CAI在高职物理教学中的应用
摘 要： 将以计算机多媒体和网络技术为基础的计算机辅助教学应用到高职物理教学实践中，可以使教学过程更直观、形象和生动，有利于加大知识、信息传输量，促进物理学与专业教学有机结合。在教学中要遵循科学性原则、辅助性原则和主导性原则，选择适宜的内容，做好充分的素材准备，发挥教师的主导作用，科学、适时、恰当、正确地合理应用CAI，以确保教学任务的完成，并推动高职物理教学改革的深化。
关键词： 职业教育 计算机辅助教学 物理学科 应用
计算机辅助教学（Computer Aided Instruction，CAI）是在计算机辅助下进行的各种教学活动，CAI综合应用多媒体、超文本、人工智能、网络通信和知识库等计算机技术，信息量大，交互性好，集成处理能力强，能有效地缩短学习时间，提高教学质量和教学效率，实现最优化的教学目标［１］。在高职物理教学中应用CAI将对教学模式、教学方法、教学环境、教学组织形式产生深刻的影响，可使教学更形象、更高效，更有利于培养学生理解和解决问题的能力。
1.高职物理教学中应用CAI的意义
1.1使教学过程更直观、形象和生动
物理是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学。无论是寻找各种序、对称性、对称破缺，还是探寻守恒律或不变性，研究的范围触及宏观和微观世界，研究的对象大多具有抽象性。高职学生的感性知识不够丰富，抽象思维能力还不够成熟，这就要求教师在教学中能充分借助直观、形象的教学手段帮助学生理解概念、认识规律、探寻原理。应用CAI既可以夸张地表现微观世界和宏观世界，又可以模拟理想化状态，实现动静的转化、时间的延迟与加快，实现抽象到具体的转变。
1.1.1转换视角
微观世界看不见、摸不着；宏观世界太大，又说不清，道不明。利用计算机的模拟可以把一个无法看到或看清的现象呈现到学生前面，多媒体计算机可以将宏观的天体微观化，并模拟其运行的过程；也可以将微观的原子、电子宏观化，从而增强学生的感知能力，促进理解［2］。
1.1.2模拟情境
物理学科的知识是抽象的，如“力”、“场”等概念，语言描述非常困难，如果运用计算机课件进行演示，则能起到事半功倍的效果。再如进行“导体在电场中达到静电平衡的原理”教学时，用多媒体课件模拟平衡过程时，可以将匀强电场，导体中的自由电子，用不同颜色区别，这样对静电平衡状态的再现就变得更形象、直观。
1.1.3调节速度
很多物理运动过程稍纵即逝，正常观察很难细致全面。计算机动画技术能很好地重现某些物理过程，且可按需要随时进行控制，或化快速为慢速，或暂停，复杂的过程会一下子变得简单明了。
1.1.4变换思维
有很多物理方法、物理思维存在于人的头脑中，不能用实验演示，仅用语言又难以描述，可以用多媒体来辅助表达。如很多光学和电学的现象和定理往往是“只可意会，不可言传”，应用CAI则可形象地将许多“意会”过程和结果直接表现出来，这样就将抽象思维变成了学生容易接受的形象思维。
1.2加大知识、信息传输量
物理学的发展深刻影响着人类的自然观和社会生活，高等职业教育的任务是培养应用型人才，需要也应该向学生提供更多的信息，加强物理学应用类知识与科技发展的介绍，拓宽学生的知识面。CAI既可加快教学进度，又能丰富知识和信息的传递。如播放“天宫1号”与“神舟8号”交会对接的视频，可以同时讲解“火箭发射”、空间运行速度等物理知识，还可以促进更多物理现象和科技成果的信息传递。
1.3有利于专业教学的结合
在高职教育中物理学与学生所学专业往往有着十分密切的联系。应用CAI可以将物理学与所学专业有机结合起来，增强学生应用物理知识解决专业问题的意识和能力。对计算机专业的学生来说，制作CAI课件本身就是两门学科的结合；再如对机械专业的学生来说，还用电磁感应、涡电流等知识时，使用CAI不仅有助于对物理学原理与所学专业知识进行诠释，而且能通过展现场景和细节使学生看到物理知识在专业中的应用前景［3］。
