（课程与教学论专业论文）物理双语课件的探索与研究.pdf

物理双语课件的探索与研究 摘要 双语教学是现代教育教学改革的一种新模式。物理本身就是相当难的一门课程， 使用英语读原版教材更是增加了难度，教师必须采取多种措施帮助学生适应，编制上 课时使用的全英文多媒体课件便是在物理双语教学实践中总结出的有效措施之一。 本文首先介绍了国内外双语教学的概况，调查了合肥工业大学近年来双语教学的 开展情况并对编制物理双语课件的意义进行了分析。从理论上探讨了物理c a i 课件设 计的原则，实践上提出了实现物理c a i 双语课件设计的方法。介绍了p b l 2 0 0 4 的实现 并就课件的教学效果提高进行了分析。在文章的最后，作者对物理多媒体课件进行了 展望并将研究生阶段所作的工作进行了总结。 本文在物理双语软件开发方面做了一些有益的尝试，对双语教学研究有一定的参 考价值。 关键词：双语教学；多媒体；大学物理；课件 p r o b ei n t ot h e p h y s i c sb i l i n g u a ll e c t u r ec o u r s e w a r e a b s t r a e t b i l i n g u a ll e c t u r ei sak i n do f n e wm o d eo f t h er e f o r mi nm o d e m e d u c a t i o n p h y s i c si s a q u i t ed i f f i c u l tc o u r s e i ti sm u c hm o r ed i f f i c u l tt or e a dt h eo r i g i n a le d i t i o np h y s i c sb o o k t e a c h e r sm u s tt a k em a n yk i n d so fm e a s u r e st o h e l ps t u d e n t s t h ee n g l i s hm u l t i m e d i a c o u r s e w a r ea tc l a s si so n eo ft h ev a l i dm e a s u r e st h a tc o m e sf r o mt h ep r a c t i c eo f p h y s i c s b i l i n g u a lt e a c h i n g a tf i r s tt h eo v e r v i e wo f b i l i n g u a lt e a c h i n go fd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lp h y r s i c si s i n t r o d u c e d t h eb i l i n g u a lt e a c h i n gs i t u a t i o no fh e f e iu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g yi nf e t e n t y e a r sh a sb e e ni n v e s t i g a t e d t h er e s u l to f t h ec o u r s e w a r ei sa l s oa n a l y z e d i nt h ee n d t h e d e v e l o p m e n t o f f u t u r ep h y s i c sm u l t i m e d i ac o u r s e w a r ei si n t r o d u c e d s o m eb e n e f i c i a lt r i e si nb i l i n g u a ls 0 1 a r eo f p h y s i t sh a v eb e e nd o n e ，t h e r ei sc e r t a i n r e f e r e n c ev a l u eo n b i l i n g u a lt e a c h i n g k e y w o r d s ： b i l i n g u a ll e c t u r e ； m u l t i m e d i a ； c o l l e g ep h y s i c s ； c o u r s e w a r e 合肥工业大学 本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士 学位论文质量要求。 主席： 委员： 答辩委员会签名 舛叼 南崞 搁哥 导师：吖溉弋 何f 娜 久仰小夕欠 l l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所 知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 金目b 王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金世王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权金目b 王些盍堂可 以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名 号芦 签字日期：口r 年；月功日 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 导师签名 签字日期 电话： 邮编： v 厂谊该们 p 1 ， 研峤， 致谢 作者在读硕期间，得到了导师邓铁如教授的精心指导。