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多媒体技术的不断发展和完善，促进了微型计算机技术的迅速发展，成为人类社会生活的得力工具和亲密伙伴。在教育领域已引起人们的广泛兴趣和重视，特别是将多媒体技术引入辅助教学系统中，可以大大改善辅助教学的环境，更容易激发学习的积极性和主动性。从而显著提高教学效果，随着计算机技术迅速发展及其在教育中的广泛应用，在有关理论指导下，在教育技术领域中逐渐形成一个新的学科——计算机辅助教学(CAI)。CAI是现代技术的主要组成部分，这是改革教育，实现教育手段现代化的新方向。
1.CAI在教学中的优势和具体模式
1.1图文并茂，增强记忆
在传统的教学中学习者主要通过听讲、阅读课本、做实验和作业来进行学习，这样的学习环境对学习者来说不是最佳的。据有关研究表明：人类的学习过程是通过自身的眼、耳、鼻、舌、身等感官把外界的信息传递到大脑，经过分析、综合从而获得知识的过程。研究表明：在学习过程中，有1.0％是通过味觉；1.5％是通过触觉；3.5％是通过嗅觉；11％是通过听觉；83％是通过视觉。可以看到，人类通过听觉和视觉获得的信息占其获得的所有信息的绝大部分，这进一步告诉我们，同时使用视觉和听觉在学习过程中的重要性，需要以图文并茂、生动活泼的画面来保持学生的注意集中，而计算机辅助教学软件，可以实现文本、声音、图形、动画等展示，容易激发学生的学习积极性和主动性，从而提高教学效果。
1.2扩大人的知识面
现代社会是一个信息时代，随着社会的不断变革发展，要求人们必须有较广泛的基础知识才能适应社会的发展。而在传统的课堂教学中，学生只能通过书本获得知识，教学信息很少，严重制约了学生的全面发展，不能满足社会的需要，而计算机辅助教学可以加大展现信息的密度，能让学生从中获取更多有价值的知识和信息，扩展学生的知识面，全面提高学生的科学文化素质。
1.3直观性
在传统教学中，老师主要通过讲解来传授知识，直观性不强，在实际教育中要遇到一些抽象的问题，如：电场线、磁感线等教学，物理学对抽象思维要求较高，教学中要注重对学生抽象思维的培养，但是对于学生来说，他们的抽象思维水平往往跟不上学习内容的要求，所以我们的教学不应该只强调物理学的理性；而从教学实际来看，学生更容易接受的是感性材料。计算机辅助教学利用大量的教学课问，把一些抽象的，不易用语言描述的物理现象、规律直观化和具体化，从而收到良好的教学效果。
1.4营造愉快的学习气氛
严肃的课堂会让学习索然无趣，学习效率低下，计算机辅助教学可以充分利用多媒体技术，特别是寓教于乐的教学游戏软件吸引学生，让学生在轻松愉快的学习环境中接受信息，理解教学内容。学生在这种没有任何心理压力的环境下获取知识，就不会感到学习是一种负担，这时的学生才真正成为学习的主人，才会积极地参与学习。
1.5人——机交互探讨式学习
由于计算机在程序的控制下可以通过输出设备(显示器)向人们呈现各种信息，通过输入设备(如键盘)接收使用者输入的各种信息，并对其进行判断，根据结果进行转移和提供有针对性的提示信息，因此，把具有教学功能的软件(即课件)配置到计算机之后，计算机就能像教师那样，与学生构成教学体系，完成一定的教学任务。学生可根据自身的情况，选择合适的教学内容和方法，达到使每一位学生充分发挥学习潜能的目的。
1.6辅助实验
计算机用于演示物理实验，其形式是多种多样的。
(1)用计算机模拟肉眼看不到或看不清的物理现象。譬如，在讲气体扩散运动时可用计算机将微观的分子运动过程及最终达到动态平衡模拟出来，让学生在视觉上感知，从而加深了印象
(2)利用计算机将物理过程放慢。如在讲电磁继电器时，若仅用实物来演示，其工作过程在一瞬间完成，学生很难观察清楚。但若用计算机将其工作过程分段模拟演示，各阶段可根据教学实际需要来调节演示时间，效果极佳。
(3)用计算机来代替某些物理仪器。如在讲船闸这一内容时，一般无合适的教具，教师往往只能凭借课本上的四幅不连续的插图讲解，需费较多的口舌，效果还不太理想。而计算机能将船闸工作的全过程以动画的形式模拟出来，并配以船的汽笛与开动时的“噗噗”声，活跃了课堂，提高了学生的学习兴趣。
2.在物理教学中的优化作用
