讲座：关于计算机辅助教学
 
紫琅中学    吴建国
 
一、从一些具体实例看计算机辅助教学的优势
例如:北京金洪恩公司制作的《小船过河》、《平抛运动》、《布朗运动》、《测定折射率》。（见中国园丁网http://www.teacher.edu.cn/）
台湾王建忍老师制作的《直流电动机》（转载于http://sq.k12.com.cn/~haina/g/moto.swf)。
一般学生在初中物理中学习直流电动机这个课题以后，隔不了多长时间印象就会模糊起来.利用《直流电动机》这个课件，学生只要知道电流方向改变时电磁铁磁极会改变，就能真切地理解直流电动机的工作.课件还清楚地表现了集电环的两个缺口的连线与电枢平行时电动机能正常工作,垂直时不能正常工作. 
笔者制作的《摩擦力》、《人造地球卫星》、《高竿上的小球》、《“珠子”横波》、《气体纵波》、《电磁振荡》、《日食》、《虹》。
虹霓现象是很吸引人的，但虹的形成的理论相当复杂，在一本美国人写的大学物理教科书(H.E.怀特著，黄愚译，《现代大专物理学》，科学出版社，1988）上，比较完整地描述了虹的形成的理论──虹的形成与全反射毫无关系。由于这个问题的复杂性，作为印刷教材,大学生可能读懂,而高中学生读起来就很吃力了。《虹》这个课件有动画，也有静止画面，比较漂亮，容易激起高中学生的兴趣，看了以后，获得一个初步的理解是完全可能的。
电磁振荡的周期都是很短的，不大可能通过真实的实验，帮助学生建立电磁振荡的直观印象。我做了一个课件，用动画表现LC电路中的电磁振荡：周期设置为20秒钟，观者可以看出电场强度怎么变化，磁感强度怎么变化，极板上电量怎么变化，导线上自由电子定向移动的速度怎么变化。
前面谈到的都是利用图画和动画更生动地表现教学内容，没有提到具有及时反馈功能的练习软件。可以相信,这种练习软件编得好的话，能够极大地提高基础知识的学习效率。

二、计算机辅助教学的形式
1.播放静态画面和动画。这种方式比光学投影仪的效果要好一些，甚至好得多，因此能提高课堂教学的效果。
2.使用考试题库。根据介绍，在美国的一所小学，教师上课的时候，学生可随便终止听讲，坐到计算机前，调出一份随机组合的试卷，完成某一单元的测验；如自己对成绩不满意，可另选时间再考。
3.使用练习软件。据介绍，在小学语文识字教学中，历来有200多个疑难汉字。到了期末考试总还有15%到20%的学生会写错这类疑难字。为了解决这个问题，有人设计了让学生通过计算机实现自我反馈的自主学习方式。这个过程完全由学生自己主动进行，无须教师介入。几百所试验校的实践证明，用了这种自主学习方式之后，期末测试，几乎百分之百的学生都能掌握这类疑难字。
4.在学校网络教室，学生通过任课教师指定的课件，来学习某一课题的内容。每个学生在自己的电脑上播放课件，进度由各人自己掌握。这种课件包含较多的静止画面和动画，包含例题，包含练习，包含测试。
5.学生利用互联网完成本校老师或校外教育机构的研究人员提出的研究性作业。
6.学生在家里利用有关内容的光盘，学习或复习。
7.学生在家里利用远程教育机构提供的教师讲演实录或多媒体软件来学习或复习。通过电子邮件和电子论坛获得帮助和参加讨论。美国现在已经有150万人选择在家上学。

