要媒介的輔助教學(xué)活動(dòng)，對(duì)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境、簡化教學(xué)內(nèi)容具有顯著作用。本文在總結(jié)CAI應(yīng)用于高中數(shù)學(xué)教學(xué)的主要優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，以凸透鏡成像章節(jié)為案例，剖析了CAI動(dòng)漫模擬實(shí)驗(yàn)的問題描述、動(dòng)畫設(shè)計(jì)以及CAI在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的拓展應(yīng)用，并從教育教學(xué)的本質(zhì)與目標(biāo)出發(fā)，提出CAI教學(xué)應(yīng)用注重實(shí)效、突出教學(xué)輔助的工具屬性，因而為高中數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化、形象化、直觀化詮釋創(chuàng)造良好條件。
關(guān)鍵詞：CAI教案；小學(xué)數(shù)學(xué)；教學(xué)應(yīng)用
1序言
化學(xué)是一門理論知識(shí)深厚、原理觀點(diǎn)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木C合性學(xué)科，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以實(shí)踐為導(dǎo)向的數(shù)學(xué)學(xué)科包含大量具象理論，在教學(xué)過程中產(chǎn)生眾多重、難點(diǎn)知識(shí)，對(duì)班主任的專業(yè)背景、知識(shí)儲(chǔ)備、教學(xué)能力具有較高要求，也推動(dòng)教學(xué)實(shí)踐從方式、工具、手段、模式等方面作出積極調(diào)整[1]。傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)以班主任的講解、演示為主導(dǎo)，對(duì)于迸發(fā)中學(xué)生主動(dòng)性、積極性作用有限，尤其是化學(xué)實(shí)驗(yàn)演示環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境不穩(wěn)定、實(shí)驗(yàn)過程無法反復(fù)呈現(xiàn)、學(xué)生參與程度低等問題未能著力解決。而CAI依托互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)工具，使數(shù)學(xué)教學(xué)成為可視化、交互性過程，幫助中學(xué)生在實(shí)踐操作中對(duì)教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生直觀、具體的認(rèn)識(shí)，因而進(jìn)一步提升數(shù)學(xué)教學(xué)的效率與水平。
2CAI應(yīng)用于高中數(shù)學(xué)教學(xué)的主要優(yōu)勢
2.1創(chuàng)設(shè)情境，調(diào)動(dòng)中學(xué)生感官
教學(xué)情境是導(dǎo)出教學(xué)內(nèi)容、強(qiáng)調(diào)教學(xué)主題的重要手段，在教育教學(xué)實(shí)踐中具有廣泛應(yīng)用。對(duì)于數(shù)學(xué)教學(xué)而言，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境是實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活充分聯(lián)接的有效方式，但怎樣使數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容以更直觀、更立體的形象呈現(xiàn)在中學(xué)生面前，一直是創(chuàng)設(shè)數(shù)學(xué)教學(xué)情境的難點(diǎn)之一。CAI依托計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，才能創(chuàng)建包含文字、聲音、圖像、動(dòng)畫、視頻等各類媒介方式的教學(xué)情境，能改變往年教學(xué)內(nèi)容靜止、單一的外在表現(xiàn)，使微觀的化學(xué)世界從不同角度實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化展示，這是掛圖、模型、幻kt板等教學(xué)手段難以達(dá)到的教學(xué)療效。與此同時(shí)，CAI所創(chuàng)設(shè)的動(dòng)態(tài)的、有聲的教學(xué)展示環(huán)境，能充分調(diào)動(dòng)中學(xué)生的視覺、聽覺，甚至能對(duì)中學(xué)生的覺得、知覺產(chǎn)生正向剌激[2]。而中學(xué)生感官在得到充分調(diào)動(dòng)的情況下，能對(duì)教學(xué)內(nèi)容形成更深刻、全面的認(rèn)知，除了有利于加深中學(xué)生的知識(shí)印象，也對(duì)中學(xué)生的知識(shí)轉(zhuǎn)化、能力遷移起到積極作用。
