计算机辅助物理化学教学软件分析

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计算机辅助教学（Computer—AssistedInstruction简称CAI），是把先进的计算机技术用于教学过程，将计算机作为帮助学生理解和记忆知识，并对已学知识进行推理和实践的一个智能性工具。它是计算机应用技术的一个领域。近年来，计算机辅助教学在国内发展很快。国家教委高等学校化学教育研究中心组织力量编写化学各专业的计算机辅助教材，我们承担了其中编写物理化学中电化学部分的辅助教学软件的任务。在此基础上，又研制成其他部分的辅助教学软件。

一、计算机辅助物理化学教学软件的内容和类型

计算机辅助物理化学教学软件（下简称辅助教学软件），不应该是教科书全部内容在计算机屏幕上的重现，也不应该成为另一种形式的物理化学习题集，而应该是充分利用、发挥计算机优势，进行逻辑判断功能、动画、闪烁、计时、人机对话等编程技巧的施展，并结合物理化学学科的特点和教学基本要求编辑设计的电教教材。在上述思想的指导下，我们研制出与电化学、动力学、胶体和表面化学等内容相配套的辅助教学软件。该辅助教学软件主要有三种类型：其一，代替教师的部分工作，以计算机授课辅导为主的软件，侧重于讲授重、难点教材。通过计算机的辅导，帮助学生加深理解和掌握知识。如电化学部分某些概念的直观处理即属此类型。其二，以辅助学生自学为主的软件，学生将根据计算机给出的自学提纲，反复操练，达到掌握的目的。如“表面化学和胶体”即是这样安排的。其三，以反映学科发展的新近成就为主或以某个专题：内容为主的如“气固相催化原理”、“分子散射和反应的碰撞理论”等即如此。

二、计算机辅助物理化学教学软件的特点

1、可读性强，操作方便。每个软件的开始都有辅导内容概要，使用者可根据自己的需要选择内容。程序在运行中，每一步操作都有提示和说明，因此不管是否熟悉计算机的，均可使用该软件，操作十分方便。每一部分都有相应的目录，并分为槪念和习题两大部分。2、计算机协助教师教学和作辅导，尤其对某些抽象性教材的直观、形象化展示，比课堂讲授更易理解，并富有趣味性。如电动势的产生机理，是通过“正确断路的原电池”、“金属与溶液间电位差的形成”、“从能量观点分析金属表面荷电原因”等十多个画面的逐个连续显示，加上闪烁、动画等技巧的运用，简短的文字说明会起到“画龙点睛”的作用，使趣味性、科学性溶于一体、这个抽象性的概念就很轻松地被学生接受了。又如自学内容的辅导，软件编辑设计了更多、更丰富的画面，采用多种编程技巧，一则开拓学生视野，二则用直观形象代替教科书里冗长的文字叙述，使学生学起来省时、易懂，加深了理解和记忆。且由于程序安排具有趣味性，大大提高了学生的学习兴趣和学习效果。3、软件内容里涉及到的物理化学实验，如电动势的测定，界移法测定迁移数等，均利用计算机进行。依照程序，由实验仪器、线路连接、操作过程及现象，逐步显示和动作，最后还能进行数据处理。这样需较长时间才能完成的实验，利用计算机短时间即可达目的。学生通过反复操练，可熟练掌握实验原理、操作过程及数据处理技能。4、整体插图分解后，采用分层次逐步显示法，有利于揭示事物的本质，这是课堂教学挂图所不及的。如分层逐步显示球形离子氛在电场中运动时，发生不对称变形，从而说明电泳力、松驰力对离子氛的影响；表面活性物质溶水时，分层次显示表面定向排列的同时，内部形成胶囊，有助于加深对表面活性物质基本性质的认识。5、每个软件都编有练习与测验内容。习题类型有选择题、是非题、填空题、匹配题等四种类型。各类型的题又分难、较难、—般三级水平，分别以字母A、B、C标记出来。在练习及测验过程中人机对话，交互频繁。6、该辅助教学软件不仅是执行软件，也可以在打印机上输出。

三、充分发挥计算机的优异功能

计算机辅助教学最突出的优点和特点，就是能实现人机对话，并根据学生的程度进行个别化教学或辅导。学生已掌握的内容可以越过，困难的则可以反复操练。该软件是用BASIC语言编写的，采用了软汉字系统（这会给编程带来不少困难）编出了我国自己的汉化软件。为了提高显示速度和增加趣味性，我们采用了大量的造型表法和二进制文件进行图形显示，并采用了汇编语言和绘图工具文件（包括自编和改进的）以提高动画技巧。设计了计时功能以激发学生的学习积极性和好胜心。适当的时候配以音乐，给学生提供一个轻松愉快的学习气氛。

四、结束语

编制计算机辅助教学软件是一个系统工程，它是计算机学嵙、专业学科及教育学、心理学等多钟学科的综合运用。因此，软件的设计者应具有专业知识、计算机知识和教育学、心理学知识，或由上述各方面人员的密切合作来进行。这里写出一个好的稿本是十分重要的。我们研制的辅助教学软件就是由专业课教师提出具体的软件设计稿本。为了发挥学生（使用者）的积极性，我们开设了《计算机辅助教学》这样一门选修课，吸收部分学生参加软件的设计和输入工作。实践证明这种联合开发的做法是好的。计算机辅助教学作为现代化教育的一部分，在我国高校也是一项具有开拓性的工作，希望有更多的人来关心它、开发它、应用它。使它在提高教学质量方面发挥出更大的作用。该辅助教学软件还需通过反复实践，修改完善。软件中不正确的地方还望专家及同行斧正。

作者：崔若梅 韦统师 李文静 陶生科 朱卫华 王琴 董建昌 蒋方仕 单位：西北师范大学