在物理教学中，借助计算机辅助教学，可以最大限度的向学生提供充分的感知信息，扩大知识面，加深感知度，再现客观事物以促进学生掌握知识的进度。对于提高教学效率，完善教学效果，起着积极的优化作用。
2.1诱导学习兴趣
现代教育心理学理论告诉我们。若想取得良好的教学效果，必须使教学能够引起学生的兴趣。计算机辅助教学能给学生以新鲜感、惊奇感，可激发学生的学习兴趣。例如讲“电流”一节时，由于电流无形无声，学生学起来很抽象。如果我们利用教学课间进行模拟，就会大变样，引起学生的极大兴趣，调动起学生学习积极性。
2.2扩大实验效果
物理演示实验是物理教学中不可缺少的组成部分，是物理学的基础。但有些实验，如电力线、磁力线只能水平演示，使学生的观察大受限制，我们可借助课件全方位展示演示实验全过程，帮助学生建立正确的磁力线空间分布的物理图形。
2.3提高课堂教学效率
以往教学，教师对教材内容一讲，一边板书，占用课堂不少教学时间。开展多媒体教学，授课时，教师利用编好的课件，可极大地拓展课堂容量，提高教学效率，使教与学得到进一步优化。
3.CAI在物理教学中的局限性和困难
3.1从教学过程来看
学生上课时听起来比较容易，但由于课堂容量的加大，迫使学生课后加班，这势必加重学生的学习负担。
3.2从能力培养来看
在课堂教学中学生还是一个被动地接收者，并没有真正完全参与到教学过程中去，其主体作用未得到发挥，对实际问题理解不够深刻，很难提高其研究问题、解决问题的能力。(3)物理学是以实验为基础的学科，其特点为：(1)观察、实验与科学的实验相结合；(2)以教学为工具进行定量研究。而目前的实验课件是利用计算机强大的动画和计算功能来模拟物理实验，以代替真正的实验操作，丧失了物理实验在教学中的作用。这样会造成：学生一方面无法体验到前人在各种实验设计中所体现的物理思想的光辉；另一方面，学生对模拟的实验会产生怀疑。完全利用这种模式教育出来的学生，对解决书本上的问题或许能力很强，而一旦接触实际的科学实践活动，必然会暴露出实验操作技能的不足。
计算机辅助教学正在向多媒体化、网络化、智能化和虚拟现实化的方向发展，其功能越来越强，性能越来越好，在教学中通过人机交互，充分发挥学生的主动性和灵活性，有力地促进智力开发和学习效率的提高。
大力推广计算机辅助教学，必须加大对教师的培训力度，要逐步实现把教育技术的掌握作为对教师考核的重要指标，以推动教师学习和掌握计算机技术的进程。教师不但要懂得其应用，还要懂得一些教学设计方法，逐步实现教育的现代化。
1.CAI在教学中的优势和具体模式
1.1图文并茂，增强记忆
在传统的教学中学习者主要通过听讲、阅读课本、做实验和作业来进行学习，这样的学习环境对学习者来说不是最佳的。据有关研究表明：人类的学习过程是通过自身的眼、耳、鼻、舌、身等感官把外界的信息传递到大脑，经过分析、综合从而获得知识的过程。研究表明：在学习过程中，有1.0％是通过味觉；1.5％是通过触觉；3.5％是通过嗅觉；11％是通过听觉；83％是通过视觉。可以看到，人类通过听觉和视觉获得的信息占其获得的所有信息的绝大部分，这进一步告诉我们，同时使用视觉和听觉在学习过程中的重要性，需要以图文并茂、生动活泼的画面来保持学生的注意集中，而计算机辅助教学软件，可以实现文本、声音、图形、动画等展示，容易激发学生的学习积极性和主动性，从而提高教学效果。
1.2扩大人的知识面
现代社会是一个信息时代，随着社会的不断变革发展，要求人们必须有较广泛的基础知识才能适应社会的发展。而在传统的课堂教学中，学生只能通过书本获得知识，教学信息很少，严重制约了学生的全面发展，不能满足社会的需要，而计算机辅助教学可以加大展现信息的密度，能让学生从中获取更多有价值的知识和信息，扩展学生的知识面，全面提高学生的科学文化素质。
1.3直观性
在传统教学中，老师主要通过讲解来传授知识，直观性不强，在实际教育中要遇到一些抽象的问题，如：电场线、磁感线等教学，物理学对抽象思维要求较高，教学中要注重对学生抽象思维的培养，但是对于学生来说，他们的抽象思维水平往往跟不上学习内容的要求，所以我们的教学不应该只强调物理学的理性；而从教学实际来看，学生更容易接受的是感性材料。计算机辅助教学利用大量的教学课问，把一些抽象的，不易用语言描述的物理现象、规律直观化和具体化，从而收到良好的教学效果。
