【毕业学位论文】（Word原稿）Authorware在物理教育中的应用-软件工程

物理教育中的应用 第 1 页 共 10 页 物理教育中的应用 章亮（安庆师范学院物理与电气工程学院 安徽 安庆 246011） 指导教师：吴隆才 摘要 ：随着多媒体技术的发展，多媒体技术在教学领域有着越来越广泛的应用。其生动、形象、动态、直观等优势成为教学课件制作软件的首选。本文通过对 点及物理教育特点的相关介绍，利用 作教学课件实例，说明 物理教育中的应用。又因为教育过程的复杂性，教育内容的丰富性，决定了教育手段的多样性，所以多媒体教育不应该是 教学的唯一方式。充分认识到多媒体辅助教学的地位和作用。即多媒体教育可调动学生学习的积极性，多媒体教学具有科学性和可操作性，便于教师操作应用。因此， 教学中有不可替代的优势。同时，又不能完全依赖课件教学，只有将多种教学手段合理应用到教学当中，才能提高教学效率和学习效率，以实现教学的最优化。 关键词 ：多媒体， 理教育，应用，课件 1关于 多媒体系统开发工具软件，该软件采用面向对象的设计思想，不但提高了多媒体系统开发的质量和速 度，而且是非专业程序员进行多媒体开发成为现实。以为开发工具，可以制作各式各样的多媒体产品，如交互式教学系统，军事指挥及模拟系统，多媒体查询系统等。在教学过程中， 特点及功能为制作优秀课件提供了较好的创作平台。 1 1 特点 面向对象创作：提供了直观的图标控制界面，利用对各种图标的逻辑结构布局，实现整个应用系统的制作，从而取代了复杂的编程语言。 跨平台体系操作：无论是在 台上， 供了几乎完全 相同的工作环境，这使得 为目前少有的可以非常方便地进行着两种平台移植的多媒体创作工具。 灵活的交互方式：提供了最为灵活的人机交互方式。对多媒体来说，尤其是交互的教学系统，人机交互是评估整个系统的重要方面。 供了 10 余种交互方式供开发者选择以适应不同的需要。不仅如此，丰富的函数和变量提供了对数据进行采集，存储和分析的各种手段。 高效的多媒体集成环境：通过 身的多媒体管理体制，开发者可以充分的使用包括：声音、图象、文字、动画和数字视频等在内的多种媒体内 容来实现整个多媒体系统。同时 ， 供了对内容库的管理，这就使得庞大的多媒体数据信息，独立于应用程序之外，减小了应用程序的空间，提高了处理速度。 标准的应用程序接口：对于 特殊要求的用户来说，要扩展 提供了相应的标准接口，使具备专业编程知识的开发人员更加物理教育中的应用 第 2 页 共 10 页 发挥 潜在功能 1。 功能 成化的媒体功能 供了丰富有效的屏幕管理功能，对显示 在屏幕上的各种文字，图形可以实现多种迭加效果，透明效果的处理，并可通过系统内部变量与函数，实时的对每一个图标所代表的文字或图形进行判断，以决定该图形或文字是否被移动。同时，可设定图文进入，退出的各种效果，支持 16 色， 256 色以及 24 位真彩色方式。 在文字方面， 持标准的 体，可以设定字符串显示时的左、右和居中对齐，具有加黑，下划线等多种效果。 在图形方面， 持多种文件格式，提供最基本的图形编辑工具，可以设定图形效果。此外， 身拥有制作动画的图标，但只能满足一般需要。若需较高要求动画，用户可以利用专门的动画软件制作动画文件 ，通过动画图标调入 声音管理方面，支持声音 3： 1 和 6： 1 压缩，支持 类型的模拟结构管理功能 供一个视频图标，用来在应用程序中播放影碟机中的视频。并支持多种视频卡。 程线方式逻辑结构管理功能 这一管理机制是 核心部分，提供多种控制程序运行的逻辑结构，如跳转、分支、条件判 断、循环等。与编程语言的根本不同点是， 用的是基于图标控制的基本流程方式。 互方式 一个重要特色，便是他丰富多彩的交互方式。除一般常见的交互方式外，还提供触摸区域，点按物体等交互方式。 除此以外， 身丰富的函数和变量为课件的制作提供了方便。最终产品的运行可以脱离开发环境。同时， 有强大的模块与数据库功能高级制作技术。这些为专业和非专业的编程人员的制作提供了优秀的创作平台 2。 2物理教育的特点与规律 理 学特点 从物理学 (特别是经典物理学 )的发展及其研究方法可以看出，物理学具有以下基本特点： 理学是以实验为基础的科学。观察和实验是物理学研究的基本方法。他们是获得感性材料、探索物理规律、认识物理世界的基本手段，也是检验物理理论的唯一标准。 观察：主要是指人们对物理现象在自然发生的条件下 (即对现象不加控制 )进行考察的一种方法。单纯的观察受到自然条件的种种限制，因而具有被动性。 