2001-多媒体在仿真教学中的应用与实践.doc

多媒体在仿真教学中的应用与实践多媒体在仿真教学中的应用与实践作者：毛敏莉l 摘要：借助模型、道具模仿与表现事物全部或部分特性的教学方法我们可以归结为“仿真教学”。利用计算机多媒体技术在图形表现力及控制灵活性可以极大提高仿真教学效果和效益。l 关键字：多媒体、仿真、仿真教学教师在教学中会运用各种教学方法，如讲授法、演示法、实验法、练习法等等，教师在精心准备下搭配使用相关教法，借助模型、道具详细、直观、生动地描述问题,使学生透彻掌握知识，如数学老师进行算盘操作时会用教学算盘向学生讲述算子的拨动手法；化学老师会用分子结构模型讲述分子结构特点等。这种借助模型、道具模仿与表现某对象全部或部分特性的教学方法我们可以归结为“仿真教学”。“仿真”一般是指模仿真实事物，表现真实事物全部或部分特征特性，如直升机的悬空盘旋是模仿蜻蜓的飞行特征；流水线上的机械手是模仿人类手臂的拿捏伸缩等。自从计算机问世以来，计算机（相对于人脑的运算速度与准确性而言）的高速精确运算就与“仿真”结下不解之缘，第一台电子计算机ENIAC就是用于模仿弹道导弹飞行轨迹并计算其飞行数据的。到了八十年代起计算机性能的极大提高，特别是运算速度和多媒体技术将仿真效果推向了更新更高的领域。美国空军利用高性能计算机与精密仪器制造的飞行模拟器训练飞机驾驶员，该飞行模拟器通过显示屏能逼真的显现飞行过程中的各种画面，飞行员在这模拟器里操作设备就象在真实的飞机驾驶舱内控制一样。这套设备相对于使用教练机训练飞行员减少了昂贵的培训费用，极大地提高了训练的质量、效率、安全性。多媒体计算机辅助拍摄的大型科幻片侏罗纪公园、玩具反斗城真实地将远古绝种的恐龙和活蹦乱跳的玩具人展现在世人面前，在影片中大量使用了电脑三维动画合成技术，使人们真假难辨。既然计算机能模拟出“真实”的事物，如果我们将其模仿力运用到教学上将能达到非常好的效果，也就是所谓CAI（Computer-Aided Instruction计算机辅助教学）。其实现在已有不少软件或教学课件正在向这方向发展，如国内著名多媒体软件开发商洪恩公司出品的开天辟地、万事无忧系列等多媒体软件通过在计算机屏幕上模拟计算机基本操作过程向学习者详尽地讲解计算机知识和操作技巧。这样的多媒体教学软件就象请了一个不厌其烦的老师，在你每次学习时都会用形象的画面、详尽的解析为你传授知识。在计算机普及以前，我们教学中使用的模型道具称之为“教具”，绝大部分都是制作出来的实物。这些教具虽然能够表现出某些知识点的特征，但对于学生接触时仍然是不熟悉的事物，学生很难直接从这些“新鲜”的教具中发现问题，学生就难于自学，这时就必须依靠老师详细地分析教具所包含的知识内容。如算盘的算珠拨动手法、分子结构模型中各个分子球所形成的分子图形等。所以教具的使用局限在于缺少必要的特征说明，也就是缺少一个向导；而计算机的普及、多媒体技术的成熟提供了一个新的教学模式和环境。老师可以使用一些制作软件开发教学课件，利用多媒体技术在文字、图像、声音的优势，合理安排教学过程，将一些复杂难懂，甚至以前用教具很难表现的知识点用多媒体技术较细致地表现出来。这样就相当于塑造了一位耐心、细致的虚拟老师，她可以随时出现，不厌其烦地讲解、演示课程重难点；各种教具的教学效果同样可以用课件模拟出来，并在有效控制下展示与教具同有的特征，很多情况下还能比现实教具表现得更细致、更全面（只要课件精心设计）。多媒体技术在仿真教学中的应用主要是制作优秀的多媒体教学课件，其优势表现为：（1） 教学效益明显：使用多媒体教学课件，老师是有备而来，可以减少老师板书、绘图的时间，相对增加了课堂教学容量；多媒体的音、像、图、动画可以极大激发学生学习兴趣；可以借助各种现成的多媒体素材增强视觉效果。对于一些真实实验（如化学物理实验），可以通过模拟节约实验器材和药品的开销。（2） 使用效率高：如果将课件放在网络或刻成光盘，借助现代化教学设备（多媒体计算机、投影设备）可以多次方便地使用到课堂上，特别是重复课，可以较好保证上课的质量。