1.4营造愉快的学习气氛
严肃的课堂会让学习索然无趣，学习效率低下，计算机辅助教学可以充分利用多媒体技术，特别是寓教于乐的教学游戏软件吸引学生，让学生在轻松愉快的学习环境中接受信息，理解教学内容。学生在这种没有任何心理压力的环境下获取知识，就不会感到学习是一种负担，这时的学生才真正成为学习的主人，才会积极地参与学习。
1.5人——机交互探讨式学习
由于计算机在程序的控制下可以通过输出设备(显示器)向人们呈现各种信息，通过输入设备(如键盘)接收使用者输入的各种信息，并对其进行判断，根据结果进行转移和提供有针对性的提示信息，因此，把具有教学功能的软件(即课件)配置到计算机之后，计算机就能像教师那样，与学生构成教学体系，完成一定的教学任务。学生可根据自身的情况，选择合适的教学内容和方法，达到使每一位学生充分发挥学习潜能的目的。
1.6辅助实验
计算机用于演示物理实验，其形式是多种多样的。
(1)用计算机模拟肉眼看不到或看不清的物理现象。譬如，在讲气体扩散运动时可用计算机将微观的分子运动过程及最终达到动态平衡模拟出来，让学生在视觉上感知，从而加深了印象
(2)利用计算机将物理过程放慢。如在讲电磁继电器时，若仅用实物来演示，其工作过程在一瞬间完成，学生很难观察清楚。但若用计算机将其工作过程分段模拟演示，各阶段可根据教学实际需要来调节演示时间，效果极佳。
(3)用计算机来代替某些物理仪器。如在讲船闸这一内容时，一般无合适的教具，教师往往只能凭借课本上的四幅不连续的插图讲解，需费较多的口舌，效果还不太理想。而计算机能将船闸工作的全过程以动画的形式模拟出来，并配以船的汽笛与开动时的“噗噗”声，活跃了课堂，提高了学生的学习兴趣。
2.在物理教学中的优化作用
在物理教学中，借助计算机辅助教学，可以最大限度的向学生提供充分的感知信息，扩大知识面，加深感知度，再现客观事物以促进学生掌握知识的进度。对于提高教学效率，完善教学效果，起着积极的优化作用。
2.1诱导学习兴趣
现代教育心理学理论告诉我们。若想取得良好的教学效果，必须使教学能够引起学生的兴趣。计算机辅助教学能给学生以新鲜感、惊奇感，可激发学生的学习兴趣。例如讲“电流”一节时，由于电流无形无声，学生学起来很抽象。如果我们利用教学课间进行模拟，就会大变样，引起学生的极大兴趣，调动起学生学习积极性。
2.2扩大实验效果
物理演示实验是物理教学中不可缺少的组成部分，是物理学的基础。但有些实验，如电力线、磁力线只能水平演示，使学生的观察大受限制，我们可借助课件全方位展示演示实验全过程，帮助学生建立正确的磁力线空间分布的物理图形。
2.3提高课堂教学效率
以往教学，教师对教材内容一讲，一边板书，占用课堂不少教学时间。开展多媒体教学，授课时，教师利用编好的课件，可极大地拓展课堂容量，提高教学效率，使教与学得到进一步优化。
3.CAI在物理教学中的局限性和困难
3.1从教学过程来看
学生上课时听起来比较容易，但由于课堂容量的加大，迫使学生课后加班，这势必加重学生的学习负担。
3.2从能力培养来看
在课堂教学中学生还是一个被动地接收者，并没有真正完全参与到教学过程中去，其主体作用未得到发挥，对实际问题理解不够深刻，很难提高其研究问题、解决问题的能力。(3)物理学是以实验为基础的学科，其特点为：(1)观察、实验与科学的实验相结合；(2)以教学为工具进行定量研究。而目前的实验课件是利用计算机强大的动画和计算功能来模拟物理实验，以代替真正的实验操作，丧失了物理实验在教学中的作用。这样会造成：学生一方面无法体验到前人在各种实验设计中所体现的物理思想的光辉；另一方面，学生对模拟的实验会产生怀疑。完全利用这种模式教育出来的学生，对解决书本上的问题或许能力很强，而一旦接触实际的科学实践活动，必然会暴露出实验操作技能的不足。
计算机辅助教学正在向多媒体化、网络化、智能化和虚拟现实化的方向发展，其功能越来越强，性能越来越好，在教学中通过人机交互，充分发挥学生的主动性和灵活性，有力地促进智力开发和学习效率的提高。
大力推广计算机辅助教学，必须加大对教师的培训力度，要逐步实现把教育技术的掌握作为对教师考核的重要指标，以推动教师学习和掌握计算机技术的进程。教师不但要懂得其应用，还要懂得一些教学设计方法，逐步实现教育的现代化。