2.2化繁為簡，具化教學(xué)內(nèi)容
眾所周知，高中數(shù)學(xué)教學(xué)包含大量理論知識(shí)，其中不乏具象冗長的重難點(diǎn)問題，中學(xué)生借助既往知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和生活經(jīng)歷，很難對(duì)其產(chǎn)生深刻感悟，甚至未能對(duì)教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生基本認(rèn)知和正確理解。CAI應(yīng)用于學(xué)校數(shù)學(xué)教學(xué)初中物理實(shí)驗(yàn)視頻動(dòng)畫，能使具象復(fù)雜的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為容易被中學(xué)生理解和識(shí)記的抽象內(nèi)容。諸如在熱學(xué)部份，中學(xué)生對(duì)電壓的產(chǎn)生及運(yùn)動(dòng)理解深度不足，在電路模塊也容易混淆串聯(lián)、并聯(lián)相關(guān)知識(shí)，這就造成中學(xué)生難以深入理解所學(xué)內(nèi)容，更難以將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為剖析問題、解決問題的實(shí)際能力。CAI輔助教學(xué)可采用動(dòng)漫方式演示自由電荷在電力場作用下的定向聯(lián)通，因而以可視化方法探討電壓的產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)。對(duì)于串并聯(lián)電路教學(xué)而言，CAI教學(xué)不僅可借助動(dòng)漫展示不同電路聯(lián)接形式下電路特點(diǎn)以外，還可以通過對(duì)比自來水管的聯(lián)接與水流，模擬串并聯(lián)電路的工作原理與過程，進(jìn)而幫助中學(xué)生將數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容與生活中的常見事物聯(lián)系在一起，使中學(xué)生直觀、形象地感知學(xué)習(xí)內(nèi)容[3]。實(shí)際上，CAI教學(xué)應(yīng)用在將教學(xué)內(nèi)容化繁為簡、降低難度的同時(shí)，為師生節(jié)省了更多課堂教學(xué)時(shí)間，這對(duì)降低課堂知識(shí)容量、提高課堂教學(xué)效率具有積極意義。
3CAI在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用案例剖析
3.1教學(xué)案例的選擇背景
凸透鏡成像是高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的難點(diǎn)之一，隨著物距改變，所成的像也會(huì)發(fā)生大小、虛實(shí)、正倒等方面的改變。若果只借助班主任的板書、講解，很難完整呈現(xiàn)化學(xué)過程，雖然是班主任進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，也會(huì)遭到實(shí)驗(yàn)條件、進(jìn)度控制、演示環(huán)境等誘因的阻礙，難以使所有中學(xué)生確切觀察化學(xué)現(xiàn)象、深刻理解化學(xué)本質(zhì)。因此本文選定凸透鏡成像這一章節(jié)，借助CAI模擬凸透鏡成像的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，以動(dòng)漫方式展示實(shí)驗(yàn)過程，為中學(xué)生提供可完整觀察、可參與操作的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。3.2案例問題的基本描述凸透鏡成像的數(shù)學(xué)研究中，隨著物距的改變所成的像也會(huì)發(fā)生變化，且這些變化在物距達(dá)到一定數(shù)值范圍時(shí)，所成的像表現(xiàn)出顯著規(guī)律，具體成像情況見表1。在實(shí)驗(yàn)仿真模擬設(shè)計(jì)中，承襲化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究習(xí)慣，以蠟燭代表成像物體，蠟燭到透鏡的距離即為化學(xué)研究中的物距，物距變化可通過聯(lián)通蠟燭或聯(lián)通透鏡來實(shí)現(xiàn)。以表1中物距小于2倍焦距時(shí)的成像規(guī)律為例，可得出如圖1實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
3.3基于CAI交互式動(dòng)漫的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
