中学生物CAI课件的设计和应用

中学生物CAI课件的设计和应用摘要: 本文从当今教育领域内的热门话题现代教育技术与深化教育改革出发，以初一生物（沿海地区版）“光合作用”一节为例，从选择课题、设计课件、撰写脚本、素材的搜集、程序的编写、课件与课堂的整合优化等方面探讨中学生物CAI课件的设计及应用。关键词：教育改革 现代教育技术 CAI 计算机 光合作用现代教育技术与深化教育改革是当今教育领域内的热门话题之一，把现代教育技术与深化教育改革联系起来是教育改革和发展的需要。教育改革的一个重点是实施素质教育，促进学生全面发展，而其主渠道是课堂教学。要使学生得到生动、主动、活泼、全面的发展，客观上迫切要求教师改进传统的教学方法，更新教学手段。新任教育部长陈至立在“应用现代教育技术，推动教育教学改革”的文章中强调指出：“充分认识应用现代教育技术是现代科学技术和社会发展对教育的要求，是教育改革和发展的需要。”“各级各类学校的教师要紧跟科学技术发展的步伐，努力掌握和应用现代教育技术，以提高自身素质，适应现代教育的要求。”吕福源副部长也强调要把现代教育技术与各学科的整合作为深化教育改革的“突破口”和“制高点”。中学生物学教学在很多情况下都要求有直观教学，许多涉及生物学基本理论，原理，规律的知识比较抽象，有的还高度概括。传统的教学方法是教师凭讲述或挂图分析，学生学得枯燥乏味，既难于理解又不易接受。而运用多媒体技术可以营造轻松活泼的课堂气氛,将各种形式的感性材料展现在学生面前，使学生身临其境，轻松愉快的学习。设计多媒体课件，可以通过综合图像、动画、视频、音响、文本等多种效果，将抽象的内容具体形象化，微观的事物宏观化，复杂的事物简约化，模拟生物现象，缩短时空距离，加大信息容量。总之，多媒体技术在生物课堂教学上起着重要的作用。CAI(计算机辅助教学)在我国中小学广泛采用的一种方式是以教师为教学主导，利用计算机进行多媒体演示，电子讲稿支持，示范性练习等。笔者设计的“光合作用”CAI课件就是这种形式的。笔者试教的学校是广州市海珠区的一所普通中学，多媒体教学设备主要有多功能室，配备大屏幕投影,电脑设备，视频，音响设备等，校园网络尚未建成。这类学校的设备在现阶段中学比较普通。这些就为中学实现CAI提供了基础物质条件，同时也为中学教师利用现代教育技术，深化教育改革提供了施展才华的广阔空间。但由于目前市场上有不少大型专业公司制作的教学软件，很多人就认为用这些现成买来的软件用于教学既方便快捷，又省时高效。其实不然，市场上出售的大多数教学软件都是以个别教学为主，家教性质的，并不适合中学教师用于课堂教学。怎样才能充分发挥CAI在中学生物课堂教学中的作用呢？笔者认为中学生物教师应该自己动手设计制作一些针对性、实效性都比较强的适合课堂教学的CAI课件。下面我就以在教育实习中设计的“光合作用”课件为例，谈谈中学生物CAI课件的设计及应用。1、 选择课题在设计CAI课件前应该认真选择课题。一般应选择重点难点内容，选择能充分体现电脑多媒体优势的内容。在中学生物学中，有关生物学基本理论、原理、规律的抽象知识，需要用动态模拟的生物变化过程，微观的生物现象，时空跨越较大的生物现象等都比较适合制作成CAI课件，综合采用图像、动画模拟、视频、音频、文本等多种效果优化生物课堂教学，达到学生既轻松活泼地学习、又容易理解接受的目的。笔者选择的是初一生物（沿海地区版）“光合作用”一节。这节课的重难点是物质转变和能量转化过程。对于还没学过物理和化学的初一学生，两个概念都很抽象，不易理解接受。为了上好这一节课，我决定自己动手设计制作一个针对这一节课的CAI课件。由此可见，在设计制作CAI课件前首先应该深刻钻研教材，分析教材，抓住教材中的重难点，挖掘需要用多媒体功能的内容进行设计。在“光合作用”课件中，物质转变过程我用反应式的逐步演示和动画模拟来讲解，能量转化过程我主要通过动画模拟和三个数字电影片段来讲解。当然，由于是针对一堂课而设计，我还穿插了图像、文本等媒体。2、 设计课件（一）设计课件的原则 由于设计出来的课件是用于课堂教学过程，课件的使用过程也就是教师教学过程及学生学习过程。所以，设计课件一定要遵循教育学、心理学上的一些原则。一般来说，设计中学生物CAI课件应遵循以下原则：1、科学性原则 课件的设计一定要科学，能够正确反应生物学过程。特别是一些动画模拟和图解，不能因为片面追求形式上的直观而向学生传递错误信息，犯科学性的错误。例如在笔者设计的“光合作用”课件中，光合作用过程的模拟动画是必须严格注意科学性的。