邓老师治学严谨，学识渊 博，思想深邃，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间， 耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了自己的学术目标，领 会了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且还明白了许多待人接物与为人处 世的道理。我无法用准确生动的语言来淋漓尽致地描述自己的真实感受，只好将它深 深地埋在心底，化作一道虔诚的祝福：愿导师合家欢乐，一生平安。 同时，也将祝福送给理学院的何晓雄教授、邓小玖教授、高峰老师、罗乐老师、 李国祥老师和梅忠义老师，感谢他们在我求学过程给予我真诚的帮助和悉心的教导。 同时感谢我师兄宋逢泉和同学徐元英、刘建军、唐震、宋钢、丁虎、章毛连和张 春早等在硕士期间对我的关心和帮助。 最后，特别感谢我的父母和家人多年来对我无条件的支持和那份浓浓的亲情! 景佳 2 0 0 5 年3 月 第一章绪论 1 1 引言 双语教学( b i l i n g u a ll e c t u r e ) 原指双语国家( 例如新加坡、印度) 或双语 地区( 例如我国西藏) 采用两种语言开展教学的一种模式。现在词义已发生变 化，本文所涉及的双语教学，泛指我国非双语地区在非外语学科中采用外语版 教材( 多为英语) 并在其他教学环节中不同程度地借助外语传授专业知识的一 类教学模式。这一提法最早见于上世纪八十年代，大学物理似乎是开始双语教 学探索较早，并在当时形成一定声势的课程。由华中理工大学引进的美国哈里 德、瑞斯尼克共同编著的“f u n d a m e n t a l so fp h y s i c s1 9 8 1o d ”为当时多所高校 采用。作者导师就曾在合肥工业大学机电一体化专业8 7 级到9 0 级及科技英语 9 1 到9 2 共6 个年级本科生中用上述教材开设物理双语课程。中国加入世贸组 织、2 l 世纪全球一体化趋势使双语教学受到越来越多的关注。本工作就是配合 导师邓铁如教授承担的安徽省教育厅省级重点教学研究项目“物理双语教学的 探索”( j y x m 2 0 0 3 0 0 0 8 ) ，围绕物理双语教学中配套课件编制展开的。 物理是大学中一门重要的基础课，直接关系到学生科学素质的提高，思维 方法的训练及科研能力的培养，它不仅为学生后续课程的学习打下广泛而坚实 的基础，更为今后参加科研、技术应用等领域的工作提供长期受用的潜在能力。 开展物理双语教学首先是不能降低学生的物理知识水平，而应让学生学到同等 程度的物理知识。其次要设法让学生通过英文这一语言媒介学习物理知识，迈 出由一个英语学习者向英语使用者转化的关键几步。物理本身就是相当难的一 门课程，使用英语读原著更是大学一年级学生头痛的事，要使双语教学能坚持 开展下去，实现双赢而不是两败俱伤，除了学生要付出更多的精力之外，教师 必须采取多种措施帮助学生适应。编制4 c 课件便是邓铁如老师在探索物理双 语教学中总结出的有效措施之一。这是一套全英文的课件，供上课时使用，4 c 含义如下： 第一个c 是c o m p l e t e c o v e ra l lt h ek n o w l e d g e p o i n t so f t h el e c t u r e 即全面覆盖 讲课中的全部知识点。用视觉来增强与促进听觉，一方面帮助理解讲课内容， 另外也可作为学生课后看书、复习时的指路标。 第二个c 是c l a r i f i c a t i o n ，用课件的形式将知识内容的逻辑关系，层次分明、 条理清楚地呈现出来，起到提纲挈领，画龙点睛的作用，帮助学生理解与掌握 复杂抽象的内容。 第三个c 是c o n c i s e ，尽量做到简明扼要，采用学生熟悉的词汇与短语，用 讲课口语形式而非书面语言形式。因此采用的是标题式，短语式，仿照报纸的 大、小标题，争取做到一目了然。 第四个c 是c o r r e c t ，由于课件使用的是自己撰写而非摘自教材的语句，难 免存在不规范，如中式英语等中国人说英语的通病。因此应反复推敲，尽量避 免出现语法上明显的失误，以免误导学生。 编制4 c 课件的出发点是：一切从教学效果出发，尽量减少华而不实的多 媒体形式，不用任何会使学生分心，干扰学生思考的动画手段，在背景、字体、 字形大小、屏幕切换等方面，都做了反复比较，先后经过两年四个学期的使用 和修改，有的是重新制作，最后形成这次的2 0 0 4 年版。该课件已在双语教学中 发挥了不可替代的作用。 导师负责课件的构想，编写，笔者承担了全部编辑制作工作，并跟听了大 部分课时。根据上课时的效果及导师的建议反复做了修改，工作量比较大。 