微觀結(jié)構(gòu)教學(xué)中CAI的使用限度及對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)

1、微觀構(gòu)造教學(xué)中CAI的使用限度及對(duì)學(xué)生才能的培養(yǎng)【Abstract】計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)為傳統(tǒng)教學(xué)帶來(lái)諸多好處的同時(shí)，也伴隨出現(xiàn)了一些不良現(xiàn)象。本文結(jié)合材料專業(yè)物質(zhì)構(gòu)造相關(guān)知識(shí)的教學(xué)理論，討論了CAI的使用限度及進(jìn)步學(xué)生才能的有效措施?！綤ey words】計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI);使用限度;才能培養(yǎng)【Abstract】Computer Assisted Instruction (CAI) benefits to traditional teaching， meanwhile， there are also many problems in the process of CAI. In t

2、his paper， combining teaching practice in material structure， the limitation and the effect for students ability training of CAI are discussed.【Key words】Computer Assisted Instruction (CAI); Limitation; Ability training0 引言1 弱化感官刺激，注重培養(yǎng)觀察才能物質(zhì)構(gòu)造相關(guān)知識(shí)是從原子、分子程度提醒物質(zhì)的本質(zhì)，具有高度的抽象性和微觀性4，與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)絡(luò)甚微，無(wú)法用感官直接感知，同

3、時(shí)缺乏相關(guān)的背景知識(shí)，因此很多學(xué)生對(duì)于該內(nèi)容的學(xué)習(xí)感到困惑、迷惘，易于產(chǎn)生畏難情緒，學(xué)習(xí)積極性陡然下降，甚者直接放棄學(xué)習(xí)。而借助計(jì)算機(jī)技術(shù)所創(chuàng)立的三維立體情景，學(xué)生就可以在虛擬環(huán)境中多角度、多方式的認(rèn)知微觀構(gòu)造，直觀，生動(dòng)，順利幫助學(xué)生完成從平面到空間、抽象到形象、未知到的轉(zhuǎn)變，教學(xué)效果顯著提升。物質(zhì)構(gòu)造知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，存在著從二維平面示意圖到三維立體幾何體的轉(zhuǎn)換，此過(guò)程需要學(xué)生在頭腦中將已有知識(shí)和未知知識(shí)建立聯(lián)絡(luò)，進(jìn)展相關(guān)知識(shí)的遷移，完成想象過(guò)程。例如在學(xué)習(xí)晶體的密堆積原理時(shí)，原子的一維線型嚴(yán)密堆積和二維平面嚴(yán)密堆積，學(xué)生都非常容易承受;對(duì)于三維立體嚴(yán)密堆積，部分學(xué)生想象困難，可以利用現(xiàn)實(shí)

4、生活中啤酒瓶、足球的嚴(yán)密堆積實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生理解。而從不同的堆積方式中找出相應(yīng)的晶胞，實(shí)物堆積的例如也很難解釋清楚了，此時(shí)就可以利用計(jì)算機(jī)三維軟件構(gòu)建幾何模型，通過(guò)空間轉(zhuǎn)換、透視、組合、旋轉(zhuǎn)等特殊效果，將“靜態(tài)變?yōu)椤皠?dòng)態(tài)，從不同角度觀察圖形，加速學(xué)生空間模型的建立。但需要注意的是，很多學(xué)生在觀看圖片或動(dòng)畫演示的時(shí)候只是一種視覺(jué)逗留和感官刺激，觀看者的心態(tài)決定了他們處于被動(dòng)承受的狀態(tài)。而空間想象才能的進(jìn)步，首先需要通過(guò)觀察得到相關(guān)信息，再通過(guò)對(duì)信息進(jìn)展思維加工，與已有知識(shí)進(jìn)展聯(lián)絡(luò)，最終形成客觀事物的空間架構(gòu)。因此要使學(xué)生通過(guò)CAI教學(xué)真正進(jìn)步形象思維才能和空間想象力，就必需要注重培養(yǎng)學(xué)生的觀察才能，