实验：是人们根据研究的目的，利用科学仪器和设备，设法控制或模拟物理现象或过程，排除次要因素，突出主要因素，在最有利的条件下研 究自然规律的方法。 人们对物理问题总是在观察，实验的基础上，在经过一系列的科学抽象，从现象深入到本质，从感性上升到理性，最后形成物理理论的。 物理教育中的应用 第 3 页 共 10 页 理学是一些基本概念、基本规律和理论组成的体系严谨的，精密定量的科学。 物理学的认识成果是通过一系列物理概念来加以总结和概括的。物理学的完整体系就是由力、质量、动量、能量、场和量子等反映物质运动基本特点的物理概念和与这类概念相联系的基本定律，以及运用逻辑推理得到的一系列结论所组成。 物理学中的一些基本定律与公式，正是物理量之间函数关系在一定条件下规律性反映 。这说明物理与数学之间的关系是极为密切的。数学作为研究物理学的一种重要方法和工具，其作用主要是：为物理学提供了描述物理概念和规律的简洁、精确、形式化的语言和表达式，简化和加速了思维进程 ;提供了对观测材料进行科学抽象的手段，促进了物理规律和理论的建立，为分析和解决具体物理问题提供了计算工具。 理学与哲学的关系十分密切。物理学是哲学的重要基础之一，哲学对物理学具有指导作用。恩格斯在自然辨证法一书中，引用了许多物理学的现象和概念，定律和理论来阐述辨证唯物主义的最一般的规律。 物理教育中应 遵循教学原则 任何教学过程都包含教师、学生和客体三个方面的相互作用。这三个方面的相互依存，相互作用和相互制约决定教学过程中产生以下主要矛盾： 从教与学的关系上看，主要是教师的指导作用与学生的学习的主动性的矛盾，对全体学生的统一要求与学生之间个别差异的矛盾。 从教学的目的和教学的内容上看，主要有使学生掌握知识与发展他们认识能力的矛盾。 从学生掌握知识过程上看，主要有具体与抽象，理论与实践，巩固与提高的矛盾。 所谓教学原则就是在分析教学过程的上述基本矛盾的基础上，正确处理教学过程中基本矛盾的准则。教学实践证明， 客观地分析和正确处理教学过程中的基本矛盾，对提高教学质量具有重要意义。 为此，我们提出如下七条原则： 教师的指导作用与学生学习主动性相统一的原则 ; 科学性与思想性相统一的原则 ; 掌握知识与发展能力相统一的原则 ; 具体与抽象相统一的原则 ; 理论联系实际的原则 ; 统一要求与因材施教相结合的原则 ; 巩固与提高相结合的原则 3。 结合现代教育技术，在现代教学中，提倡运用多种媒体来体现物理教学原则，优化教学方法，增强教学效果，提高学习效率。在现代教育技术中，我们应用多媒体课件进行教学，多媒体课件具有形声性、再现性、 先进性和高效性的特点。它的应用可以使抽象的教学变得容易，丰富学生的学习，但学生的学习基础是千差万别的。不同的学生通过一节课的学习获得知识的能力也是千差万别的。所以在制作课件时，只有合理的安排教学内容，根据学生实际来设计课件，才有可能使教学效率最大化，实现教学过程的最优化。 3 物理教育中的应用 媒体教学课件设计应遵循的基本原则 物理教育中的应用 第 4 页 共 10 页 首先，课件设计目标必须明确、具体、恰当。能力性：要有对学生能力、素质、要求方面的设计；行为性：要用观察、可比较的学生行为来体现；可测性：可以直接通过检 测或其他测验手段加以检查，清晰地表示出学生达到的程度。 其次，为了避免学生在学习过程中受到负面的、消极的影响，打击学生学习的积极性，应该在学生与实际的教学之间建立一个缓冲区，让学生能够及时掌握教师讲授的内容。作为教师，不能一味的灌输，这样才能提高学生的学习积极性。 再次，把学习的需求体现在学习活动的本身中，体现一种全新的教育教学方式。 最后，结合课件设计的目标，选择恰当的多媒体编辑软件，充分发挥多媒体编辑软件的特点。 学课件制作的基本流程 定选题。确定选题的目的是为了明确具体的任务和 要求； 定教学目标。课件应根据教学大纲的要求，首先明确教学目的、 要求和教材的重点和难点； 计创作脚本。编写脚本是组织信息的第一步，如对屏幕布局，图文比例、色调、音乐节奏、显示方式、交互方式等进行规划。 材准备。多媒体信息素材包括文本、图形、图象、动画、音频和视频等。 件制作。根据预先编写的创作脚本，利用现有的创作工具将多媒体信息进行集成。件测试。课件制作完成后，必须进行彻底检查，以便修正错误，修补漏洞进行优化。 下面以初中课本第十一章第 三节 物体的沉浮条件及应用为例，具体说明 设计思路：整个课件在设计过程中通过了群组、热区域响应、按键响应、移动图标、擦除图标、显示图标等混合运用而成。