在编制课件工作中，笔者调研了国内外关于多媒体教学的概况和相关理念， 并对此进行了比较与思索。同时也对国内高校开展的双语教学的动态，做法， 经验进行了调研。对合肥工业大学这几年开展双语教学的十几门课程以及教务、 师资部门推动双语教学的工作作了调研。在这些调研基础上结合自己的课件， 形成了本论文。 在多媒体计算机辅助教学中，可以通过计算机技术把文本、图象、图形， 活动影象和声音等多种媒体的信息进行综合处理和管理，将计算机、电视、广 播、录音、录像等技术融为一体。可以很方便地对教育信息进行存储、加工、 控制、编辑、变换，还可以查询、检索，提供理想的教学环境。能透视、剖视 物体内部的状态和结构；简化、纯化物体的形象和运动；突破时空局限，模拟、 仿真某些自然现象。因此它在阐述科学原理、演示科学现象、传递教学信息方 面具有独特的作用。此外它具有容量大、计算速度高、储存方便、修改容易， 计算功能和交互功能强等特点，使它在图形、文字、色彩、声音等方面较之传 统媒体具有更强的表现力和实用价值，所以，它被应用到教学的各个领域。同 样在物理教学中也获得了广泛的应用。 但是近年来在多媒体教学的推广中，却出现了一些值得注意的苗头，过分 突出了计算机技能的展示，追求强烈的视觉刺激，许多多媒体课件的评奖成为 计算机技能的评奖，参赛者力求推陈出新，展示别人所不能展示的画面效果， 而实际教学效果本身反倒退居次要地位，参赛者的精力主要不是在获得最佳教 学效果之中，而是倾注在三维动画的技巧上。这是大多数教师在开展多媒体辅 助教学时值得深思的问题。本文正是按这一思考展开的。 近年来在国内重点高校大力推广的双语教学是高教领域教学改革的一次大 胆尝试，外语教学从传统的以教师授课、灌输知识为主的方式向与专业教学相 适应的注重研究方法、提出问题的方式过渡，使学生能够通过自我探究获得心 理上的外语氛围1 1 】。这势必会带来教学方法的更新和教学水平的提高，同时会 进一步提高师生运用外语进行专业交流的能力，加速高等教育国际化的步伐。 如同许多新生事物成长过程中很容易走偏方向，以致自生自灭一样，双语 2 教学这一新生事物其目的、宗旨、可行性、效果评价体系等基本方面从一丌始 就存在不同认识。笔者导师虽然尝试多年，仍认为现在尚处于“摸石头过河”， “如履薄冰”，“战战兢兢”的心态，距离全面认识双语教学的规律还有很大距 离。但有一点是肯定的：无论学生学还是教师教两方面来说，物理双语教学的 难度都大大增加了，要想追求双赢的目标，教学中一定要采取许多辅助措施， 4 c 课件的编制与使用是行之有效的辅助教学手段之一，本文就是围绕这一措施 展开讨论的。如何用较快的速度、有效的途径设计出实用的物理双语c a i 课件， 既要从理论上回答上述问题，又要从实践上解决上述问题，这就是本课题研究 的目的。 物理双语课件( p h y s i c sb i l i n g u a ll e c t u r e2 0 0 4 ) 的开发是一项系统工程， 不可能一蹴而就。根据导师的建议，p b l 2 0 0 4 的改进工作将留待下面的师弟、 师妹们完成，希望每届都提升一个档次，做到不断提高，不断完善。 编制p b l 2 0 0 4 的指导思想具体说来主要基于以下几点： 第一，本课件主要用于课堂教学。 p b l 2 0 0 4 主要是由教师在多媒体教室讲课的环境下采用。其内容主要是课 堂讲课的详细提纲并辅以必要的插图等，要与教学内容紧密结合，充分体现课 件作为辅助教学的一种手段。不能在教学中喧宾夺主，更不能形成以多媒体课 件制作为主体，丽把完成教学任务置之其次的地位。应当根据教学内容的需要， 选择恰当的技术手段和表现形式。切忌过多的动画、背景、音乐，以免学生把 过多的注意力放在变化多彩的画面中，而忽略了对教学内容的把握。比如笔者 曾采用过彩色字体，突出重点，用一句一句切入的方式展现，后来在实践中发 现效果不理想，而果断舍弃。一些该让学生发挥想象的，该进行抽象思维训练 的，就应该让屏幕简洁而富于内涵，启人思考。 第二，简化课件操作。 为了克服多媒体教学在操作中干扰教师思路，使之分心的一些负面效应， 在物理双语教学中，教师采用激光指示笔，大部分时间站在讲台正中，面对全 体学生讲课，而不是坐在操作台后，面对计算机屏幕。【2 】这样才能够更好的突 出教师的主导作用和学生的主体地位，实现师生面对面交流，而非各自面对屏 幕，间接交流。所以在课件界面设计这一环节上，采用了按钮等一目了然的导 航图标。形式简单，干扰信息少。教师在使用中，只用鼠标就可以快捷地完成 所有的操作。 第三，按教学大纲编制，全英文编写。 大学物理在引入双语之后仍然是一门重要的基础课，应按大纲的要求让学 生学到同等程度的物理知识。我校物理双语教学采用的是美国匹兹堡大学哈里 德教授主编的教材f u n d a m e n t a l so f p h y s i c s ( 以下称哈书) 。几十年来先后修订 发行6 版，为美国m i t 、斯坦福等名校采用，是发行量最大、权威性最高的美 国工科物理教材，国内已有北方交通大学、西安交通大学、同济大学等校试用。 教师讲课时双语并用。在引言、介绍物理学史、归纳小结时较多甚至全部使用 英语，在讲述全新内容，尤其是重点、难点，要深入思考的地方主要用汉语讲 清、讲透，使之形成明晰、深刻的概念，加深记忆。