5、提升學(xué)生擅長(zhǎng)觀察、有效觀察的科學(xué)素養(yǎng)。例如在利用CAI進(jìn)展晶體構(gòu)造演示之前，教師要提出明確要求，指明觀察晶胞形狀和陰陽(yáng)離子在三維空間的位置關(guān)系，學(xué)生帶著任務(wù)對(duì)靜態(tài)圖形進(jìn)展動(dòng)態(tài)立體空間的深化觀察，才可以提取有價(jià)值的信息點(diǎn)，在頭腦中形成抽象圖形的直觀形象映射，為進(jìn)一步準(zhǔn)確理解晶體的空間構(gòu)造提供知識(shí)儲(chǔ)藏。2 強(qiáng)化空間與平面的聯(lián)結(jié)，形象思維與抽象思維協(xié)同開(kāi)展CAI教學(xué)環(huán)境提供了形象化的信息載體，可以將一些抽象復(fù)雜的概念、原理和圖形變的直觀形象，降低學(xué)習(xí)難度，便于理解和掌握。但CAI作為一種載體，它的應(yīng)用宗旨是為理解決傳統(tǒng)教學(xué)媒介某些難以防止的本質(zhì)缺陷;CAI形象化教學(xué)的目的不是要讓學(xué)生記住幾個(gè)生動(dòng)的圖

6、片或視頻，而是要教會(huì)學(xué)生依靠思維活動(dòng)自己解決問(wèn)題的方法。假設(shè)不加選擇的把一切問(wèn)題形象化，學(xué)生易于產(chǎn)生思維定勢(shì)，過(guò)多依賴直觀圖像，缺乏深層次的思維加工，這樣反而弱化了學(xué)生的抽象思維才能和駕馭信息的才能。所以在教學(xué)中必須注意形象思維和抽象思維的相輔相成，在新知識(shí)傳授過(guò)程中著重才能的提升。在有關(guān)晶體構(gòu)造知識(shí)的教學(xué)過(guò)程中，利用CAI技術(shù)把二維圖形三維立體化的同時(shí)，還要引導(dǎo)學(xué)生從空間回歸平面，掌握平面圖形與立體構(gòu)造之間的關(guān)系及互相轉(zhuǎn)換。通過(guò)動(dòng)畫逐一展示晶體的內(nèi)部構(gòu)造，例如熟知的NaCl晶體，觀察立方密堆積構(gòu)造中的點(diǎn)、線、面以及陰陽(yáng)離子間的相對(duì)位置，一一與平面晶胞繪制圖相對(duì)應(yīng)。然后教師提供類似的問(wèn)題情境，

7、讓學(xué)生考慮，例如指導(dǎo)學(xué)生由的螢石CaF2立體構(gòu)造繪制其平面晶胞圖。在如此反復(fù)的平面-立體的空間轉(zhuǎn)換中，學(xué)生經(jīng)過(guò)不斷考慮、比較與聯(lián)想，強(qiáng)化了圖形分析才能，在本質(zhì)進(jìn)步了學(xué)生的空間想象力。在有關(guān)材料缺陷的教學(xué)設(shè)計(jì)中，可以首先利用CAI形象演示缺陷的形成過(guò)程以及構(gòu)造特征，引導(dǎo)學(xué)生在觀察表觀現(xiàn)象的根底上抽象出反響本質(zhì)，推導(dǎo)出缺陷反響的數(shù)學(xué)方程式;更進(jìn)一步，由抽象的方程式，推測(cè)某種缺陷對(duì)材料性能的影響，再由工程應(yīng)用實(shí)例加以驗(yàn)證。在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中， CAI技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)手段形成一個(gè)有機(jī)整體，充分發(fā)揮多種教學(xué)媒介的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，營(yíng)造豐富的學(xué)習(xí)環(huán)境，創(chuàng)造多角度、多維度的刺激，促進(jìn)形象思維和抽象思維協(xié)同開(kāi)展。 3 提