光合作用的原料二氧化碳和水来自不同地方，那么动画中两种物质的起点就不能放错地方了，二氧化碳来自空气中，起点应在绿叶外的空间，而水是来自叶片内的输导组织，起点应在绿叶内。在接下来证明光合作用需要光和产生淀粉的演示实验也是必须严格遵守科学性的。该实验很关键的一步是叶片颜色在滴碘液前后的变化。在滴碘液前叶片应该是黄白色，滴碘液后遮光部位仍然是黄白色，而未遮光部位则变成了蓝色（见下页图一）。这些颜色的变化必须在课件中科学准确地表达出来。 （图 一） （滴碘液前） （滴碘液后） 2、实效性原则 设计CAI课件的目的是优化课堂教学，所以课件设计必须抓住重难点，突出重难点。在“光合作用”一节中，物质的转变和能量的转化是重难点。因此，在设计前就应该考虑怎样来表达清楚这两个重难点。我采用的是动画模拟、过程解释、生动比喻交互切换的方法来解决。为了加深学生对物质转变和能量转化过程的理解，接下来我还精选了三段AVI格式的数字电影。分别是描述：（1）、叶片内结构和光合作用部位；（2）叶片在光照下进行光合作作用产生淀粉提供能量供植物体生长、开花等；（3）莲在光照下绽放出美丽的莲花。笔者在课后跟踪学生的反馈中体现出这三个数字电影片段能够很好地加深学生对光合作用的物质转变和能量转化过程的理解。3、主体性原则 前面说过，CAI在我国中小学广泛采用的一种方式是以教师为主导，利用计算机进行多媒体演示等。课件在设计时就必须充分考虑到教师的主导地位和学生的主体地位，使教师的讲解、课件的演示、学生的活动相协调统一。只有这样，才能充分发挥CAI课件在生物课堂教学中的作用。在笔者设计的“光合作用”课件中，直线式和交叉式流程相结合，在直线式流程中可由教师用鼠标或键盘自由控制课件演示的停顿或跳转。在交叉式流程中可由教师用鼠标在几个内容板块间自由切换。这样，教师在使用课件的过程中就能较好地发挥主导作用，实现CAI课件与课堂教学的整合优化。（二）、课件的设计过程 1、编写脚本 设计一个课件首先要编写脚本。脚本的编写包括文字脚本的编写和制作脚本的编写两部分。依笔者经验，如果多个生物教师或者生物教师与电教老师合作制作CAI课件，最好同时编写文字脚本和制作脚本。但如果是生物教师自己独立制作CAI课件，在选好题和有了基本思路以后，编写一个制作脚本就够了。 文字脚本的编写是教师依据教学内容及要求，按照教学过程的先后顺序，把知识内容及呈现方式描述出来。文字脚本应包括重难点分析、教学目标分析、师生交流情境分析、媒体的选择及声音和动画的要求等。这些都应该尽量详细地描述出来。笔者制作“光合作用”课件是独立完成的，文字脚本的编写在这里就不再详述了。 制作脚本的编写主要是要写出CAI课件系统结构，流程分析，超链接关系等。编写制作脚本最好是用箭头将各个知识板块间的链接关系、交互切换关系描述出来，在重难点板块上还可以用文字或符号注明，这样容易使设计思路清晰。下面是笔者设计“光合作用”课件的制作脚本流程，可供参考：2、媒体素材的准备 媒体素材包括图像、文本、动画、声音、视频等。图像媒体素材通常可以通过扫描转换成图形文件，也可用工具软件（Photoshop、Coreldraw等）制作，还可以从图形图像素材库（CD-ROM光盘）或Internet网上资源中获取。文本媒体素材可直接键盘键入。动画可用CAI制作软件制作或用专门的动画制作软件（如3D，Flash等）制作。声音，视频媒体素材可以直接录制或拍摄，再用工具软件转换成合适的格式（音频格式如WAV、MIDI、SWA等，视频格式如AVI等）也可由素材库光盘中或Internet网上资源中获取。笔者在设计“光合作用”课件时以上媒体素材的获取途径基本上都用过。如上图（1）就是用工具软件Photoshop制作的，动画中用到的叶绿体模型和思考题（钟罩小白鼠实验）的几个插图（下图二）是从Internet网上下载后再经过工具软件(Photoshop)加工而成的。（图 二） 动画的模拟过程是用CAI制作软件Authorware制作的,结尾的音频素材是从音乐CD光盘中剪辑后转换格式而来的,至于三个数字电影片断笔者是在科普光盘中获取的。一般CAI课件设计是在编写好脚本后再按要求搜集媒体素材的，但笔者认为，一个善于制作CAI课件的生物教师应该在平时就注意媒体素材的收集工作，分类整理各种媒体素材。比如说建立一个自己的媒体素材库，按图片、文本、声音、动画、视频等分类，而图片又可以分人体图片、动物图片、植物图片、微生物图片等，由此分类整理。以后设计CAI课件时就可以方便灵活地取用。