文字部分则实现全英语化 ( 含板书、多媒体课件、作业及批改、试题及解答) 。笔者在编写课件中主要以 导师的英文讲义为脚本，并引用了哈书配套光盘中的彩图和其它基础物理的相 关资料。 第四，修改方便，运行环境要求较低 注重教学效果的教师，每一次都不会仅仅重复以前的教案，更不用说是不 同的教师进行教学。 市面上目前主要的课件制作工具大致分为以下几种： 幻灯片模式：p o w e r p o i n t 是一种非常好的幻灯片模式的多媒体制作软件。 严格说来，这个软件不是纯粹的多媒体制作软件，因为它展示的内容主要是文 字、图象和图表，对声音、视频阻及动画等媒体无法运用自身的能力进行连接。 当它是多媒体制作软件的原因是它可以通过借助w i n d o w s 的对象连接与嵌入 ( o l e ) 技术嵌入声音、视频以及动画等媒体。它是o f f i c e 软件的一个组成部分， 运行环境要求不高，且修改方便，可以随改随用。但是相对来说，交互性和可 移植性较差。 流程图模式：a u t h o r w a r e 等软件主要是运用各种类型的功能图标组成流程 图，再将各种素材插入到这些图标中，多媒体呈现就是根据这个流程图依次呈 现，运用交互图标和函数等可以实现复杂的交互。 卡片模式：用方正奥斯、易思、蒙泰瑶光等多媒体制作软件制作课件，就 好象在编一本书，它将多媒体根据需要编辑在一幅画面之中交替呈现( 可有顺序 和效果动画) ，称之为一张卡片或一页书，再根据不同的需要使这些卡片或书页 交互性地呈现，即形成多媒体课件。这种多媒体制作软件比较容易组织与管理 多媒体素材，就象阅览一本书，比较形象、直观。但是这些多媒体课件制作工 具使用的并不广泛，参考资料不够充分。 程序设计语言：用程序语言( 如v b 、v c 等等) 可以设计出随意的、功能强 大的多媒体课件，如一些仿真实验室、游戏型教学软件等等，上述软件大多具 有它们自己支持的各种程序语言，如果配合它们制作多媒体课件，可将它们和 课件的功能发挥得淋漓尽致。由于程序语言比较复杂，开发课件时间较长，且 修改不是非常方便。 网页三剑客：目前又出现了运用一些具有一定交互性的平面动画制作工具 f 1 a s h 和网页制作工具( f i r e w o r k s 、d r e a m w e a v e r 等) 来制作多媒体课件，而网页 制作工具则较象卡片模式的多媒体制作软件，因为它也是运用页去切换内容。 但它们支持的多媒体文件格式较少，一般适合于大多素材自己制作的场合。优 4 点是能够在网络上直接共享。 根据编制物理双语课件的客观要求一单机版软件，要求修改方便，且上课 时主要是用于演示讲义，对多媒体和动画功能要求不高，但要求开发的速度较 快，操作简便，运行可靠，修改方便。所以，综合考虑之下笔者选择了d o w e r p o i n t 来开发双语课件。通过对字体大小，颜色，背景色等要素的配合，实现了课件 的非暗室显示，即在保持教室光线明亮的前提下，学生能看清屏幕显示的全部 教学内容。 在p b l 2 0 0 3 编辑工作初步完成之后，笔者在导师的帮助下，在新校区进行 了为期一年物理双语教学的助课工作，考察了使用p b l 2 0 0 3 的反馈情况并进行 了及时的修改。同时为了更好地改进此课件，笔者调研了合肥工业大学2 0 0 4 年度双语教学开展情况和双语教学中多媒体课件的使用情况，旁听了教务处开 办的多媒体课件制作培训班和双语师资培训班，就有关问题向老师进行了请教。 此外笔者还在课件制作理论方面进行了一些探讨，最后形成了这一版本。在接 下来各章节的内容中，包含了作者的一些浅见：从理论上探讨了物理c a i 课件 设计的原则，从实践上提出了实现物理c a i 双语课件设计的方法。在本章以下 的内容中，介绍了国内外物理双语教学的概况，调查了合肥工业大学近年来双 语教学的开展情况并对编制物理双语课件的意义进行了分折。在第二章中，作 者主要对课件制作理论进行一些探讨，包括课件制作原则、发展趋势、课件制 作的优化等。在第三章中介绍了p b l 2 0 0 4 的实现并就课件的教学效果提高进行 了分析。最后，作者对物理多媒体课件进行了展望并将研究生阶段所作的工作 进行了总结。 1 1 2 国内外物理双语教学的概况1 4 j 双语教学这个概念来自美国这个拥有l 5 0 多种语言的移民国家。美国国会 于1 9 6 8 年通过了关于双语教育的法案。当时的美国国土上学生的现状是：来自 于不同语言文化背景的学生越来越多，他们的英语水平有限，事实上不能和那 些同龄的但却精通英语的伙伴拥有同等的教育机会，这种英语对话和理解能力 的缺陷使得这些学生面临一系列社会问题。美国的双语教育法案就是在这种情 况下出台的。 自从第二次世界大战结束以来，双语教学的问题已成为一个世界性的话题， 其原因有政治、经济、思想意识和教育等多方面。在政治方面，原来的殖民地 先后独立，他们都面临着严峻的发展问题，而经济发展要求有一种广泛使用的 语言，所鲜原殖民地的语言也就继续被使用并在很多国家继续保持着官方语言 或官方语言之一的地位，这样大多数殖民地图家就发展成为了双语国家。另外， 二次大战之后出现了多次大规模的人口迁移，这些人口的流动会导致不同语言 之间的接触，使双语教学成为解决许多问题和冲突的一种方式。