面向课堂教学的地理CAI课件设计的理论与实践

科学技术高速发展，加速了教育改革的步伐，传统的教学模式正在受到新的教育观念和现代教育技术的挑战。多媒体计算机辅助教学手段的应用，已成为课堂教学改革的必然趋势。地理CAI课件进入课堂已经比较普遍，目前市面上虽有不少现成的教学软件出售，但它常常与中学课堂教学脱节，教学第一线的教师在上课时使用起来总是不尽如人意。究其原因有二：一是会做课件的人不会教地理，会教地理的人不会做课件；二是目前的商品教学软件多是面向学生个别化学习的家教软件。针对这种情况，我们根据本校的优势：学校对电化教学高度重视，投入相当多的人力、物力，并通过培训使部分地理教师初步掌握了设计和制作CAI课件的方法，从1995年开始研制面向课堂教学的地理CAI课件，提高了课堂教学效率，促进了地理教学质量的提高。对面向课堂教学的地理CAI课件设计理论的学习与实践，我们有以下的体会：
一、课件设计的理论基础
1 . 学习理论
（1） 以斯金纳为代表的行为主义学习理论。把学习分为应答性行为和操作性行为，
不考虑认识事物的内在过程；
（2） 以皮亚杰为代表的认知主义学习理论。认为学习是人们在与周围环境相互作用时，通过同化——调节——平衡过程的反复，使自身的认知结构产生变化；
（3） 我们倾向于把二者统一起来的以加涅为代表的累积学习模型，以行为主义学习理论解决低级、低水平的学习内容，以认知主义学习理论解决高级、高水平的学习内容。
2. 教学理论
我们同意布鲁纳在“教学理论的建设”中的论述：教学理论主要关心的是如何教才能达到最佳效果。课堂教学是以教师为主导进行的，教师的意志起决定性的作用。学习理论给出学习过程的基本模型，而教学理论则给出怎样才能使这一过程成为最佳过程的模型。因此，面向课堂教学的CAI课件的设计特别要注意教学理论的研究和贯彻。
（1） 基于行为主义理论的程序教学。其基本思路是把学习起点到学习终点（目标）的过程分解为若干个连续的小步子，最终达到学习目标。我们的课件结构已从初期的直线型学习程序提高到全部采用分支型学习程序（克劳德学习程序）
（2） 基于认知主义理论的发现法教学。这是我们学校大力提倡而我们的课件设计又尽量遵循的教学理论。它重视在教学过程中培养学生的独立思考的能力，强调引导学生通过自己的积极思维去发现事物的本质和规律，从而掌握概念、原理、法则、定律，学会使用它们去解决实际问题。
二、课件设计的实践
下面，以我们制作的一些课件为例，说明我们是如何贯彻这些理论的：
1. 采用多按钮、多重菜单选择、超文本、超媒体结构实现分支型程序教学，可使具有不同教学凤格的教师或面对不同水平的教学对象时选择不同的程序进行教学。
　例如：《台湾省》、《中国降水》等课件一进入主画面就分教学、小结、练习三部分；教学部分又分成多个小专题讲解，教学时教师可按已编好的顺序上课，只需按回车键或空格键即能进入下一专题；同时也可按画面设置的按钮（当鼠标滑过时有文字提示于下端）或从下拉菜单中选择进入相应的专题讲课。课件中一般用箭头表示鼠标，当变成手持教鞭状时即是该处可单击出图片、文字或演示动画，双击收起图片（文字）或停止播放动画；当板书中的鼠标变成向下手指时即是该处单击继续出下一部分的板书，相当于覆盖投影片一样；有小喇叭显示处，表明单击此处可播放录音，双击停止播放；在任何一个画面都可以直接退出或跳转到另一个画面。这样，教师可根据自己的教学风格和学生的水平或现场反馈信息，选择控制媒材显示的顺序、时间和次数，实现分支型的程序教学。
2. 采用多种方法实施发现式教学法
(1)创设情境，激发兴趣
兴趣是最好的老师，有了兴趣，学生才能注意力集中，思维主动活跃，才能充分发挥学生在课堂中的主体作用收到良好的教学效果。兴趣又是一种有积极作用的情绪，这种情绪在一定的情境中极易产生，因此，利用CAI课件创设与课堂内容相应的情境气氛，能使学生有身临其境的感觉，激发学生的学习积极性和参与意识。
例如：在《台湾省》、《黄河》、《长江》等课件的片头加入“阿里山的姑娘”、“黄河颂”、“长江之歌”等视频影像歌曲，当学生一进入教室，悠扬的音乐、悦耳的歌声、美丽的画面，一方面给学生以美的享受，另一方面又可以把学生分散的心一下子集中到课堂来，一首首熟悉的歌曲用来导入新课，让学生觉得既轻松又新颖。又如，当讲到台湾的旅游资源时，一幅幅美丽的风光画面展示在眼前，一边欣赏一边还可以听到优美动听的解说，犹如亲临其境，乐而忘返。就这样，让学生处于一种亲切的情境中，可以取得较好的教学效果，有助于学生提高和巩固学习兴趣，激发求知欲，调动学习积极性。
(2)化繁为简，突出重点
　　在传统的教学过程中，教师除通过语言向学生传授知识外，还要借助地图、挂图和其它教具教学，但一些挂图内容繁多，重点不突出，而其内容又是静态的、无声的，给学生的印象依然是孤立的、缺乏联系的。而用多媒体CAI辅助教学恰恰弥补了地图教学的不足之处，加大了课堂密度，又提高了课堂质量和效率，减轻了学生的负担。
