CAI在“光的反射”中的应用

    CAI在“光的反射”教学中的应用     云南楚雄师范学院物理系物理教育99级 冯悦      
    由于传统媒体功能的限制及光学实验的特殊性,“光的反射”历来是初中物理教学的一个难点。运用CAI(Compute Assisted Instruction)的方式,将光反射的各种过程生动、形象、交互地展示出来,可使学生从感性上对其产生深刻的认识,从而为上升到理性认识奠定良好的基础。
    1 设计思场
    “光的反射”一书教学目标是理解光的反射定律,了解镜面反射和漫反射。因此,课件的演示内容分为了五个部分:光的直线传播、光的反射现象、演示实验1、演示实验2及镜面反射和漫反射。
    “光的直线传播”部分,运用了一幅阳光穿透树叶射入密林的照片,直观地描述了前一节中光沿直线传播的内容,为下面新内容的展开做了很好的铺垫。
    同样,“光的反射现象”部分使用了一幅湖边景物在水面上呈现出美丽倒影的图片,结合现实生活中其它光的反射的例子,让学生对光的反射有初步的认识。
    光的反射定律是本节的重点,因此安排了两个实验演示反射定律的内容。演示实验1通过一段模拟光的反射过程的动画,让学生认识到:反射光线与入射光线、法线在同一平面上;反射光线和入射光线分居法线两侧。演示实验2通过模拟反射角和入射角关系的动画,引导学生得出结论:反射角等于入射角。综合实验1、2的结论,即可得出光的反射定律。
    镜面反射和漫反射部分也采用了两段动画,描述了光线由入射到反射结束的全过程。动画结束后的画面如图1、图2所示。
    2 素材设计
    2.1 动画素材
    考虑到光学的学科特点及初中学生的认知特性,课件中运用了大量的Flash动画,这不仅加强了课件的直观性和生动性,而且由于Flash矢量动画体积小、支持流式播放等优点,使课件的“个头”大大减小,运行也更加流畅自如。
    演示实验1中,模拟光反射过程的动画运用了Frame面板中的Shape选项。反射过程结束后,采用逐帧动画的方法使光路图中各部分依次闪烁,目的是让学生熟悉光路图中各部分名称(见图3)。之后,运用Action中的go to函数,使程序跳转到第二场景(鼠标单台“转动纸板”文字)。第二场景中使用了Frame面板中的Motion选项来达到使反射光线所在平面转动一个角度的效果。
    演示实验2运用set property、stop、play、tell、Target、if等函数制作了模拟反射角和入射角关系的动画,界面如图4所示。用户输入入射角的角度并回车后,动画即按入射角的大小自动演示反射过程,并在“反射角大小”文本框中显示反射角的角度。由此实验可让学生明白反射过程中反射角等于入射角。
    练习部分的习题充分体现了CAI课件交互性强的特点。例如,习题1运用了Authorware交互图标的热区响应(Hot spot)。题目给出了反射光路图,要求在图中按题目所给名称指出相应部位所处的位置(用户只需在认为正确的部位单击鼠标即可)。如所指部位正确,程序显示正确的反馈信息后自动进入下一题。如不正确,显示错误反馈信息。用户有三次改错的机会,三次后仍不正确,程序自动进入下一题。所有题目做完后,程序会给出统计信息并显示最后得分。
    2.2 图像素材
    由于制作的是教学演示课件,为了不分散学生注意力并起到良好的视觉效果,背景图像的选取以简洁、大方、能突出学科特点为标准。所选取的图片把界面分成了三个部分,分别作为演示区、目录区及按钮区。
    2.3 声音素材
    为了给用户营造一个轻松舒适的使用环境,选用了一段风格轻快、节奏舒缓的音乐做为背景音乐。在集成背景音乐时,使用了Authorware的Filoction变量及WavePlay函数,这样就可以不必将庞大的声音文件导入Authorware源程序中,而且可以方便地使用自定义变量控制背景音乐的播放。
    3 程序实现
    本课件选用了Authorware作为程序集成工具。
    为了使课件具有丰富的交互性和良好的可操作性,我们采用了如图5所示的程序结构。
    运用以上结构制作的程序主控界面如图6所示:
    “进入程序”部分使用显示图标显示了课件的标题。使用了等待图标并将其Events选项定为MouseClock,Time Limit设为3.5s。即用户在“进入程序”界面任何部位单击鼠标或等待3.5s,程序将进入主交互界面。
    第二部分是演示选择的交互部分。此部分主体为一个框架图标。为了方便用户在各分支间及分支内部实现跳转,保留了框架图标附带的导航按钮中的四个,分别为:Previous Page、Next Page及List Page。另外,在主界面左侧放置了以目录为对象的超文本键接,通过此链接,用户可以迅速选择直接进入各个分支。
    第三部分是退出(quit)。为了保持程序结构的严谨,以便扩充和维护方便,也为了用户能在任意时刻退出程序,这里使用了框架图标中的Exit framework按钮。单去该按钮退出框架图标后,程序进入下一流程──片尾动画。片尾动画为一段用Flash遮罩手法制作的文字动画,呈现了制作人员相关信息的同时,起到了缓冲的效果,使程序的退出不显得突然。动画后设置了一个等待图标,在片尾动画播放过程中用户单台鼠标或接任意键或等待5s,将真正退出程序。
    在程序设计过程中,广泛使用了系统函数、系统变量和外部函数,使得程序控制更加简捷、灵活。由程序调试打包后的运行情况来看,用以上方案制作的光的反射CAI课件,具有思想明确、界面友好、画面细腻逼真、空间视觉感强、动态效果自然流畅的特点。
    参考文献:
    1 边王芳.计算机辅助学习:从行为主义到建构主义。电化教育研究,2002,(2).
    2 马秀峰,陈万平.助教型物理课件开发中值得关注的几个问题.中国电化教育,2002,(2).
    3 拓方工作空网页巧匠Flash中文版。北京:人民邮电出版社,2001.
    4 DJ- 6工作室. Flash动画大赛.北京:电脑爱好者杂志社,2001.
    5 陈朝,葛宁.Authorware6.0短期培训教程.北京:希望电子出版社,2002.
    6 韶亚军.多媒体创作精灵Authoware实战