正是由于这些 原因，许多国家实行了双语教学，然而，由于教学目的和背景的不同，各个圈 家在实施双语教学的过程中也存在着重大的差异。 以邻国印度为例，其官方语言是英语。印度的英语教学模式卓有成效，印 度教育体制( 1 0 + 2 + 3 ) 中的英语教学模式是：在小学和中学阶段大力推行英语教 学，部分学校采用英语讲授各门功课；在大学阶段，除个别文科外，全部采用 英语教学。在印度高等院校，统的教材较少，大部分教材是教师给学生开出 的一系列不同流派的参考书，包括传统书目和最新著作书目，以英语原著居多， 让学生自己去研读、分析、比较，印度学生的英文阅读量相当大。课堂上，教 师用英语讲课，学生用英语提问及回答问题。期末考试一般要书面回答5 。1 0 个问题，可以用英语或印地语答题。考卷里没有打勾的选择题，不能靠死记硬 背和瞎蒙，所以决没有猜测的成分。这样培养出来的大学毕业生能掌掘2 5 0 0 0 左右的英语词汇量或更多一些，可以说英文己达到运用自如的程度。同时由于 读了大量的最新英文原著，学生对本学科的最新发展动向就会及时了解，为将 来的工作、发展和创新打下基础。印度的小学、中学和大学教育阶段的英语教 学犹如大金字塔，基础宽而扎实。在小学和中学阶段接受过良好英语教育的人 数众多，能进入大学阶段的数百万学子都己具备运用英语进行国际交流的能力， 这是一笔巨大的人力资源。 上个世纪末，国内部分高校小范围地开展了双语教学。国家教育部在2 0 0 1 年下发的关于加强高等学校本科教学工作提高质量的若干意见中提出了加 强大学本科教学的1 2 项措施，其中要求有条件的专业，力争三年内外语教学课 程达到所开课程的5 一1 0 。接触原汁原昧的著名原版教材，营造一个让 学生使用英语获取知识的氛围，在入世、申奥成功、国际交往日益频繁、与国 际接轨呼声日隆的今天，无疑将成为高校教学改革的一个热点。 z l 国内各高校开设的双语教学课程和具体举措各有不同，因为开展时间较晚， 基本处于试点阶段。以大学物理为例，目前国内的高校试点做法主要有以下几 种类型： 清华模式：直接聘请外教，全英语教学，承认不利于物理知识的深刻理解， 但学生素质高且全部自选参加，兴趣甚高，自学能力强，每届在1 5 0 人左右。 北航模式：学生网上自由报名，适当筛选定出9 7 人，加上国际金融与外贸 6 3 人共1 6 0 人组成试点班。采用i e t 教材与配套光盘，较少使用汉语( 提出在 讲课与板书中少于2 0 ) 。已试点一学期，目前仍处于磨合期，将光盘登录校 园网让学生反复观看。 成电模式：选定通讯、电子4 个班，自0 2 年春开始试点，选用与国内教材 体系较贴近的s e a r s ，u n i v e r s i t yp h y s i c s ( 1 9 9 8 版) ，部分采用i e t 光盘，强调 仍是物理课，让试点班学到同样程度的物理知识，作为过渡期，在给学生提供 用英语学习新专业知识机会的同时，不排斥汉语，对物理知识的难点与重点用 汉语讲清讲透。 华北工学院模式：将教学环节的一部分英语化，采用i e t 教材，自制帮助 学生的c a i 双语课件，与其它班用一样的试卷( 中文) ，并加上部分英文选做 题。 东南模式：东南大学恽瑛先生借鉴美国加州大学开设“跨学科课程串”做 法，把物理、英语、计算机结合起来开设“物理、英语、多媒体一体化”。1 3 从h a l l i d a y 的f u n d a m e n t a l so f p h y s i c s ( 2 0 0 1 版) 选出2 6 个选题( 约1 0 0 页) 自编并出版与之配套的英文版多媒体光盘，作为物理课之外的选修课，要求学 生能正确翻译选读材料，并能分成小组完成数值计算基础上的多媒体物理课件 制作，恽瑛先生正在考虑逐步过渡到必修课，取代物理课。 我校由导师邓铁如教授主持自机电一体化专业8 7 ，8 8 ，8 9 ，9 0 年级，科技 英语9 0 ，9 1 年级共6 届开展物理双语教学试点，并获得1 9 9 2 年校级优秀教学 成果奖。自0 3 春季学期开始，借鉴上次试点的做法，双语并用，文字方面采用 全英语，即教材、板书( 含多媒体) 、作业、批改、试卷及解答全英语，讲课双 语并用，在绪论、引言、总结以及介绍物理学史部分较多甚至全部使用英语， 对重点与难点，尤其是需要深入思考部分，用汉语讲清讲透。第一轮试点结束， 本着“同等程度”原则命题：在试点班9 0 名学生中，成绩优、良者5 1 人，占 5 7 ，每次作业收到7 5 本左右，稳定并高于平行班。 1 3 合肥工业大学双语教学的现状 作为教育部直属院校，合肥工业大学很重视双语教学的开展，自0 2 年春 开始截至0 4 年秋，分别在五个学院进行了包括大学物理在内总共9 门课程的双 语教学试点工作。校教务处、师资科已经举办了四期双语教学教师外语培训， 2 0 0 4 年暑期还选派二十位教师赴上海外国语大学进行了为期一个月的英语“小 灶”。对推动双语教学的开展起了很大的推动作用。据校师资科统计，所有已经 开设双语教学课程的教师，全部是硕士研究生及以上学历或副高以上职称，有 较强的外语应用能力，熟悉本专业的英语词汇。但大多为首次开展双语教学， 还处在试点、摸索阶段。 1 4 编写物理双语课件的意义 在双语教学过程中，该采用何种教学模式，以及教学过程中既然冠以双语， 又该如何分配使用两种语言的授课时间，从而实现教学效果的最大化，这对双 语教学的老师而言是一个看似简单而又颇费脑筋的问题。