将课文的知识点浮力与物体的条件关系直观的展现在学生面前，使学生更容易的理解物体下沉、物体上浮、物体悬浮、物体漂浮等内容 145。 设计程序方案如图 1 所示 图 1 课件实例： 物理教育中的应用 第 5 页 共 10 页 “课件标题”主要是该课件的 标题和封面。如图 2 所示： 图 2 该部分的操作效果是课件标题在单击鼠标左键的情况下，从屏幕下方缓缓上升到屏幕中央，使学生明白这节课要学的内容。接着讲授课文的一些重点之前，通常的办法是提出引入性问题，主要是针对重点提出疑问，然后提示学生，从而把学生的思维引导到课文的重点中来。这样可以避免学生漫无目的的听课，利于学生有针对的思考问题，从而提高教学效率 6。 如图 3 所示的引入性问题 图 3 效果是单击鼠标课件标题消失，这节课主题出现，再单击，出现的是引入性问题。这与传统教学的差别在于 分发挥了现代教学媒体形象性、 生动性、直观性的特点 ，弥补了传统口授的单调、抽象、低效率的不足。在制作内容提示的时候用的是热区域响应，只需要将鼠标移到相应的区域，当鼠标由箭头变成小手的形状就可以单击出现相应的内容。 这种响应方式实现了对实验非常方便的操作，可根据需要演示任何一种状态的实验 ，不仅利于老师操作也利于学生理解。下面利用这种响应分别制作“漂浮”、“悬浮”、“下沉”、物理教育中的应用 第 6 页 共 10 页 “上浮”的二级程序设计。 这四个程序设计主要的目的是将书本上的四个演示实验用课件的形式表现出来。而传统的教学方式仅在课堂上演示这些实验，但是这四个过程的发生不易控制，且重复演示将会浪费掉大量的课堂时间，而很容易忽视掉讲解内容的全面和精确。为了使学生能够清楚的看到小球上浮的全过程，以利于对整个过程的分析和理解。通常的做法是：在课堂演示实验以后，用课件仿真演示该实验。如图 上浮效果图 图 它演示的过程先是小球受力分析接着单击响应小球上浮。它的优势在于可以清楚的看到小球上浮的全过程并分析原因便于理解。下面是漂浮的效果图 图 漂浮的特点是物体浮在水面上且浮力等于重力。 下面是悬浮的效果图 物理教育中的应用 第 7 页 共 10 页 图 6 悬浮的过程与上浮一样是随着单击响应先出现受力分析，而后出现悬浮状态。 悬浮的重要的特点是当小球处于悬浮状态时浮力等于重力，所以它在任意的位置都将处于静止状态，也就是小球处于在水中的任何位置都将静止。这种状态可以在演示窗口中通过鼠标点击小球移动制作出来，这样的操作显然比实际操作演示方便的多了，并易于 讲解。如图 7 是通过操作演示效果 图 7 如图 8 和 图 9(a) (b) 是下沉的效果图： 可以看到演示的效果是课件在鼠标单击的响应下可看到下沉小球的受力分析，在继续单击响应，小球逐渐下沉直到水杯的底部 ，这是一个动态的效果，这种效果发生的时间是可通过程序设计控制，可以避免实际操作过程太快而不能看清整个过程的弊端。 从该例我们可以看到 富的响应功能通过课件仿真使得物理现象的动态物理教育中的应用 第 8 页 共 10 页 过程变得具体、形象，并可以重复、放大、慢动作地演示 78 9。 图 8 图 9(a) 图 9(b) 物理教育中的应用 第 9 页 共 10 页 4 物理教育中的特征和优势 司的 颇受用户欢迎的多媒体开发工具，广泛应用于多媒体教学和商业领域中。其简单的操作、强大的功能使得专业的程序员和非专业用户都做出生动、漂亮的多媒体作品来。 由 特点可以知道， 集动画、声音、视频等于一体的多媒体应用软件。最突出特点之一是，它是集形象性、趣味性为一体，声情并茂的展示教学内容。可以通过各种方式调动学生的兴趣，使学生比平时更加关注所学的内容。 仅可以制作动画效果，还可以进行视频播放、电影播放等。可以对相应文件进行压缩、链接，使课件的内容充实丰富；还可以利用各种响应，使课件实现师生互动的效果。只要我们事先设计好流程图，使其有一定的程序性，去除冗余。使课件简洁、明了、形象。好的课件对于学生来说，不仅可以 传递知识，还可以促进学生对课件上课的兴趣，从而提高了上课的效率 10。 参考文献： 1 廖疆星，伍羡妮，肖金秀。中文 媒体制作思想与实践。北京：冶金工业出 版社， 2 程清钧，扬帆，赵义霞等。多媒体技术与应用。北京：高教版， 1999。 3 许国梁。中学物理教学法（第二版）。北京：高教版， 1993。 4 吴隆才，刘扬庆。 多媒体课件研制。 安庆师范学院学报（自然科学版）。03(9),2:93 5 中国 训工程编委会。中文 例教程。珠海：珠海出版社， 2003。 6 丛春瑜。基于建构主义学习理论的多媒体 件设计原则。