物理多媒体课堂演示课件的功能要求和开发原则

为解决某一具体的物理问题而设计开发的多媒体课堂演示课件就是物理多媒体课堂演示课件.它可分文本演示类、现象再现类、过程模拟类、原理示意类、计算绘图类等.文章指出了物理多媒体课堂演示课件的基本任务和功能要求，在此基础上提出了开发的基本原则.

　　1物理多媒体课堂演示课件的概念及类型

　　1.1物理多媒体课堂演示课件的概念

　　计算机辅助教学(Computer Assisted Instruc-tion，简称(;Al)系统，由计算机硬件、系统软件和课件3部分构成，其核心是课件的开发与应用.所谓课件，是指根据特定的教学目标而设计的，表现特定教学内容，能反映教学过程、体现一定教学策略的计算机教学程序，通常称为教学软件，又称课件(Courseware).根据课件辅教、助学的方式和作用的不同，可将其分为授课指导型、课堂演示型、操作练习型、问题求解型和教学游戏型等几种主要类形.不同类型的课件施教的过程、教学策略及开发要求均有所不同.

　　针对教学中的某个重点、难点而开发的，用于课堂演示、辅助课堂教学的课件，称为课堂演示课件(Classroom Courseware).由于它是针对某一知识点、某个具体问题而开发设计的，因此，软件规模一般不大，也不必体现CAI软件的多种特性，开发周期也比较短.运用计算机多媒体技术设计开发的，集文字、图表、图形、动画、视频图象和声音于一体，具有极强的信息表达能力和人机交互功能的课堂演示课件，称为多媒体课堂演示课件.为解决某一具体的物理问题而设计开发的多媒体课堂演示课件就是物理多媒体课堂演示课件(Physics Multimedia ClassroomCourseware)，简称PMCC.

　　1.2 PMCC的常见类型

　　根据PMCC的内容和作用的不同，可将其分为文本演示、现象再现、过程模拟、原理示意等几种常见类型，现分述如下.

　　1.2.1文本演示类

文本演示类是按照预定的顺序和特定的动作效果逐步呈现文字、公式、图表的.它的作用是以生动的显示方式代替传统的板书、板图，提高信息的传输效率和接受效果.

　　1.2.2现象再现类

　　根据操作指令，以录像片段或模拟仿真方式再现自然界中可以见到但又不便于演示的物理现象，如日食、彩虹、气旋、潮汐、磁暴、极光、波动、共振等，属于现象再现类.它的作用是代替传统的教学电影或某些演示实验，把物理现象搬进课堂.

　　1.2.3过程模拟类

　　过程模拟类是对超越人类视野的微观或者宇观世界的物理现象作合理而形象的模拟，或者是对人类视觉无法捕捉的高速、瞬间的过程进行延缓处理，以便于观察和分析，如布朗运动、微小形变、核外电子的轨道跃迁、碰撞、重核裂变等.其作用是化微观为宏观、化高速为低速、化瞬间为永恒、化抽象为具体，代替抽象的语言描述或者高难度的物理实验.

　　1.2.4原理示意类

　　将书本上静态的、不可变的原理图设计成可变化的动态原理图，可以根据讲解需要自由控制和调整，在课堂上进行灵活使用，属于原理示意类.例如，力的合成与分解原理图、波的叠加原理图、弯曲变形等.它的作用是代替传统的挂图、模型、示教板等，相当于“动态电子挂图”.

　　1.2.5计算绘图类

　　将物理计算的中间数据和计算的过程、结果都用生动直观的动态图象或者图形、图表等实时地显示出来，为计算绘图类.如质点振动图象的动态描绘、抛体运动轨迹的动态描绘、带电粒子在磁场中的运动径迹的动态描绘等.它的作用是将计算的过程转化成动态可视的图象、图形，代替传统的数据的计算和处理方法.

　　1.2.6综合类

　　既有文本演示，又有现象的再现或者过程的模拟等，是上述各类PMCC中两种或者多种类型的综合，称为综合类.

2.PMCC的基本任务和功能要求

　　2.1 PMCC的基本任务

　　概括地说，PMCC的基本任务就是在物理课堂上，或者是根据教学的即时需要和操作指令，按照特定的顺序和效果，逐步呈现文字、公式、图表、图形等教学板书内容，或者是依据输人的参数生动地再现可视的物理现象，形象地模拟不可视的物理过程，或者是用动态示意图分析物理现象，剖析物理原理，或者是用动态直观的可视图形显示物理计算的过程和结果，与此同时，结合教师的启发与点拨，引导学生进行思维，深化学生对抽象的物理概念、过程、规律、原理的理解，使学生掌握新的物理知识，培养他们分析和解决物理问题的能力，从而突破物理教学中的重点、难点，实现特定的教学目标.