8、供適宜的差異性學(xué)習(xí)刺激，施行分層次互助教學(xué)學(xué)生的幾何根底對(duì)物質(zhì)構(gòu)造尤其是晶體構(gòu)造的學(xué)習(xí)影響較大5，但不可否認(rèn)的是學(xué)生的幾何根底存在差異性。究其根源，造成這種差異性的原因主要來(lái)自以下兩個(gè)方面：一是學(xué)生自身思維特性的差異;二是學(xué)生在中學(xué)階段所選修模塊的不同，部分同學(xué)已學(xué)過(guò)簡(jiǎn)單的晶體構(gòu)造知識(shí)，具備初步的分析才能。通過(guò)多年在教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生的觀察和交流，分析認(rèn)為一些學(xué)生沒(méi)有很好的掌握課程知識(shí)，未能到達(dá)預(yù)定的學(xué)習(xí)目的，并不是因?yàn)橹腔?、才能欠缺，而是未得到與現(xiàn)有知識(shí)根底相符的學(xué)習(xí)刺激和合理的幫助。因此，在教學(xué)過(guò)程中，既要面向全體學(xué)生，也要成認(rèn)學(xué)生的差異，最大限度的為不同層次的學(xué)生提供繼續(xù)開(kāi)展的適當(dāng)鼓勵(lì)及學(xué)

9、習(xí)資源。4 拓寬專業(yè)軟件的教學(xué)功能，提升獨(dú)立探究才能教育的目的不僅要使學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)，更重要的是讓學(xué)生擅長(zhǎng)獨(dú)立考慮，富有創(chuàng)新精神。這就要求在教學(xué)過(guò)程中，教師不僅要改變知識(shí)滿堂灌的做法，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)主導(dǎo)，還要努力創(chuàng)造適宜獨(dú)立探究的學(xué)習(xí)情境，放手讓學(xué)生自己去探究，使創(chuàng)新培養(yǎng)脫離紙面而滲入實(shí)際教學(xué)中。在物質(zhì)構(gòu)造CAI教學(xué)中，先進(jìn)的專業(yè)教學(xué)軟件不能只限于課堂上的形象演示，還要使之成為培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探究才能的有效載體。利用Diamond，Mercury等晶體構(gòu)造繪圖軟件，學(xué)生可以自己動(dòng)手構(gòu)建各類晶體構(gòu)造模型，以各種形式(球棍圖、空間堆積及多面體連接)展示晶體內(nèi)部構(gòu)造，通過(guò)自由旋轉(zhuǎn)、挪動(dòng)和縮放等多種效果

10、觀察模型。在此過(guò)程中，教師只需對(duì)專業(yè)軟件的功能和操作方法進(jìn)展簡(jiǎn)單介紹，其余的工作，從查找晶體構(gòu)造參數(shù)開(kāi)始到模型的最終建立都要求學(xué)生獨(dú)立完成，教師只是在學(xué)生尋求幫助時(shí)給予簡(jiǎn)單的提示和鼓勵(lì)。模型建立后，根據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)展比對(duì)的結(jié)果，學(xué)生需要修正甚至重新建立模型。在此過(guò)程中，通過(guò)獨(dú)立探究和研究，學(xué)生不僅掌握了課程知識(shí)，思維才能得到提升，更為重要的是學(xué)會(huì)理解決問(wèn)題的方法和技巧以及不斷嘗試直至成功的科學(xué)態(tài)度。5 結(jié)語(yǔ)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使CAI教學(xué)具備了傳統(tǒng)教學(xué)媒介無(wú)法企及的優(yōu)勢(shì)，把知識(shí)傳授從主要依靠教師講解引入了一個(gè)生動(dòng)逼真的立體情景，聲音、視覺(jué)的多重感官刺激有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握。但無(wú)論教學(xué)手段多么先進(jìn)，在本質(zhì)上只能是輔助教學(xué)的手段，因此在CAI教學(xué)過(guò)程中，要防止一味的形象化和直觀化，弱化強(qiáng)烈的感官刺激，防止學(xué)生成為單純的看客，要注重觀察才能、抽象思維才能與形象思維才能的協(xié)同開(kāi)展;先進(jìn)的教學(xué)軟件不能只限于圖形展示，還要使之成為培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探究才能的有效手段。在教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，只有牢記一切教學(xué)活動(dòng)都是為教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的效勞的，學(xué)生是教學(xué)的中心，是學(xué)習(xí)的主導(dǎo)，才能合理的取舍各種教學(xué)媒介，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，到達(dá)學(xué)習(xí)效果的最優(yōu)化。【參考文獻(xiàn)】2朱玲，齊煒.計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件的設(shè)計(jì)與理論：以無(wú)機(jī)化學(xué)“分子構(gòu)造一章為例J.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2021(7)