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基于Authorware新课改下物理教学课件的设计与开发
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基于Authorware新课改下物理教学课件的设计与开发
魏玉现
（合肥润安公学，安徽合肥 230601）
个人简介：魏玉现，男，1981年8月出生，合肥人，中共党员，就职于合肥润安公学，主要研究方向是中学物理教育。
[摘要] 在新课程改革理念的推动下，原以文字表述、传授识记知识为主的传统式物理教学正趋向于以发挥学生想象力和创新思维为目的的图文结合化。而伴随着以计算机为中心的多媒体信息技术的迅猛发展，多媒体CAI（Computer Assisted Instruction）课件教学，一种根据教学目标设计的、表现特定教学内容的、反映一定教学策略的计算机教学程序，恰能很好地满足这种发展趋势的需要。提高CAI教学质量，依据新教改精神，我们就从如何设计、制作出高质量的物理课件；常规多媒体物理课件的设计与制作过程；利用Authorware进行物理课件制作的优势及学术价值；Authorware开发技巧等几个方面进行探讨，从而为新课改下物理教学课件的设计与开发提供理论依据和实践参考。
[关键词] 新课程改革；多媒体；CAI；课件；Authorware
Designing and making about physics-courseware in Authorware against the new view of course reformation
Wei yuxian
( Department of physics of HeFei RunAn 232001)
Abstract: In the wake of the new view of course reformation,physics instruction which was ongly done by imparting knowledge is tending towards videotex teaching that can transfer students’ imagination and innovative thinking. along with MPC swift and violent development,multimedia-courseware teaching which is designed according to instructional objectives and teaching content and responses certain instructional strategies, fit perfectly into the trend. In this paper, the author will investigate how to design and make a high-quality physics courseware, the common process of physics-courseware designing, the great value and vantage of Authorware soft, and several skills about Auhorware, etc.
Keywords: course new-reformation; multimedia; CAI; courseware; Authorware
0 引言
多媒体CAI课件是一种根据教学目标设计的，表现特定的教学内容，反映一定教学策略的计算机教学程序。它是一种可以用来储存、传递和处理教学信息，能让学生进行交互操作，并能够对学生作出评价的教学媒体。多媒体课件是中学物理教学中，应用多媒体技术的一种重要形式。它是将一个物理知识、过程、概念、现象或乃至一堂完整的物理教学课，用多媒体的形式进行教授，以达到我们在物理教学中所期望的各种教学目标要求上的效果。因此，为了提高物理课堂教学的质量，物理教师应根据教材内容并结合自己在教学过程中的实际需要，制作出适当可行的CAI课件。
1 新课程改革对教学的要求