　　例如：在《台湾省》、《广东省》、《东南亚》、《澳大利亚》等分区课件的设计制作中，把位置、地形、气候、矿产、经济、人口、城市、旅游等各个地理要素分开显示，能起到化繁为简，突出重点的作用；而类似“土地类型”、“中国降水”、“人口迁移”等图幅，则制作成类似复合投影片，如“我国土地资源分布图”则把它分解成：耕地分布、林地分布、草地分布、沙漠等图幅，教师可根据教学需要逐一显示。又如在“世界人口迁移”则可分解成二战前人口迁移路线图和二战后人口迁移路线图，这样，利于教师重点讲解，可起到化繁为简的作用。
在《水循环》课件中，把海陆间循环、海上内循环、内陆循环分别制作成三个动画在讲解的时候一一显示，最后又把三个动画结合在同一动画上显示水循环的整个过程。这样，学生不但可以清淅地了解各个循环类型的环节，同时还可以让学生知道，这三种循环不是孤立的，而是有联系的，水汽输送和径流输送将它们联系成一个有机的整体。
(3)化静为动，形象直观
在以往的地理教学中，教具主要是挂图并结合课本插图，由于不能看到地理事物的运动变化，学生便难于理解一些抽象的知识，在课堂上较为被动，影响了学生对知识的理解。利用多媒体CAI进行动态模拟，使静止图成为动态图，从中观察到整个变化过程，学生边观察、边操作、边思考讨论，既活跃了课堂气氛，激发学生的求知欲，也体现教师的主导作用，发挥学生能动作用，使教与学成为有机的整体。
例如：在《板块构造》、《地壳运动》课件里，制作了多个动画（二维动画、三维动画、视频动画），把“大陆漂移”、“海底扩张”、“喜马拉雅山的形成”、“褶皱”、“断层”、“火山的形成”等等都变成动画显示，学生看后一目了然，达到很好的教学效果。如“向斜成山，背斜成谷”这一动画，先把画面作成水平岩层，在内力的作用下，岩层慢慢发生变形弯曲，形成相应的向斜、背斜，这时显示的图象是“向斜成谷，背斜成山”，然后再显示出背斜轴部在张力作用下容易发生张裂，遭受外力侵蚀的速度较快；相反，在向斜轴部产生局部挤压力，抵抗风化侵蚀能力较强，遭受外力侵蚀的速度较慢，差异性的侵蚀继续发展，使背斜部位成为谷地，向斜部位转为山峰，即“向斜成山，背斜成谷”。这一动画的模拟显示，使学生难以理解的地形倒置现象变得形象、直观，印象深刻。
此外，在很多自制CAI课件里，在动画显示过程中适当配上声音或音乐，能取得意想不到的效果。如在“地形雨形的成过程”、“冷暖锋过境前后的天气变化”、“气旋反气旋形成的天气”等动画显示过程中，相应配上雷声、雨声；在《中国降水》课件里，一边通过动画模拟“锋面雨带移动”的全过程，同时配乐朗读：“夏季风，雨祖宗，五月在南岭，六月江淮中，七八向北去，入黄进辽松，九月回江南，十月去无踪。”这样，就能把雨带移动的时间、路线深深地刻在学生的脑子里。
(4)化远为近，生动逼真
传统的课堂教学把知识局限在书本上，无论教者怎样发挥语言的才能和教具的演示，都无法直观、生动地再现自然地理环境的发生和演变过程。在自制CAI课件中适当插入***I或MPG格式的视频影像，能把课堂上看不到的地理事物和地理现象呈现在学生面前，如火山爆发、地震、海底地形等；也能把十分遥远的地理事物展现在学生眼前，让学生领略各种大自然的奇观：如宇宙空间、世界各地的风土人情等。
例如：在《太阳系》课件里，以热字连接的方式插入了“太阳活动”、“九大行星的自转运动”、“月球漫步”、“太空实验室”、“登陆火星”、“木彗相撞”等视频片段，在上课过程中，不时把学生带到星光璀璨的太空遨游，对揭示宇宙的奥秘，提高学生对天文知识的了解和认识，都起到宏观、生动的效应。
CAI课件中的视频影象与一般的录象大不相同，它不但可以避免了倒带的麻烦，而且能够随时击活、随时插入，并且能同时打开多个视频窗口。
例如：在《人类与环境》课件中，在讲自然原因引起环境问题时可同时打开插入“火山”、“地震”“台风”、“海啸”等多个视频片段，在讲人为原因引起环境问题时可同时打开插入“大气污染”、“油污染”、“破坏自然资源”、“森林火灾”、“酸雨” 等多个视频片段。这样，把多个视频片段连接在CAI课件里，教师可根据教学的内容和时间，选择播放一个或多个多个视频片段，既可把遥远的地理事物一下子拉到眼前，生动、逼真，又可大大节省时间，取得良好的教学效果。
目前，我校几位地理教师都已经具备编制地理CAI课件的能力，学校已联上INTERNET网，能更广泛、及时地获得新资料。因此，我们现在的研究方向是把课件制作成数据库型的CAI软件。首先，我们通过扫描、下载、制作等途径，收集大量的文字、图片、动画、声音、影像等素材，然后根据章节分类，把与某一章节有关的各种素材内容编辑在一起，教师在备课时可根据自己的教学设计，选择相应的素材快速地编制一个实用CAI课件。这样编制出来的CAI课件内容更新，针对性更强，实用价值更大，并且可以随时对课件内容
进行修改、补充或删除，对计算机辅助教学常规化将产生重要的推动作用。