三、计算机辅助教学的前景
计算机作为一种工具，可以用来实现以前无法实现或者需要耗费太多时间与精力才能实现的教育效果。
英国教育部的一份研究表明，在一般课堂条件下成绩不佳的学生尤其可以从信息技术中获益。早先有人曾指责政府对学校信息技术投入的10亿英镑收效不多，这份研究可以给英国政府一些安慰。 
计算机所提供的互动教学方式可以帮助在传统体制下学习吃力的学生。而且，计算机学习程序可以帮助那些学习数学和阅读吃力、并对自己取得好成绩不报希望的学生提高学习兴趣。 
许多计算机程序采用计算机游戏来教授阅读和数学概念，可以帮助注意力不集中的学生。
新技术把教师从大量重复性教育活动中解放出来，将创造力献给更具挑战性和个性化的师生交往与共同探索之中。正如一位教师所言：“新技术使我保持了作为一名教师的热情，但我现在同以前不一样，现在我是指导学生，他们自己把握着自己的教育，创造他们自己的知识，用他们自己的创造力去研究并向他人表达信息。”
美国一位四年级的老师在总结中这样写道：“学生毫不厌烦在计算机上工作，他们实际上是要求多做一些事情，在以往的教学经历中，我很少看到学生主动要求做额外的作业。”过去人们经常担心：学生整天跟计算机打交道，会因缺少和同伴的交往而变得孤独。实验得出的结论却完全相反：运用新技术的自主学习比传统课堂讲授更能促进学生之间的交流与合作。
目前国内的网上教学，基本上是把黑板搬到了网上，对学生的吸引力还不大。但前景是非常诱人的。
世界各地的优秀教师或专家可以从不同的角度提供相同知识的学习素材和教学指导，任何人可以在任何地点通过网络访问，形成“多对多”的教学方式。在这种情况下，学习者在时间上和内容上有了充分的选择余地，自主学习成为必然。 
在传统的课堂教学中，大多数教师没有机会和班级中的每个学生进行充分的交流，也有很多学生因为种种原因，不敢和教师进行面对面交流。E－Learning却改变了这一切。在互联网上，学习者不仅可以从网上下载教师的讲义、作业和其他有关的参考资料，而且可以向远在千万里之外的教师提问，与网上的其他同学讨论和评价在课堂上所学的知识，从而调动了学习的积极性。 
而互联网使因材施教成为可能，学习变成一个大规模的各取所需的过程，个性化的学习得以真正实现。在互联网上，没有统一的教材，没有统一的进度。每一位学习者都可以根据自己的学习特点，在自己方便的时间从互联网上自由地选择适合的学习资源，按照适合于自己的方式和速度进行学习。 
有一位主管教育的领导人讲过：“从宏观上估计，很可能基础教育里的所有难题，都会形成一个网,学生只要会用，问题就解决得很快。我有英语的问题，也可以进这个网；我有数理化的问题也进这个网；我有什么问题，用这个网要比从学校里得到的那些解决问题的办法还要多，因为显然这个网是全国的智慧甚至全世界的智慧。”
桑新民教授在一篇文章中有这样一段话：“现代远程教育的发展必将对我国现行学校教育信息化的历史进程产生极其重要的影响，这种全新的教育模式将会推动现代教育技术的普及，不断增加教育活动中的高科技含量，使教育行业完成从劳动密集型向资本、技术、智力密集型行业的历史性转变，彻底改变千百年来以教师讲授、课堂灌输为基础，劳动强度大、效率低的传统教育教学模式。只有这样，才能从根本上落实教育的战略地位，解放教师的生产力和师生的创造力，也只有这样，才能真正使教师的岗位不仅成为令人尊敬的职业，而且成为令人羡慕的职业。”
美国人埃瑟·戴森在一篇题为“网络能为教育做些什么？”的文章中写道：网络将使父母和孩子不必再为本地学校发愁，只要根据个人的喜好选择一家“虚拟学校”登记入学就可以了。由于现代电子奇迹的出现，一个好的教师可以教上千人。更好的是，儿童可以进行自我教育，在网上一页一页地浏览信息，与其他同龄人分享主意，与专家直接交谈。实际上，只要儿童有足够的动力，网络可以成为他们的自学工具。从长远来看，随着教师和其他人不断地向网上输送信息，网上的教育资源有可能大大增加。任何人在任何地方都可以通过网络学到最好的课程，听到最好的演讲，获得最好的学习材料。从经过认可的学校获得文凭可能并不那么重要，人们将能通过自学完成大部分课程，并在模拟课堂上展示自己的特长。　　
美国《未来学家》双月刊一篇题为“技术重塑学校”的文中写到：将来的教育在很大程度上将围绕计算机展开。计算机将使过去只有富人才能获得的个性化教育成为可能。所有学生都可以针对自己的需要，学习方式，学习进度和特点以及以前功课的成绩选择课程。事实上，计算机技术使我们有可能首次实现向全世界的学生推广“个性化”和“主动性实践教学”的进步教育理念。