笔者在半年多建立自己的媒体素材库经验中发现这种做法非常有利于制作出素材丰富的CAI课件。3程序的编写 脚本编写好，媒体素材准备好以后就可以开始课件程序的编写了。课件程序的编写是指根据脚本的要求，将用于呈现课件内容的各种媒体按照一定的原则、结构方式组合起来，使课件的内容呈现稳定、连续、平滑，符合脚本设计的要求。编写CAI课件程序可通过程序设计语言（PASCAL、C语言等）生成，也可以通过无需学习程序设计语言而设计的应用软件（PowerPoint、AuthorWare、Flash等）生成。由于中学生物教师一般都不是计算机专业的，所以如果使用程序设计语言制作课件，相对就显得比较困难。中学生物教师设计CAI课件更方便的是用应用软件来制作。这些应用软件操作简便，适合非计算机专业的教师制作CAI课件 。笔者设计的“光合作用”课件就是通过应用软件AuthorWare制作的。依笔者经验，在应用软件中，PowerPoint、AuthorWare、Flash比较适合中学生物教师制作CAI课件。制作简单的课件，可以用PowerPoint,但有个缺点就是人机界面不理想，交互性较差。制作大型复杂的课件可用AuthorWare,该软件功能强大，操作方便，基本能满足中学生物CAI课件制作的各种要求。但如果要制作复杂、生动的形态变化的动画，最好还是选用Flash。该软件能制作出各种形式、变化多样的动画。在中学生物教学中，有些知识点用简单的动画就可以表达，这种动画用AuthorWare能制作出来，而有些复杂的生物学过程（如DNA的复制、尿的形成等）最好还是用Flash制作出生动逼真的动画来描述。在具体设计过程中，教师应该根据具体的教学要求选择合适的应用软件来制作。编写课件程序一般是按脚本要求来制作。整个制作过程是件艰巨的工作，制作者要使课件尽量达到脚本的要求，而且方便使用。要做到只要会用键盘和鼠标的人都可以使用课件。笔者设计的“光合作用”课件，教师应用于课堂教学，只用鼠标点击就能够完成整个操作过程。CAI课件制作出来后，一般应进行修改。笔者修改“光合作用”课件经过了以下几个步骤：调试 试教 学生和听课教师反馈 修改 定稿 打包 CAI课件。三、课件的应用CAI课件设计出来后，只有在课堂教学中恰当地使用，才能充分发挥其优化生物课堂的作用。我国电教专家曾针对电化教育提出过这样的公式：电化教育=现代教育思想与方法现代化教育媒体。由此我们可以看出，CAI课件只是一种现代化教育媒体，课堂教学要达到理想的效果，还必须掌握现代教育思想与方法，也就是要懂得怎样在课堂教学中应用课件，从而达到优化生物课堂教学的目的，这中间就有一个生物CAI课件与生物课堂的整合优化过程。笔者经过教育实习使用CAI课件后总结出将课件应用于生物课堂教学，要突出教师的主导地位，学生的主体地位。教师应该成为学生学习的指导者、引路人，让学生在课堂上有观察、有思考、有分析、有讨论。同时还应注意师生交流和课堂气氛。在应用“光合作用”课件的课堂教学中，笔者是这样组织课堂教学的：1、导入（略）2、屏幕上显示光合作用的概念，讲解光合作用的简单过程，强调重点。同时开动学生的脑筋，提问: 动物会不会进行光合作用？为什么？（学生对着概念，思考后都能答出。）3、逐步演示，逐步讲解光合作用反应式（这样能使学生注意力集中），必要时重复一次。接着问学生：假如一株植物在黑暗里能不能进行光合作用？（学生对着反应式中的条件都能答出）。4、屏幕显示光合作用过程模拟动画，先让学生观察，然后找个学生对着动画讲一遍光合作用过程。（学生在有了概念和反应式的基础后，基本能说出来。在此过程中，学生的注意力高度集中，思维活跃。）5、切换到过程解释，先由教师讲解，完后再切换到动画模拟，由个别学生简述光合作用的物质转变和能量转化过程。（要提问基础好的同学，在这里一般基础好的同学都能简述出来。）6、讲解光合作用的比喻，可以切换到模拟动画对照讲解。7、演示光合作用需要光和产生淀粉的证明实验，演示过程由教师讲解，结果由学生分析讨论。完后再点出实验结果。（演示过程可用鼠标自由控制）8、播放三段数字电影，加深学生运动印象。主要由学生观察，教师引导讲解。（笔者在设计过程中把三段数字电影的声音关了，目的是方便教师引导和使学生注意力集中）在播放第三段（莲在阳光下绽放出漂亮的莲花）中我插问学生思考和讨论一个问题：“绿叶衬红花”显得很漂亮，联系光合作用，能不能找出它内在的生物学道理。（绿叶光合作用，制造淀粉，为开花提供能量。）9对图讲解光合作用的功能和意义，联系光合作用吸收二氧化碳放出氧