试论计算机辅助教学课件的设计与实践

试论计算机辅助教学课件的设计与实践

　　论文关键词：无机化学　计算机辅助教学（CAI）　课件　分子结构　教学质量　教学效果

　　论文摘 要：本文结合高校教师的教学实践经验，研究和探讨了如何制作计算机辅助教学课件。并以无机化学“分子结构”一章为例，详细论述了制作理念、技术手段、实践效果及注意事项，使计算机辅助教学（CAI）课件成为优化教学效果的一种有效手段。
　　
　　20世纪90年代以来，计算机与网络技术飞速发展，人类社会进入了信息时代。灵活、迅速、信息量大的计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction，CAI）课件已广泛地应用在教育活动之中。
　　化学是一门研究物质结构、组成及其性质的一门基础自然科学。要想学好化学，必须从微观粒子入手来研究宏观物质世界。但是决定宏观物质性质的微观粒子如原子、离子、分子，是看不见摸不着的。在讲述无机化学“分子结构”一章时，教师很难把分子结构以及分子是如何由原子形成的过程讲清楚。“分子结构”一章既是重点，又是难点。为此，笔者利用计算机辅助教学课件的丰富性、新颖性、趣味性、形象性等特点，将声音、图像、图形、视频等信息融为一体，采用PPT、FLASH、3DMAX、PREMIERE等软件，对这一章的课件进行了精心设计与制作。
　　一、用视频加动画形式展现宏观物质与微观粒子的区别
　　多年的教学经验告诉我们，一堂新课，导课很关键。如何展现宏观与微观的区别，把学生带入微观世界是制作该课件遇到的第一个技术问题。单纯用动画与实际相脱离，不能起到良好的教学效果。因此设计了由宏观大海到一滴水、再到水分子的渐变方式来实现宏观到微观的质的飞跃。首先采用PREMIERE设计了一段大海的视频，再用FLASH手段引入一个放大镜，把大海放大至一滴水，再放大到水分子。然后提出问题：一滴水是由多少个水分子构成的？经过和学生互动计算，然后给出答案。
　　经过以上处理，既利用了视频的真实性、直观性，又利用了动画的可变性。视频时间不超过2分钟，避免了由于太长而淡化了教师的作用。该课件画面清楚简洁，突出主题，形成了合理的教学过程，达到了利用多媒体优化教学效果的目的。使“分子结构”一章的导课收到了意想不到的教学效果，一下子吸引住了学生的眼球，把学生短时间内带入微观世界，充分激发了学生的学习兴趣，引起了学生学习的好奇心。
　　二、利用FLASH等软件制作原子轨道形成分子轨道的过程
　　要想增加课件的含金量，创作脚本是制作计算机辅助教学课件的关键环节，因此选取的教材内容很关键。在“分子结构”一章中，原子轨道形成分子轨道的过程是非常重要的内容，制作课件的脚本内容必须是具有代表性的，因此我们选取了以下3个范例。
　　1．氢分子的形成。在用现代价键理论讲述氢分子如何由氢原子形成时，书中有一个氢分子能量与核间距关系曲线平面图，利用此图来讲述两个从无穷远处靠拢的氢原子，只有满足自旋方向相反才能形成氢分子，从而揭示分子的形成实质。整个由原子形成分子的过程只能靠教师来描述，很难讲清楚。为此，笔者利用FLASH手段制作了一个动态形成过程，使整个形成过程完整地呈现在学生面前。动态图中的小球可旋转，代表不同旋转方向的氢原子，让自旋方向相同、相反的两个小球分别从右侧即远处靠拢同时来观察能量的改变。为了使教师讲解与演示同步进行，可利用鼠标滑轮调控靠拢速度、调节播放内容，教师可根据教学需要多次重复，实现了可控性。这样有效地解决了动画过快、学生思维跟不上、印象模糊的不足。该课件的制作充分利用了计算机辅助教学的形象性特点，取得了较好的教学效果。
　　2．σ键与Π键的形成。现代价键的基本类型有σ键和Π键，它是如何由原子轨道形成的？对称性如何？这是教师须向学生讲解清楚的两个重要问题。由于原子轨道有着不同的形状和伸展方向，导致分子轨道也有不同的形状和伸展方向，不同轨道的对称性也不同。书中给出的是二维平面图，为达到形象逼真的教学效果，笔者制作了三维立体图，并用FLASH和PPT相结合的手段把σ键与Π键的形成过程伴随轨道形状的改变完整地呈现出来。在研究Π键对称形式时，沿对称面设计制作了一个半透明镜平面，从而使Π键的镜面反对称性（即镜面上下分子轨道形状一致，符号相反）一目了然，使复杂问题简单化、直观化，计算机辅助教学课件的作用得以充分体现。学生通过通俗易懂的画面，快捷、高效地接受了新知识，有助于教学目标的实现。
　　3．N2分子的形成。按现代价键理论来说，N2分子中含有3个化学键，即1个σ键和2个Π键，其形状与伸展方向均不同，原子轨道在形成分子轨道时重叠幅度也不相同。书中只有一个平面图，过去老师在讲解时，往往借助于N2分子三维立体模型，虽然很直观，但很难表达出重叠的幅度与距离的关系以及先后顺序。而这又是解释σ键和Π键的稳定性、说明为什么Π键是化学反应的积极参与者的关键。截至目前，还没有N2分子中3个化学键形成的三位动画课件，制作时笔者首先把N原子的三个轨道用不同颜色加以区分，再设定坐标轴，让σ键先形成，再形成Π键，用按钮控制进程。制作时采用了3DMAX和FLASH相结合的方式，经过多次改进最终获得了集科学性、艺术性、技术性为一体的理想效果。当学生看到此课件时，既兴奋又惊喜。课件顺利被学生所接受，弥补了该项教学课件制作空白。
　　三、加强文化素质教育，制作精美的科学家小传
　　化学这门学科发展历史悠久，曾出现过很多卓有成就的科学家，其中不乏诺贝尔奖获得者。因此许多化学原理及化学公式多是以科学家名字命名的。
　　在本章教学中，现代价键理论的补充和发展——杂化轨道理论，其提出者鲍林就是一位诺贝尔奖获得者，鲍林对化学最大的贡献是关于化学键本质的研究及其在物质结构方面的应用。他把量子力学应用于分子结构，把原子价理论扩展到金属和金属间化合物，并发展了原子核结构和核裂变过程本质的理论。后来，他又向生物学方面进军，把化学应用于生物学和医学，如研究了蛋白质的结构，共发表了400多篇论文和十几本专著。由于他在化学键理论研究和应用方面的卓越贡献，荣获1954年诺贝尔化学奖。鲍林晚年致力于和平事业，于1962年又获得了诺贝尔和平奖。他刻苦钻研、勇于创新的精神将激励我们努力学习、不断进取。
　　为鼓励学生向科学家学习，笔者查阅了大量文献，将鲍林的事迹浓缩成以上内容介绍，综合运用多种技术手段制作成课件。在制作时，注意把对应的文字、解说和图像同时呈现，用滚动式字幕配背景音乐及图片，同时教师用朗诵的语调在背景音乐的衬托下朗读给学生。此情此景使学生深受感动，学生报以热烈的掌声。
　　总之，计算机辅助教学课件的制作是一个需要用心并付出努力的创作过程。优秀的课件应融教育性、科学性、艺术性、技术性于一体，这样才能最大限度地发挥学习者的潜能，强化教学效果，提高教学质量。
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