根据《全日制义务教育物理课程标准（实验稿）》的精神、义务教育阶段物理课程的基本理念以及构建高中物理课程的背景研究等，《标准》从课程目标、课程结构、课程内容、课程实施以及课程评价等方面提出了高中物理课程的基本理念，为正确实施高中物理课程改革指明了方向。然而，教师的教与学生的学是构成教学的两个重要方面，因此，中学新课程实施过程中既要促进学生学习方式的变化，又要促进教师教学观念与教学行为的变化，同时要体现物理学科教学的特点，充分发挥物理学科在培养学生科学素养方面的教育功能。笔者认为在改革的方向中采取多媒体教学，要注重从两方面进行教学方法的改良：
1.1 倡导自主、合作、探究的学习方式，促进学生多样化、有个性地发展
《标准》中指出：“高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。”教学中教师要认真思考如何促进学生学习方式的转变。让学生学习方式体现主动性、独立性、独特性、体验性和问题性。学生学习的内在需要一旦表现为兴趣，学习活动对他来说是一种享受、一种愉快，要让学习的责任从教师身上转移到学生身上，让学生主动参与学习活动；每位学生都有潜在的和显在的独立学习能力和欲望，要创造机会让学生发挥自己学习的独立性；有效地学习方式都是个性化的，每位学生的智慧类型不一样，具体的学习方式就不同，要尊重学生的个体差异，努力实现学生学习的个体化和教师指导的针对性；知识的学习一旦扩展到情感、生理和人格领域，学习过程就不仅仅是知识的增长过程，同时也是身心、人格健全发展的过程，教师应该强调学生的“活动”、“实践”、“探究”、“经历”，让学生在学习过程中用心灵去感悟知识；问题是科学研究的出发点，没有问题就不会有解释问题和解决问题的思想、方法和知识，教师应该强调通过问题来进行学习，让问题贯穿学习的全过程，而具有交互性、动态性吸引力的多媒体教学就恰恰顺应了这些要求。
1.2 提倡教学方式的多样化，切实转变教师的教学行为
首先，创设激发学生学习积极性的问题教学情境。创建唤起学生积极性的教学环境，设计真实的学习任务，引导学生提出问题，并利用它们作为激发学习积极性的基础。首先，在学生已有的看法和观点中，考虑提示难以说明的事物现象，这样才能调动他们去进一步研究的积极性。其次，要充分考虑接触具体的事物，通过具体事物去寻找没有看到的问题，这样产生的疑问就会与学习的积极性联系起来。最后，要通过演示、观察、实验、调查等手段，产生新的疑问，激发学生的求知欲望。
其次，促进学生更好地交流与合作。要让学生能够互相倾听，明白别人对问题的不同解释，摆脱自我中心的思维倾向；在合作、相互表达与倾听中，让学生各自的想法、思路被明晰化、外显化，促进反思自己的理解和思维过程。在讨论中互相质疑，指出对方的逻辑矛盾，引发认知的冲突，深化、修正自己的认识，建构出的新假设和更深层的理解。合作与交流可以使不同的学生贡献各自的经验，发挥各自的优势，更好地完成个人难以完成的复杂任务。
2 基于Authorware的课件开发环境
教学情境的创设是课堂教学中重要环节，通过物理课件的开发和设计使学生更真切地了解物理现象，更深刻地理解物理概念的本质，从而能够进一步加深学生对物理知识的理解，提高学生学习的兴趣，增强科学素质的培养，而Authorware优质平台给教学情境的创设提供了条件。
许多高、初中教学采用相对容易的PowerPoint，由于在物理学中更多的动态的画面、插图，因此动态处理功能较少的就不太适合了。能设计物理运动的路径和编程的Authorware被广泛应用，特别是一些力学、运动学等课件，都使用Authorware制作。中国科学技术大学开发的物理仿真实验软件，已得到初步应用。Authorware从4/5/6/6.5/到现在的7.0版本，其功能也在不断扩充。我们以Authorware7.0版本介绍课件制作。
2.1 Authorware是一种基于流程图的可视化多媒体开发工具，它的最基本概念是图标（Icon），其编辑制作过程是：
用系统提供的图标先建立应用程序的流程图，然后通过选中图标，打开相应的对话框、提示窗及系统提供的图形、文字、动画等编辑器，逐个编辑图标，添加教学内容。Authorware的这种流程图式的程序结构能直观形象地体现教学思想，反映程序执行的过程，使得不懂得程序设计的人也能很轻松地开发出多媒体程序。整个制作过程以流程图为依据，非常直观，具有较强的整体感。