四、关于课件开发。
国内中小学课件制作的存在问题：低水平重复；存在许多空白；引导学生探索的课件少；供学生独立使用的课件少；有些课件运行的平台是不大可能普及的平台。其中低水平重复是最大的问题。原因：教师中有意通过认真的长期的准备成长为专业作者的很少；刚开始工作的教师缺乏教学经验；对教材的理解不够深入，常常误解或拘泥于印刷的教材；难得看到国外教学软件，缺乏可以效仿的榜样，缺乏有效的指导。争取获奖似乎是唯一的驱动，而有些部门的评奖标准，评奖人的趣味，容易引导教师急于求成，短期内学习很多的著作软件、工具软件，最后一种软件也不精通。
著作软件、工具软件的选用：著作软件、工具软件是没有国界的。使用功能强的不断升级的著作软件，更有希望作出有竞争力的课件，有利于作者创作能力的长足进步。
演示型与交互型课件：演示型课件的制作对作者应用计算机编程语言的要求不高；交互型课件可以引导学生探索；与国外相比，国内的课件演示型的数量大，交互型的数量少。但不能因此而小看演示型课件及其制作。目前演示型课件的存在问题，不是这种课件类型落后、低级，而是作品总体质量偏低。
应当提倡制作一些微型课件。目前参加评比的课件往往包含一堂课的内容，其设计与作者教学思想有关，与教材有关，与学生情况有关，因此即使是获奖作品，别的老师也不一定觉得适用于自己的班级。有些课件的制作中，应用了好几种著作软件，开发难度大，耗费时间多。对于物理学科来说，一个微型课件可以是一组有用的图画，可以是一段动画。编制微型课件的好处是：1.微型课件便于在目前形式的课堂教学中使用；2.微型课件多了，通过搭积木的方式，可以方便地组合成较大的课件；3.微型课件可以不涉及教学观点，做出来以后容易为较多的教师接受；4.制作微型课件往往只需要精通一种软件；5.一个微型课件有可能用于多个课题甚至多个学科；6.微型课件不容易过时。
课件体现教学观念。对于同一个教学课题，课堂教学有不同的做法：或灌输为主的，或启发为主的，或探究为主的，等等。对同一教学课题，计算机辅助教学课件的编制也有不同的做法。有志于开发课件的教师，必须认同先进的教育观念。
制作课件如同编写教科书，应当对课件涉及的课题做深入的研究。在学习图像和动画软件之前，一般人都觉得做一个好的图片和动画是很难的，以至于一些很有教学经验的教师尚未准备进入这个领域。实际上做微型软件一般只需要熟悉一两种著作软件，这种面向对象的编程方式，难度不超过电动力学那样的课程。在熟悉了著作软件以后，软件的质量就取决于过去的教学经验和教学研究的积累。所以基本上可以讲，对教学内容有深入研究的教师，在课件制作上有比较大的优势。
如果对有关的教学材料缺乏足够的了解，那么编出的课件经常会出现科学性问题。这里举几个例子：
互联网上有一个题为“日食”的课件（http://club.cyberschool.com.cn/media/index/69/rys1.html），其动画中，地球保持静止，月球中心转了大半圈，这应该意味着十几个小时过去了，那么在地球参考系中，太阳中心也应该转大半圈。但动画中太阳却没有动。
有一个题为“光的直线传播”的课件(http://gzphysics.xiloo.com/)，试图表现日食和月食现象。其表示日全食的动画给人的印象是，日全食发生的时候，地球上很广阔的范围内的人们可以同时观察到；其表现月食的动画给人的印象是，月食发生时，地球在月球上的投影跟月球基本一样大。看来作者做这个课件时，未注意到太阳对地球上一点的张角基本上等于月球对地球上一点的张角这个事实的重要性，对日食和月食都没有做必要的研究。
有一个题为“人造卫星的发射原理”（http://www.teacher.edu.cn/multi/physics/page1.htm）的课件。在动画中，作者让地球保持不动，这样给人的印象是，所有数据都是相对地面参考系而言。其中有一个场景是：在地面附近以7.9千米/秒的平行于水平面的速度发射一颗卫星，这颗卫星贴近地面做圆运动。事实上，在赤道平面内贴近地面向东飞行的卫星相对地面的速度应该是7.45千米/秒，向西飞行的卫星相对地面的速度应该是8.35千米/秒。看来作者对第一宇宙速度不是真正理解。第一宇宙速度和第二宇宙速度都是相对地球-恒星坐标系而言的，定量地考察地球卫星运动的时候，为了方便，应该采用这个参考系。使用这个参考系的时候，应该让画面中的地球自转着（自转周期是1恒星日）。这个课件中还有一个场景是，卫星发射点在地面附近，发射速度沿水平面，卫星做椭圆运动。作者给出的椭圆轨迹有两个近地点。实际上，发射点应该是唯一的近地点.
目前我国有近200个面向中学生的网校，这些网校的共同之处是，还没有准备好高水平的系列课件。随着家庭和学校电脑拥有量的迅速增加，社会对教学软件的需求会越来越强劲，课件作者有很好的发展机会。将来应该能够生产出多学科的，大量的，能产生良好使用效果的，经得起时间检验的课件。
（成稿日期：2000年9月。）
 
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