基于CAI交互式動(dòng)漫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)際上在班主任完成前期課程剖析與動(dòng)漫設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，建立了一個(gè)可供師生共同參與的交互式模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，CAI所具備的虛擬仿真、人機(jī)交互等優(yōu)勢功能得以充分彰顯，中學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的“觀眾”角色也顯著轉(zhuǎn)變，中學(xué)生通過點(diǎn)擊、拖動(dòng)鍵盤打動(dòng)動(dòng)漫實(shí)驗(yàn)中的按鍵器件，除了可以反復(fù)模擬實(shí)驗(yàn)過程，并且能依據(jù)自身實(shí)際情況控制模擬實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度，這無疑為中學(xué)生提供了充分參與化學(xué)教學(xué)、深化知識(shí)理解的良好機(jī)會(huì)[4]。在凸透鏡成像CAI交互式動(dòng)漫模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，班主任與中學(xué)生雖共同參與教學(xué)過程，但兩者的工作付出、參與環(huán)節(jié)顯著不同，這也與班主任和中學(xué)生間的參與目的、身份背景、能力水平等差別密切相關(guān)。其中，班主任主要負(fù)責(zé)模擬實(shí)驗(yàn)的動(dòng)漫設(shè)計(jì)過程。班主任在深入剖析教學(xué)課題、規(guī)劃動(dòng)漫設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，需重點(diǎn)制做動(dòng)漫器件和設(shè)置條件控制句子。其中制做動(dòng)漫器件既要插入透鏡、蠟燭等實(shí)驗(yàn)工具要素，又要設(shè)置課前導(dǎo)讀、過程操作、實(shí)驗(yàn)推論等內(nèi)容模塊。條件控制句子主要針對(duì)焦距、物距、成像變化等內(nèi)容展開，可借助多媒體動(dòng)漫制做軟件內(nèi)嵌的語言腳本功能完成，主要目的在于真正使模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)”表達(dá)，像本文中的凸透鏡成像編撰條件控制句子，就是為了表現(xiàn)出隨著物距變化蠟燭成像的變化表現(xiàn)。對(duì)于中學(xué)生而言，可在班主任設(shè)計(jì)好的動(dòng)漫實(shí)驗(yàn)?zāi)_本上，通過拖動(dòng)鍵盤或蠟燭來改變物距，從而觀察成像變化、總締結(jié)像規(guī)律，并對(duì)比班主任講義的外置推論，進(jìn)一步驗(yàn)證自身的實(shí)驗(yàn)總結(jié)。所以基于CAI的交互式模擬實(shí)驗(yàn)以師生共同參與為基礎(chǔ)，其基本流程如圖2所示。
3.4CAI在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用拓展
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，CAI在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用得以同步拓展和優(yōu)化，CAI教案設(shè)計(jì)所憑著的技術(shù)與手段也在發(fā)生改變，并逐漸趨向多元化和立體化，能為廣大班主任提供更豐富、更方便的教學(xué)設(shè)計(jì)選擇[5]。就CAI教案設(shè)計(jì)所依托的軟件平臺(tái)來講，班主任可依照教學(xué)內(nèi)容和表現(xiàn)需求選擇不同的講義開發(fā)方式和軟件平臺(tái)。首先，班主任可選擇現(xiàn)成的講義制做工具。例如教案制做工具中應(yīng)用較為廣泛的，基于圖標(biāo)的創(chuàng)作方法促使講義制做過程清晰有序、連貫流暢，普通講義制做只需對(duì)基礎(chǔ)圖標(biāo)進(jìn)行拖拽、設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)，無需過多編程操作對(duì)于廣大班主任而言無疑是簡捷而高效的選擇。這種講義制做工具還有、與Flash、等，雖然這類講義制做工具操作簡單、易于上手，具有較為廣泛的使用基礎(chǔ)，但講義方式乏味、即時(shí)性不足、集成功能較弱、交互性較差等問題比較突出，在教學(xué)設(shè)計(jì)與應(yīng)用過程中存在眾多阻礙。其次，班主任可以使用程序語言編撰講義。時(shí)代發(fā)展之下，計(jì)算機(jī)編程語言不斷推陳出新、更新迭代，當(dāng)前使用廣泛、表現(xiàn)出眾的計(jì)算機(jī)編程語言有C語言、java、C++、php等，其訪問插口便捷、數(shù)據(jù)處理能力突出、安全性與通用性良好等優(yōu)勢，高度契合化學(xué)講義開發(fā)對(duì)真實(shí)性、原理性、即時(shí)性的要求，非常是在模擬實(shí)驗(yàn)原理、還原實(shí)驗(yàn)過程等方面的表現(xiàn)，是通常講義工具無法企及的高度。不過語言編程專業(yè)性高、開發(fā)周期長，對(duì)計(jì)算機(jī)能力通常的非專業(yè)教師群體而言，開發(fā)應(yīng)用難度極大。