2.2 Authorware是一套功能强大的多媒体创作工具，与其他软件相比具有如下突出特点：
① 具备多媒体素材的能力。
② 具备多样化的交互作用能力和提供强有力的交互控制。
③ 具备操作方便、式样灵活的文字、图形图象、动画处理能力。
④ 可使用模块和库。
⑤ 具备强劲的数据处理和集成能力。
⑥ 具备直观易用的开发界面。
⑦ 提供增强的代码编辑窗口。
⑧ 提供方便强大的发行功能。
⑨ 多媒体文本编辑器。
⑩ 具备内置的数据跟踪能力，提供精彩的范例程序。
2.3 Authorware学术价值及实践意义
① 程序易于编制，难度容易掌握，教学节奏便于控制。
② 多媒体制作演示实验成本低且没有风险，易于维护和运行。
③ 由于改进后的物理实验声色兼备，动静交融，非常有感染力，很多老师都愿意利用多媒体进行实验操作，同时也增加了学生学习物理的兴趣，教学内容和教学重点突出，有着非常高的研究和推广价值。
3 课件的开发与设计
CAI是以课件的运行方式展开的，课件是一种教学系统软件，它的设计与其他软件设计相同，主要经过需求分析、教学设计、编写脚本、框面设计、素材准备、课件制作和调试评价等过程。
需求分析，是明确课件开发的目的与要求，确定课件的教学对象、教学环境、教学内容与教学目标。规划课件开发的时间与项目组成人员，并对参加的人员进行详细分工。
教学设计，是应用系统分析的方法，按照教学目标和教学对象的特点，对教材进行课分配，即先找出所选定课程的各知识点，然后将各知识点划分为若干个教学单元，对每个单元的教学内容进行实际与编辑，并确定各知识点之间与各教学单元之间的连接方法。
编写脚本。脚本是课件制作的直接依据。脚本中应给出各种教学信息、学习者应答、对应答的判断、处理意见和评价等内容。同时对屏幕上显示的信息给出详细表示方式与方法。结合Authorware的流程线结构，倘若嫌制作脚本麻烦，也可以在草稿纸上规划设计出教学内容的流程草图。
框面设计。框面是课件制作的最终结果，每个教学单元要通过计算机的框面（也称桢面）来显示。框面设计就是对每个教学单元的屏幕划分和对要显示内容的详细规划，是课件设计中最基本的工作。
素材准备，是对多媒体课件中使用的文本、声音、图像、动画、视频等信息的采集与编辑。作为一个功能强大的多媒体创作软件，Authorware提供了强大的多媒体处理能力。Authorware为用户提供了3个多媒体图标：数字电影、声音、和视频图标，他们与移动图标结合能创造出令人激动的多媒体课件，并允许对播放使用参数控制，所以对于物理教学应尽量多的运用声音、图象等进行动态处理。
制作课件，是选择一种课件制作工具，根据脚本对课件中各种媒体信息进行合成。这是制作过程中最重要的一步。
调试评价。课件评价是根据课件开发的目的和教学目标进行评估，对课件的功能进行修改和完善的过程。在调试过程中，如果发现问题，再回溯分心属于哪一个环节的问题，根据需要进行修改。
4 Authorware的功能优势
4.1简单明了的图表流程
Authorware属于流程式（Icon Based）的多媒体开发环境。图标是Authorware制作多媒体应用系统的基础。图标工具栏则是最特殊也是最核心的部分。图标工具栏在Authorware窗口中的左侧，包括14个功能图标、两个流程起始标志开始旗和结束旗以及一个图标调色板.
图标工具栏上的每一个图标都有其特定的功能。用户可以根据自己的想法，通过各种图标的有序组合，实现千变万化、多彩多样的多媒体效果。笔者在此介绍两点容易被忽略的图标功能：
①开始旗结束旗的运用，开始（Start）旗：用于设置调试程序的的开始位置；结束（Stop）旗：用于设置调试程序的结束位置。在调试运行阶段，使用这两个图标能起到事半功倍的效果。
②图标调色板（Icon Color）：给设计的图标赋予不同颜色，可以增加多媒体流程的清晰度，也便于查找修改，对程序的执行结果没有任何影响。
4.2 强大的交互性能
Authorware提供了按钮、按键、菜单、拖动等多种方便灵活的交互，这些交互都是以交互图标为基础的交互结构来实现。