（3） 擅长模拟实验效果：多媒体课件经过精心设计，能比较准确模拟实验效果（因为老师十分清楚实验效果和特点，所以能够较准确模拟出来）；多媒体技术还能按照老师的思路模拟微观的或不容易操作的实验效果，如金属置换的化学反应过程、加速运动的物理实验等。这些都是真实教具或真实实验很难观察的情况。 （4） 操作灵活：利用多媒体计算机演示教学课件，能够根据教学进度灵活演示相关教学内容；只要简单操作就能够演示预先编制的实验过程；可以多次反复演示同一实验。当然，该技术也存在一些弱项：（1） 环境限制大：使用多媒体课件必须配备较为昂贵的多媒体运行平台，如多媒体计算机、投影设备、音响设备等，若硬件条件达不到，就很难发挥多媒体课件的效益，所以初始硬件投入费用较高。（2） 开发投入大：要使一个多媒体教学课件好用、够用，需要老师精心设计教案；尽心收集有用的制作素材；耐心学习编制多媒体软件，将构思用计算机表达出来。所以，一个好的教案必须花费老师不少时间精力。（3） 不能真实反映客观事实：如果过份依赖课件反映的实验效果是不利于学生实事求是学习态度的养成。课件作者可能由于知识所限或设计疏漏，会出现表达知识的不完整情况，而学生会因此理解错误。而且，课件的模拟效果并不是真实事物的实验效果，是在人为控制下的，所以会降低学生深入探究的冲劲和实际动手能力。我在进行FoxBASE+数据库“记录的插入与删除”教学时，考虑到FoxBASE+数据库的教学难点是在课堂教学中如何让学生对数据库运行环境的熟悉，培养学生用大脑模拟计算机运行效果，其中学生在课堂学习中比较难理解的就是命令运行后的数据库变化。由于FoxBASE+教学涉及数据库的大量记录，如果全部使用黑板板书，会花费大量的时间，且比较难动态演示变化效果。记录的插入与删除知识点是一个动态的变化过程，而且有点复杂，要很好理解有一定难度，老师要解释清楚也不容易。所以在设计课件时特意加强了动态演示效果。在Insert命令的应用举例讲解中，题目要求在学生信息数据库student.dbf的5号记录后插入一条记录（学号：95113，姓名：程方良，性别：男，出生日期：06/25/63）。为了动态模拟命令运行过程，特意在屏幕中拉出一个方框显示内存数据区（演示区），用以显示命令执行过程内存数据区的变化过程，能够以此加深学生的印象。而另一边显示所有执行的命令。首先执行打开student.dbf数据库命令：USE STUDENT。然后将记录指针指向5号记录：GO 5。这时在演示区5号记录前出现了记录指针。接着使用插入记录命令：INSERT。这时演示区切换成插入记录的输入界面，等待用户输入内容。然后在输入框中分别输入各项内容，点击“存盘退出”按钮完成数据输入。这时演示区回复到内存数据区。接着输入显示记录命令：LIST。演示区的内存数据区刷新，新记录出现在原来5号记录后。此时，完成插入记录的演示。后面在讲解记录删除命令DELETE、PACK、ZAP和恢复删除记录命令RECALL，更是利用同一个数据库，连续操作演示各命令效果。应用举例的例1要求对数据库student.dbf中的5号记录做删除标记。首先打开数据库文件：USE STUDENT。然后提示两种删除记录的命令方式：一种是用GO 5, DELETE组合；一种是用DELETE RECORD 5命令实现。两种命令都在演示区的数据库中5号记录前出现当前记录指针和加上一个记录删除标记“”。例2要求给所有女生记录加上删除标记，并恢复5号记录。使用命令删除所有女生记录：DELETE FOR 性别“女”。这时演示区动态从前到后的女生记录前都标上删除标记“”。然后将当前记录指针跳到5号记录：GO 5。使用恢复删除记录命令：RECALL。这时，5号记录前的删除标志消失。例3要求恢复所有女生记录，并真正将2号记录删除。使用恢复所有删除记录命令：RECALL ALL。此时演示区数据库的所有女生删除标志逐个消失。使用删除记录命令删除2号记录：DELETE 2。给2号记录加上删除标志。最后使用物理删除命令真正把2号记录删除：PACK。此时演示区的2号记录消失，后续记录全部顶上。从这些