　　2.2 PMCC的功能要求

　　依据PMCC的基本任务，可对其提出如下功能要求:

　　2.2.1具有友好的操作界面

　　这对课堂演示来说十分重要.美观的界面，清楚明了的功能提示和便灵活的操作控制，便于教师的操作，使教师在课堂教学中能把精力集中于师生交流和教学本身，而不是分神于微机的操作.

　　2.2.2便于实现教学内容的跳转与切换

　　课堂教学活动是一个师生共同参与的双向活动，教学的进程存在一些不确定的因素，随时可能需要调整方向、转换内容，因此在PMCC的运行当中应能够方便地实现内容的跳转与切换.同时，快捷的响应，也是课堂演示的必然要求.

　　2.2.3能以多种媒体呈现教学内容

　　以图、文、声、像等多种媒体呈现教学内容，输出相关的教学信息，这是多媒体课件的基本特点和要求.对课堂演示来说，这更为需要.因为只有如此，才能使教学内容的呈现更为生动，使现象的模拟更加逼真，才更能吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣和创造思维.

　　2.2.4能实现物理过程模拟的参数控制

物理现象、物理过程的模拟是PMCC的主要任务.但任何物理现象和过程都是在特定的物理条件下发生的，不同的条件决定了物理现象和过程的不同情形.为了得到不同条件下的物理现象和过程，要求解决这类问题的PMCC能够方便地实现物理过程模拟的参数控制.

　　2.2.5能实现计算结果的动态显示

物理教学中常会遇到物理计算问题，解决这类问题的演示课件必须能够实现数据的灵活输人和计算处理，并能将计算的过程和结果即时动态地显示输出.

　　2.2.6具有便捷的操作帮助和软件使用说明这是一般的应用软件都应具备的常规要求.

　　3开发的基本原则

　　3.1与物理课程相关的原则

　　3.1.1开发题材的针对性

　　PMCC的开发的题材必须针对物理教学中的某个重点、难点内容，而且这一内容所涉及到的物理现象很难用实验来演示，或者物理过程、原理的分析用传统的板图、挂图或模型等信息传输效率受限，示教效果不够理想，而借助计算机的交互功能和多媒体技术制作成PMCC则可以生动地模拟该物理现象，或者用动态的原理图，方便灵活地展示物理过程，剖析物理原理，能有效提高信息传输效率和示教效果.必须说明的是，有些感性材料的呈现，如果用简单的实验就可以实现，而巨效果很好，就不宜强求使用微机来实现，如音叉发声、自由落体运动等.

3.1.2演示内容的科学性

　　这包含两层含义:一是物理内容(包括文字、符号、公式、图表)必须正确、规范.二是物理现象的模拟必须符合物理真实，即不能为了追求动画的艺术性而脱离物理现象的真实性、合理性;更不能为了说明观点而背离物理实际拼凑数据制造出虚假的现象.

　　3.1.3呈现顺序的合理性

　　这也包含两层含义:一是要按照物理课程特点和学生的认知规律呈现媒体信息一般应当先模拟物理现象，呈现感性材料，再呈现分析物理原理的动态示意图，通过启发、引导、分析、总结之后，再呈现概念、规律等文本内容.二是物理原理图的动态变化应与物理内容的教学思路一致.

　　3.2与多媒体特征相关的原则

　　3.2.1媒体运用的丰富性

　　要力求综合运用图、文、声、像等多种媒体表现教学内容，使教学信息的呈现生动活泼，引人入胜.

　　3.2.2媒体设计的科学性

　　颜色、声音及动画的搭配与设计要符合心理学、美学原理，力求含义明确、自然得体.要注意发挥声音的调节(如背景音乐)、提醒、警示、渲染、过渡等功能;要注意运用色彩改善视觉效果、分层、归类、吸引、强调的功能.

　　3.2.3声色渲染的适度性

　　媒体的声色渲染要恰到好处，适可而止，不能追求花哨、贪多求全、滥用一气.否则，往往会分散学生的注意力，影响课堂教学效果，结果是徒劳无益，适得其反.

　　3.3与课堂演示功能相关的原则

　　3.3.1明显直观原则

　　要求演示的文字、图形、图表大小适当，色彩、线条明晰，物理现象明显，过程演变快慢适中，清楚直观.这样便于学生观察，这是课堂演示最关键的一点.

　　3.3.2美观生动原则

　　不管是文字、图表，还是动画过程都要充分发挥计算机的多媒体功能，尽量做到文图美观、色彩悦目、声音和谐.这样能够营造出轻松怡人的课堂氛围，使学生在学习物理的同时得到感官上的愉快体验，达到愉快教学的境界.

　　3.3.3操作方便原则

　　课件的操作控制必须明确简单，人机交互灵活方便.只有这样教师才能把精力集中于师生的双向交流和教学内容的本身，而不是分神于微机的操作.

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