微觀結構教學中CAI的使用限度及對學生能力的培養(yǎng)

1、微觀構造教學中CAI的使用限度及對學生才能的培養(yǎng)【Abstract】計算機輔助教學(CAI)為傳統教學帶來諸多好處的同時，也伴隨出現了一些不良現象。本文結合材料專業(yè)物質構造相關知識的教學理論，討論了CAI的使用限度及進步學生才能的有效措施?！綤ey words】計算機輔助教學(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)觀察才能物質構造相關知識是從原子、分子程度提醒物質的本質，具有高度的抽象性和微觀性4，與現實生活聯絡甚微，無法用感官直接感知，同

3、時缺乏相關的背景知識，因此很多學生對于該內容的學習感到困惑、迷惘，易于產生畏難情緒，學習積極性陡然下降，甚者直接放棄學習。而借助計算機技術所創(chuàng)立的三維立體情景，學生就可以在虛擬環(huán)境中多角度、多方式的認知微觀構造，直觀，生動，順利幫助學生完成從平面到空間、抽象到形象、未知到的轉變，教學效果顯著提升。物質構造知識的學習過程中，存在著從二維平面示意圖到三維立體幾何體的轉換，此過程需要學生在頭腦中將已有知識和未知知識建立聯絡，進展相關知識的遷移，完成想象過程。例如在學習晶體的密堆積原理時，原子的一維線型嚴密堆積和二維平面嚴密堆積，學生都非常容易承受;對于三維立體嚴密堆積，部分學生想象困難，可以利用現實

4、生活中啤酒瓶、足球的嚴密堆積實例引導學生理解。而從不同的堆積方式中找出相應的晶胞，實物堆積的例如也很難解釋清楚了，此時就可以利用計算機三維軟件構建幾何模型，通過空間轉換、透視、組合、旋轉等特殊效果，將“靜態(tài)變?yōu)椤皠討B(tài)，從不同角度觀察圖形，加速學生空間模型的建立。但需要注意的是，很多學生在觀看圖片或動畫演示的時候只是一種視覺逗留和感官刺激，觀看者的心態(tài)決定了他們處于被動承受的狀態(tài)。而空間想象才能的進步，首先需要通過觀察得到相關信息，再通過對信息進展思維加工，與已有知識進展聯絡，最終形成客觀事物的空間架構。因此要使學生通過CAI教學真正進步形象思維才能和空間想象力，就必需要注重培養(yǎng)學生的觀察才能，

5、提升學生擅長觀察、有效觀察的科學素養(yǎng)。例如在利用CAI進展晶體構造演示之前，教師要提出明確要求，指明觀察晶胞形狀和陰陽離子在三維空間的位置關系，學生帶著任務對靜態(tài)圖形進展動態(tài)立體空間的深化觀察，才可以提取有價值的信息點，在頭腦中形成抽象圖形的直觀形象映射，為進一步準確理解晶體的空間構造提供知識儲藏。2 強化空間與平面的聯結，形象思維與抽象思維協同開展CAI教學環(huán)境提供了形象化的信息載體，可以將一些抽象復雜的概念、原理和圖形變的直觀形象，降低學習難度，便于理解和掌握。但CAI作為一種載體，它的應用宗旨是為理解決傳統教學媒介某些難以防止的本質缺陷;CAI形象化教學的目的不是要讓學生記住幾個生動的圖

6、片或視頻，而是要教會學生依靠思維活動自己解決問題的方法。假設不加選擇的把一切問題形象化，學生易于產生思維定勢，過多依賴直觀圖像，缺乏深層次的思維加工，這樣反而弱化了學生的抽象思維才能和駕馭信息的才能。所以在教學中必須注意形象思維和抽象思維的相輔相成，在新知識傳授過程中著重才能的提升。在有關晶體構造知識的教學過程中，利用CAI技術把二維圖形三維立體化的同時，還要引導學生從空間回歸平面，掌握平面圖形與立體構造之間的關系及互相轉換。通過動畫逐一展示晶體的內部構造，例如熟知的NaCl晶體，觀察立方密堆積構造中的點、線、面以及陰陽離子間的相對位置，一一與平面晶胞繪制圖相對應。然后教師提供類似的問題情境，

7、讓學生考慮，例如指導學生由的螢石CaF2立體構造繪制其平面晶胞圖。在如此反復的平面-立體的空間轉換中，學生經過不斷考慮、比較與聯想，強化了圖形分析才能，在本質進步了學生的空間想象力。在有關材料缺陷的教學設計中，可以首先利用CAI形象演示缺陷的形成過程以及構造特征，引導學生在觀察表觀現象的根底上抽象出反響本質，推導出缺陷反響的數學方程式;更進一步，由抽象的方程式，推測某種缺陷對材料性能的影響，再由工程應用實例加以驗證。在整個教學環(huán)節(jié)中， CAI技術和傳統教學手段形成一個有機整體，充分發(fā)揮多種教學媒介的獨特優(yōu)勢，營造豐富的學習環(huán)境，創(chuàng)造多角度、多維度的刺激，促進形象思維和抽象思維協同開展。 3 提

8、供適宜的差異性學習刺激，施行分層次互助教學學生的幾何根底對物質構造尤其是晶體構造的學習影響較大5，但不可否認的是學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自以下兩個方面：一是學生自身思維特性的差異;二是學生在中學階段所選修模塊的不同，部分同學已學過簡單的晶體構造知識，具備初步的分析才能。通過多年在教學過程中對學生的觀察和交流，分析認為一些學生沒有很好的掌握課程知識，未能到達預定的學習目的，并不是因為智慧、才能欠缺，而是未得到與現有知識根底相符的學習刺激和合理的幫助。因此，在教學過程中，既要面向全體學生，也要成認學生的差異，最大限度的為不同層次的學生提供繼續(xù)開展的適當鼓勵及學

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

10、觀察模型。在此過程中，教師只需對專業(yè)軟件的功能和操作方法進展簡單介紹，其余的工作，從查找晶體構造參數開始到模型的最終建立都要求學生獨立完成，教師只是在學生尋求幫助時給予簡單的提示和鼓勵。模型建立后，根據與數據庫進展比對的結果，學生需要修正甚至重新建立模型。在此過程中，通過獨立探究和研究，學生不僅掌握了課程知識，思維才能得到提升，更為重要的是學會理解決問題的方法和技巧以及不斷嘗試直至成功的科學態(tài)度。5 結語科學技術的進步使CAI教學具備了傳統教學媒介無法企及的優(yōu)勢，把知識傳授從主要依靠教師講解引入了一個生動逼真的立體情景，聲音、視覺的多重感官刺激有利于學生對知識的理解和掌握。但無論教學手段多么先進，在本質上只能是輔助教學的手段，因此在CAI教學過程中，要防止一味的形象化和直觀化，弱化強烈的感官刺激，防止學生成為單純的看客，要注重觀察才能、抽象思維才能與形象思維才能的協同開展;先進的教學軟件不能只限于圖形展示，還要使之成為培養(yǎng)學生獨立探究才能的有效手段。在教學設計過程中，只有牢記一切教學活動都是為教學內容和教學目的效勞的，學生是教學的中心，是學習的主導，才能合理的取舍各種教學媒介，優(yōu)勢互補，到達學習效果的最優(yōu)化。【參考文獻】2朱玲，齊煒.計算機輔助教學課件的設計與理論：以無機化學“分子構造一章為例J.中國大學教學，2021(7)