授课教师的英文讲义 应能起到了删繁就简和提纲挈领的作用，2 0 0 3 年第一轮试点课件尚未完成，同 学经常反映为了记笔记和听懂老师的英文授课而无法跟上教学进度，客观上必 须增加英文板书的内容。英文板书却使老师、学生因为耗费太多时间而往往无 法完成预定的教学计划。应用双语课件就可以很大程度地改善这一状况。所以 作者的这项工作是有意义的。 在课本配套光盘中有大量的课本彩图，利用这些现有素材结合英文讲义可 以制成双语教学的全英文多媒体课件，化抽象为形象。它不仅能展示文字、图 片、图像、声音于一体，将学生带进形象、生动的教学情境之中，而且能使学 生感官接受刺激，发展思维能力，拓展学生的空间概念，加深对事物的理解， 减轻了学生认识的难度，变难为易。 传统的文字教材、录音教材、录像教材，其信息组织结构都是线性和有顺 序的，而人类的记忆是网状结构，线性结构限制了人类自由联想能力的发挥， 计算机多媒体技术是非线性的，更能发挥个体的个性，加快获取知识的速度， 提高获取知识的能力。教育应用是多媒体能够最大限度地发挥威力，同时也是 影响力最为深远的多媒体的主要应用领域。在未来，多媒体将突破传统教学方 法的极限，从根本上影响和改变学校的教学过程。使用多媒体可以使得原本抽 象、枯燥的数据用各种动态模型表示出来，从而大大提高了教学的直观性。 近年来，计算机辅助教学( c a l ) 在教育领域取得了突破性的进展，学习理论 的思想变革( 从最早的程序教学理论到今天的建构主义教学理论的变革) 和计算 机技术的变革( 即从早期运用语言编程、使用单一媒体发展到现在的利用多媒体 的开发工具，采用多媒体技术，实现超文本、超媒体的技术变革) 更为c a i 带 来了新的生机，使c a i 软件在教育界掀起了一股热潮，人们纷纷加入到c a i 软件制作的行列中。市面上也不断涌现出多个学科各种类型的多媒体教学软件， 这对于更新教学观念、推进教学改革，促进计算机辅助教学发展起到了重大的 作用。新技术的广泛应用给人类生活带来的益处是勿庸质疑的，但计算机对于 教育特别是教学会有哪些帮助、能发挥哪些作用呢? 有许多人对此迷惑、对此过 于乐观，而这些问题的解答要从传统教学谈起。不可否认，传统的课堂教学有 着丰富的遗产和宝贵的教学经验，在这一方式下教师能用三言两语把某个复杂 的问题讲的清楚透彻，同时带有强烈的感情色彩，并表现出教者的言语表达能 力和个性。其教学过程简便易行，这是任何其它手段无法代替的，但是传统教 学的局限性和缺陷也是十分突出的，例如讲解图形、图像及其变化时，通过言 语和板书难以透彻地剖析和讲清某些图形、图像有关的变化过程或微观机制； 传统教学受传递方式的限制，教师不能实时地接受和处理每个学生的反馈信息， 进而无法实时地组织起有针对性的教学，使它的适应性和协调性受到了极大的 限制，更谈不上个别化教学，难以实现学生的认知主体作用。令人高兴的是把 计算机引入到教学过程中，利用它的多媒体功能恰好可以弥补传统教学的这些 缺陷，但是决不能夸大计算机的作用，以为计算机能完全代替传统的一张嘴、 一支笔、一块黑板也是不现实的。总之，两者要相辅相成、取长补短，才可望 取得丰硕的教学成果。1 5 j 第二章制作物理双语课件的理论探讨 在完成学科教学任务的前提下，要进行双语教学，就对双语教学提出了比 一般课堂教学更高的要求。在双语教学中，由于两种语言的介入，使教学内容 增多，要保证有效地完成各种教学任务，不仅需要增加课时，还需要在课堂教 学采用高密度原则。多媒体的应用为它的实现提供了保障，能够同时获取、处 理、编辑、存储、展示包括文字、图形、声音、动画等不同形态的信息，它进 入课堂，超越了教育、教学的传统视野，使课堂冲破了时空限制，丰富了教学 内容，增加了教学的密度和容量，能创造出使知识、学问来源多样化的文化教 育环境，最大限度的降低在双语教学中的词汇、表达等方面的问题，为物理双 语教学提供了无限广阔的天地。 多媒体课件的使用可以激活右脑的形象思维，提供更多的知识信息和形式 多样的学习方式：对形成创新学习的课堂教学氛围和提高课堂教学的效率，都 起到了推动作用，显示出独特的价值。首先，它一改传统媒体单调、僵硬的面 孔，使教学信息表现为图标、文字和声音的有机融合。第二，它化理性为感性， 化静止为运动，化抽象为具体，对解决教学中的重点、难点起到十分重要的作 用。第三，它有利于交互反馈功能的发挥，打破了传统教学中以教师为中心单 向交流的弊端，为形成创新教学课堂氛围起着推动作用。 6 1 通过对已有的c a i 课件的研究不难发现，目前c a i 课件的制作主要采 用两种方法：一种是程序软件开发方式。常用的开发软件有v i s u a lc + + 、v i s u a l b a s i c 、j a v a 等。它们均支持面向对象的程序设计( o o p ) ，采用基于控件的开 发结构框架、具有结构化的事件驱动编程模式，全面支持动态数据交换( d d e ) 、 对象联接与嵌入( o l e ) 和动态联接库( d l l s ) ，有足够的能力和条件开发c a i 课件。利用这类编程环境开发的课件功能集中、运行速度快、便于移植和扩充， 但需要编写大量的程序代码，开发周期长。