它们同时具备交互方式、用户响应类型和反馈结果三个要素。例如，搞一个物理知识竞赛，每一个选择题有四个答案，其中只有一个答案正确，当用户用鼠标单击正确的答案时出现表示祝贺的画面和音乐，并给出第二道题。如果单击错误的答案，给出惋惜的画面和音乐，以吸引用户去闯关。从这个例子可以看出交互方式就是程序提供给用户进行响应的方法，例如，按钮、按键、单击区域。由于用户要响应不同层次的用户，在设计程序时一定要将用户所有可能的响应包括进去。用户响应后必须有反馈结果，以达到良好的互动效果。Authorware是一个功能强大的多媒体制作软件，而交互作用的控制是Authorware强大功能的最集中体现，也是多媒体创作的核心，是计算机区别于其他媒体的最显著特征。交互十分复杂、灵活。再使用时注意以下几个方面：图标的摆放顺序；图表名称要设置；灵活运用交互图标响应的类型；配合条件响应实现自动退出等。总之，合理、灵活运用Authorware的交互图标，一定会使多媒体程序更专业，更好！
4.3 操作方便、式样灵活的文本、图形图象、动画图层处理
Authorware中也有改变对象放置次序的方法，但该方法只适用于同一显示图标的多个对象。对于处在不同显示图标中的多个对象，Authorware在默认情况下，将后执行的设计图标中的内容放置在先执行的设计显示图标中的内容的前面。在显示属性对话框中影响多个设计显示图标内容防止次序的因素有两个：Layer(层)和Direct to Screen（复选框）。
层：Authorware在默认情况下，所有设计显示图标中的内容杂第0层显示。通过设置更高的层数，可以在不改变程序执行顺序的前提下，将执行的设计显示图标的内容放置在后执行的设计显示图标中的内容的前面。
复选框：为一个设计显示图标选中此复选框，则该设计显示图标的内容会放置在演示窗口的最前面，而不管其他设计显示图标的层数设置有多大。这个选项一般不被采用。
4.4 种类齐全的显示效果
Authorware课件的显示对象可以采取各种过度效果展示在屏幕上，这使画面效果生动了许多，大大丰富了多媒体程序的表现力。
4.5 创设仿真物理实验室
传统的物理实验中，由于受到实验环境和实验条件等客观条件的制约，不能有效地调动学生的积极性，限制了学生学习主动性的发挥。而多媒体可以通过软件的设计开发，提供给学生一个仿真平台，使学生在加深了解物理知识的同时，也能够使自己的计算机操作水平得以提高。例如，编辑一个公式验证的实验程序，设置某变量从而让学生通过输入不同的数据而得到不同的答案，使学生在实验上轻松的理论验证。通过交互式情景模式，提出问题，以考查学生所学知识的综合运用能力和分析问题解决问题的实际操作能力，使他们能够感到学以致用的效果。
5 结语
多媒体技术只不过是一种教学手段，更重要的是如何实现多媒体技术与物理教改课程的整合。多媒体技术与物理课程的整合，是能够实现高效率，高速度课改目标的重要手段，有效地将多媒体技术融入到物理学科的课程中，成为课程改革的重要组成部分。通过整理和组合，将会使各种教学资源、各个教学要素和教学环节相互融合，达到整体优化，实现课改目标。在制作课件过程中须注意一下几点：
⑴明确教学目标，突出重点、难点。
作为一种辅助教学的手段，使用课件的目的就在于调动学生学习的积极性和提高教学质量。因此在设计时必须明确教学目标，突出重点、难点，符合学生的年龄特点、认知规律和认识水平。教学内容的选取、表达和组织要体现预定的教学目标，要有助于学生的身心发展。
⑵激发学生的学习兴趣，充分发挥学生学习的主动性。
课件设计时要充分体现多媒体计算机作为教学媒体的特点——交互性。利用文字、图片、动画等多种媒体，多感观、多渠道地激发学生的学习兴趣，调动学生参与的积极性，以促进学生对知识的掌握和吸收。
⑶选择适当的课件类型。
根据物理知识内容及教学方法的需要，选择合适的课件类型能够充分实现教师主导和学生主体的统一。常见的课件类型有课堂演示型、模拟实验型、练习型等。
⑷课件的内容要具有科学性。
课件中的内容要表达清楚、准确、无科学性错误，语言文字要规范。
[参考文献]
[1]仇芒仙. Authorware实用教程[M].北京：高等教育出版社，2004
[2]阎金铎，田世昆.中学物理教学概论[M].-2版.北京：高等教育出版社，1998
[3]何克抗.现代教育技术[M].北京：北京师范大学出版社，1998
[4]中华人民共和国教育部.全日制义务教育语文课程标准（实验稿）［M］.北京师范大学出版社，2001
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