2.CAI的使用原则
2.1科学性原则
CAI是先进而科学和教学手段，不是寓教于乐的活动。因此，教学内容既要符合教学规律，又要符合物理学科的规律，对课件的制作应该有利于操作简便、快捷，画面尽可能美观、协调，不能只顾形式有趣、画面生动、色彩鲜艳、声效特异而失去科学性，否则不但起不到理想的辅助作用，反而会将学生带入误区，给教学带来负面影响。
2.2辅助性原则
任何教学手段都是为教学目标服务的，既然是辅助教学，那么应用就要适度，不能喧宾夺主。尽管计算机在信息的识别、分析、判断及综合等方面有着其他手段无可比拟的优越性，但它在物理教学中只是一个辅助工具，不是所有的教学内容都必须采用多媒体教学，课件仅在某一个或几个环节中起辅助作用，整个教学过程要有利于层层分析和深入讲解［4］，使用CAI只是手段不是目的，不能本末倒置。
2.3主导性原则
CAI与其他课堂教学一样，教师是教学过程的设计者、组织者、传授者。在教学过程中，计算机与多媒体是“道具”；教师是“导演”，不是“演员”；学生是“主角”，不是“观众”。CAI课件绝不能代替老师的讲解。教师应创造条件，积极参与课件的设计、制作，组织学生讨论、探究，要激发学生提出问题、分析问题、解决问题，帮助学生在头脑中逐步建立物理模型，促进学生思维能力的发展、动手和操作能力的提高。
3.CAI的教学技巧
如前所述，CAI是先进而科学的教学手段，科学、适时、恰当、正确地合理应用，其优越性能充分体现出来，否则会弄巧成拙或画蛇添足。
3.1选择适宜的内容
CAI用大量视听信息、高科技手段来冲击学生的思维兴奋点，大大激发了学生的求知欲，但调动学生的求知欲望和学习兴趣不是目的，必须为完成教学内容服务。选择多媒体教学的内容，不是为单纯地活跃课堂、吸引学生注意力，更不是为增强趣味性而哗众取宠。因此，要充分考虑专业的特殊性，主要选择最宜变抽象为形象、变深奥为浅显、变复杂为直观的内容进行，以不断优化教学内容和过程，实现教学效果最优化。
3.2做好充分的素材准备
CAI的备课事实上比传统教学方法投入的精力更多，这不体现在教案的书写上，也不在对教学设备应用的熟练掌握方面，大量的工作在制作课件、科学演示积累素材上，包括图片、声音的收录、设备原理整理、各种信息下载，等等。目前，CAI课件制作质量差，并不在电脑制作技术上，而在素材的贫乏，在教学实践中可让学生参与进来共同努力，这也是调动学生学习主动性和积极性的一种机遇和手段，此外，还可通过借助网络和同行交流适当减轻工作量［3］。
3.3发挥教师的主导作用
CAI教学工作中教师是教学活动的组织者和实施者，切忌将应用多媒体技术教学变成单纯的电脑操作员，要边演示、边讲解，增强与学生的交流，必要时，还要边演示，边讨论、提问、解答，不能将多媒体教学作为放映一场电影、播放一块专题片，这本身也是一个教学相长的问题［3］。
总之，CAI教学形象、生动、直观，图文并茂、内容全面、信息量大，但CAI只是一种辅助教学，要合理应用，强调因材施教，既要因高职学生理解力、接受能力之“材”，又要针对物理学科特点，将专业需要、学科体系和学生的发展需要三者有机地结合，将传统的教学方法与CAI有机结合，适时而用、取长补短，最终确保教学任务的完成，教学目标的实现。
参考文献：
［1］宋金虎.浅谈计算机辅助教学在物理教学中的应用［J］.成才之路，2009，14，（12）：46.
［2］杨广佚.高职物理教学中多媒体技术应用利弊谈［J］.价值工程，2011，30（，20）：190-191.
［3］敖海.多媒体技术在物理教学中的应用实践与思考［J］.中国教育技术装备，2011，19，（10）：184.
［4］姜明，张良.浅谈计算机辅助物理教学的运用［J］.科教导刊，2011，9，（3）：20-21.