另外一种方法是采用a u t h o r w a r e 、 t o o l b o o k 、d i r e c t o r 、p o w e r p o i n t 等多媒体创作工具。利用多媒体创作工具可 以灵活地组装各种多媒体素材( 文字、图形、图像、音频、视频和动画) 形成 多媒体教学软件，避免了繁重的编程工作，而且可以使任课教师更加专注于教 学的设计和媒体的组合。【，1 按照方式使用的不同可以把c a i 课件分为三类：【8 】 1 基于课堂教学。如大学物理学v 2 0 以及由清华大学和上海电力学院 等高校分别制作的大学物理电子教案。这些课件实现了教学信息的数字化，适 当运用多媒体表现教学内容，并在电子教案中融入了任课教师的教学经验。 2 基于学生课外学习辅导。如工科大学物理学习辅导系统( 网络版) ( p c a i ) 、解放军装备技术学院研制的大学物理网络教学系统以及由该校 与东南大学联合研制的大学物理网络课程等。这类课件充分发挥了多媒体 9 技术和网络技术的优势，打破了传统课堂的时空限制，利于学生主体性的发挥。 3 基于学生的动手实践。如由华中理工大学李元杰教授提出的c c b p ( c a l c u l u s c o m p u t e r b a s e dp h y s i c s ) 教学体系，以微积分和计算数学为基础工 具来描述和分析物理学，鼓励学生自己查资料、建立模型、编程序和分析数据， 从而拓展了教学内容，提高了学生的综合素质。 2 1 物理课件制作所遵循的原则 2 1 1 科学性原则 物理课件设计不能出现科学性错误。不能将错误的物理概念和原理教授给 学生，这一点似乎人所共知。但是，市面上商业化的物理教学光盘往往在这一 点上没有过关。笔者在一次网上物理课件展示会上看到一个课件大气的压强。 在这个课件的开头，在旋转的地球外制作了一层厚厚的大气。但有网友评论指 出，地球的旋转做成是自东到西的。多媒体物理课件作为相对固化的宜于推广 的科研成果，一旦出现科学性错误，造成的损害远远不是一个物理教师的口误 可比拟的。所以，物理课件比赛的课件评价标准中，严格规定物理课件有科学 性错误不得入围参加评比。州 2 1 2 教育性原则 要按照学生的认知规律，要充分利用多种媒体，用文字、图像、动画、声 音对学生的视觉和听觉形成良性刺激，使物理课件具有启发性、针对性和交互 性。 2 1 3 艺术性原则 优秀的多媒体物理课件是思想性和艺术性的和谐统一体。在可能的情况_ f ， 课件展示的语言文字应规范、简洁、明了；画面应精美。如果二维物理动画已 经能产生较好的物理教学效果，那就用二维动画而不是非用三维动画不可。但 是如果只有用三维动画才可演示物理过程和现象的变化，才能使学生更直观、 更形象地理解物理本质，那么我们为了使物理教学效果更好就运用立体感更强 的三维动画。 2 1 ，4 效益性原则 效益性原则是物理多媒体课件创作中必须坚持的最重要的原则，是多媒体 课件创作的出发点和归宿。创作多媒体物理课件的指导思想必须是为了提高物 理素质教育的效益。物理多媒体课件的好坏最终要受物理课堂教学实践效果的 检验。只有被课堂教学实践反复证明和广为证明，相对于传统教育手段，能明 显提高效益的物理课件才能是值得保留、肯定和推广的物理课件。效益性原则 也是自然淘汰法则。凡是违背这一原则的多媒体物理课件迟早要被淘汰。 2 1 5 辅助性原则 多年来我国计算机辅助教学中存在误区，物理计算机辅助教学也不可避免 地存在这样某些不恰当的思想：认为选择优秀的物理教师设计教案，由计算机 o 专业人员制作课件就可以万事大吉。这种开发模式的问题是：再好的物理教师， 再好的教学方法，不可能面对所有学生都那么高效。只有物理教师、教育专家 和计算机专业人员紧密地结合起来开发的物理课件，经过物理教学实践检验的 物理课件才能投入市场。如果教学光盘完全成了物理教材的翻版，把物理教师 排挤在一边，用机器替代教师，对学生实施目中无人的物理教学，这样一定会 失败的。因为这种设计思想，既违背了物理教学规律，也忘记了国情。作者认 为计算机只能起到辅助教学的作用，不管计算机发展到什么水平，它始终不能 取代物理教师，只能辅助物理教师的教，辅助学生的学，它是老师和学生的助 手。所以，要设计多种物理课件，供物理教师和学生选择使物理教师把课教活， 使学生学得主动。1 9 1 2 2 多媒体课件制作工具的比较 就读研究生期间，作者曾试用t o o l b o o k ，a u t h o r w a r e ，网络三剑客等多媒 体工作制作过一些课件。t o o l b o o k 在国内各大高校使用率很低，在市场几乎无 书可买，制作软件以及教学软件也很难买到。t o o l b o o k 和a u t h e r w a r e 制作的课 件在光影搭配、运行速度、色彩渐变和体积上等都有一些缺陷。 在研一暑期，作者运用p o w e r p o i n t 2 0 0 2 制作了双语教学项目哈书的电 磁学部分的课件，也就是p b l 2 0 0 3 的前身。与其他多媒体制作软件相比， p o w e r p o i n t 2 0 0 2 具有不要编程，上手快，操作简单等优点。p o w e r p o i n t 2 0 0 2 本 身具有的动画功能，图象处理功能不强，但它就像一个大容器，对于其他软件 处理以后的作品具有兼容性。