4CAI在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用思索
4.1講義開發(fā)注重實(shí)效
CAI教案應(yīng)用于學(xué)校數(shù)學(xué)教學(xué)，多樣化的媒介手段和立體化的感官剌激，極大程度地豐富了教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方式，有利于推進(jìn)中學(xué)生知識(shí)印象、優(yōu)化知識(shí)體系脈絡(luò)。不過在CAI教學(xué)應(yīng)用的實(shí)踐過程中，以新穎生動(dòng)的表現(xiàn)方式提升中學(xué)生注意、刺激中學(xué)生感官無可厚非，若忽略了教育教學(xué)的目標(biāo)與要求，使講義開發(fā)及其教學(xué)應(yīng)用深陷方式小于內(nèi)容的誤區(qū)，則極易引起教學(xué)的失衡與偏狹。所以CAI在學(xué)校數(shù)學(xué)教學(xué)的應(yīng)用中，班主任必須明晰數(shù)學(xué)教學(xué)的目標(biāo)與要求，將傳遞科學(xué)知識(shí)、提升中學(xué)生能力、塑造中學(xué)生思維作為重要追求，借此指導(dǎo)教案設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)踐。基于此，班主任選定教學(xué)素材、創(chuàng)設(shè)課題情境、模擬實(shí)驗(yàn)過程，都應(yīng)圍繞推動(dòng)教學(xué)發(fā)展、提高教學(xué)質(zhì)量展開，切勿刻意追求聯(lián)系不緊密、教學(xué)意義不足的方式化內(nèi)容，防止方式繁復(fù)的講義淡忘教學(xué)重點(diǎn)、分散中學(xué)生學(xué)習(xí)注意，確保教學(xué)講義與教學(xué)內(nèi)容相協(xié)調(diào)，與教學(xué)策略相補(bǔ)充[6]。
4.2深入掌握工具屬性
盡管CAI在學(xué)校數(shù)學(xué)教學(xué)中具有較為寬廣的應(yīng)用空間和良好的應(yīng)用表現(xiàn)，但CAI的教學(xué)應(yīng)用其目的在于輔助、優(yōu)化、推動(dòng)教學(xué)實(shí)踐，而非替代傳統(tǒng)教學(xué)方式、顛覆既有教學(xué)思維。從本質(zhì)來看初中物理實(shí)驗(yàn)視頻動(dòng)畫，CAI講義與傳統(tǒng)的板書、掛圖、幻kt板等教學(xué)載體一樣，都是服務(wù)于教學(xué)工作、服務(wù)于廣大師生的教學(xué)工具，在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用CAI教案并不意味著須要完全摒除傳統(tǒng)教學(xué)媒介，更不代表CAI講義的模擬實(shí)驗(yàn)可以取代演示實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)存在眾多不足和限制，但演示實(shí)驗(yàn)作為課堂教學(xué)的重要組成部份，能在班主任的啟發(fā)與引導(dǎo)下，幫助中學(xué)生盡早完善知識(shí)聯(lián)接、進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，都對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象和過程產(chǎn)生正確認(rèn)知[7]。班主任在演示實(shí)驗(yàn)過程中，輔之以講解、提問、討論互動(dòng)等教學(xué)互動(dòng)，對(duì)迸發(fā)中學(xué)生興趣、提高中學(xué)生注意、啟迪中學(xué)生思維具有積極意義，這是CAI講義模擬實(shí)驗(yàn)未能完全達(dá)到的療效。所以CAI應(yīng)用于學(xué)校數(shù)學(xué)教學(xué)，應(yīng)以教學(xué)工具的角色而存在，充分發(fā)揮教學(xué)補(bǔ)充作用。
5結(jié)語
綜上所述，CAI應(yīng)用于學(xué)校數(shù)學(xué)教學(xué)對(duì)教學(xué)發(fā)展和中學(xué)生教學(xué)都具有積極作用，廣大班主任理應(yīng)提升計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平、整合專業(yè)知識(shí)技能，選擇符合自身實(shí)際能力和教學(xué)目標(biāo)要求的工具平臺(tái)，著重推動(dòng)高效率、高質(zhì)量CAI教學(xué)開發(fā)。與此同時(shí)，班主任也要牢牢掌握教育教學(xué)的本質(zhì)與原則，合理借助現(xiàn)代媒體的教育優(yōu)勢，防止教學(xué)實(shí)踐華而不實(shí)、本末倒置。
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