比如c o o l 3 d 处理生成的特效文字，p h o t o s h o p 处 理后的各种格式的图像，g i f 格式的动画，并可以随意控制a v i 格式的小电影等 等。由于p o w e r p o i n t 本身具有的功能以及它的兼容性，使得它也能有机集成图 形、声音、动画、影像文件等各种多媒体索材并产生比较丰富多彩的效果。最 重要的是，它可以在配置较低的多媒体电脑上运行。 当然，p o w e r p o i n t 同时也存在很多缺点。首先，它的课件体积相当庞大， 尤其在制作动画的时候。p o w e r p o i n t 制作的动画必须逐帧描绘，每一帧都占体 积，在帧数较多的情况下，体积将急剧膨胀。其次，当打包制作成可执行文件 后，在还原时，可能会出现软件走样的情况，比如原来的圆形变成椭圆，文字 错位等。模板的使用将会使得体积急剧膨胀且模板不可卸下。在病毒防护方面， 若在课件中使用了一次宏，即使你以后删除宏，每次启动软件时都将提示你发 现宏。将安全等级降低以后，虽然可以消掉这提示，但若真正的宏病毒入侵时， 将会毫无抵抗。有时即使你没有使用宏，警告提示仍然出现。另外，还有光影 效果差，动画效果不连续且不可控制其过程，动画效果单调，交互性差等缺点。 按照“一切从教学效果出发，尽量减少华而不实的多媒体形式”的原则， 作者在课件主体还是采用了p o w e r p o i n t 来编辑。 工具 优缺点 p o w e r p o i n t具有一定的交互功能，方便易学，做讲稿素材十分有益。 v b 、c + + ，j a v a效果控制能力强，但是费时费力，制作周期长 开发单机板课件有优势，功能较强大，稍复杂，制作工程量 a u t h o r w a r e 大，修改不便。软件容量庞大，独立运行时，需打包处理。 无级放大的矢量图，丰富多彩的动画，轻松实现混音功能， f l a s h 强大的交互功能，允许用户进行程序设计，采用流传输技术。 表2 1 常用的课件编辑软件主要优缺点比较 2 _ 3 课件制作的优化策略 2 3 1 优化策略1 6 1 学习理论指导着课件制作的整个过程，包括需求分析；脚本设计；素材搜 集处理、制作；课件制作( 素材的连接与屏幕设计) ；课件修改( 使用、反馈、修 改) 等环节。对教师来说，主要是对课堂教学的设计和解决学生学习困难的方法 设计，再将它们汇成脚本进行课件制作。 2 3 2 计算机辅助物理教学的教学优化设计 虽然各个教师的教学风格不同，但他们的教学设计的实质性内容应该是相 同的。其教学设计的内容的基本要素可归纳为三个方面：1 1 0 1 1 ) 教师期望学生学习什么内容? ( 教学目标) 2 ) 为达到预期目标，教师打算如何进行这种学习? ( 教学策略、教学媒体) 3 ) 在进行这种学习，教师如何及时获得反馈信息? ( 教学评价) 从此可以看出，在进行教学设计时，首先要保证教学目标的实现，运用计 算机辅助教学目的就是尽可能地实现教学目标。故计算机辅助教学是“以教学 为主，以机为辅”的教学方式( “辅助”的含义就在此) ，在计算机辅助教学时 屏幕界面设计时内容与形式选择要保证教学目标的实现，服从教师的教学策略 和教学设计，当然教师根据实际情况要尽量选择运用计算机辅助教学配合的教 学策略和教学设计。因此，教师进行教学设计时同样，先进行一些教学设计的 常规工作：讨论确定某一课时或单元的教学目的；列出其中的教学分课题，陈 述每一课题的教学目的；调查并列出学生的特点，包括学生学习已有的基础和 学习特征等：确定可以取得明显学习成果的学习目标：列出每一学习目标的学 习内容；预计学生对有关课题的基础知识和表达水平。经过这些教学设计的常 规工作后，教师开始要根据教学内容和教学资源选择教学策略、教学活动的形 式和教学反馈。但是由于计算机辅助教学的出现、发展和素质教育的要求，教 师的教学设计开始出现了很大的变化。这主要表现在以下几个方面： 1 教学模式的多样化。虽然目前在学校里教师大部分仍旧采用传统的集体 授课的教学模式，计算机辅助教学仅起到一些解决学生的抽象思维的困难和提 高课堂效率的作用。但随着计算机的网络化和各校校园网的建成，这个教学模 式已逐渐在演变，目前的网络教学可以说明课堂教学逐渐在向只在课堂内解决 一些教学困难或侧重培养学生能力的辅导型的教学模式转变，将学习的主动权 还给学生是教学的发展方向，即计算机辅助教学( c a t ) 逐渐向计算机辅助学习 ( c a l ) 方面转变。 2 ，教学的重点逐渐在演变。随着素质教育的提出与推行，教育的着陆点从 知识点的落实逐渐向能力和素质的培养方向转化，原来教学的知识主线逐渐转 变为能力教学主线和知识教学主线并行。这样，将知识点运用能力主线贯穿起 来进行教学，使教学完成知识和能力的双目标。 在以上这样的教学内容和教学方式转变过程中，计算机辅助教学有了更多 的使用空间。原来计算机辅助教学只大部分用来解决学生的抽象思维困难和提 高课堂信息量，现在可以用它来重现历史情境，模拟实验过程，模拟真实世界 等等，让学生在体验生活中结合知识进行分析理解，获得真知，拓展能力。因 此教师在进行教学设计时要充分考虑教学内容、选择的教学模式和计算机的功 能，使教学效果达到最佳。为达到这个目标，教师教学设计要先根据教材一节 课或一个单