论文部分内容阅读
鱼眼睛看到的“水上世界”
虽然我们大力提倡发展积件，但如果观念不改变，仍然容易走上单纯传授知识的老路。
“光的折射定律”是物理课中的一个知识点，我在K12课件网页的300多个《光的折射》课件中随机下载了30多个，发现大部分都是一个模式：将教材内容做成电子板书，用按钮控制步步显示，或将书上关于光的折射定律的插图做成动画，也用按钮控制步步显示，点击一次按钮，出现入射光线，再点击一次出现法线，再点击出现折射线……教师便在这些文字或动画的辅助下，将知识一步步呈现在学生面前。图1就是一个典型的“光的折射”动画截图。
图1 经过7次点击完成的光的折射动画截图
显然，这是一个以传授知识为核心的传统课件。传道授业解惑本来就是教学的重要任务，课件如果能在辅助教学上为突破知识的重点难点出力，也是我们所需要的。问题是如果我们总是停留在这个层面上，重复着书上印制的内容，课件的前景便堪忧了。即使是传授知识，也要想想多媒体是否优于传统教学手段，如果仅是作为花瓶摆摆，还是束之高阁的好。就以上显示的内容而言，教师的边讲边写边绘也许更具有亲和力，更何况我们的投影效果还远逊于板书的清晰度！那么，既然上面的内容可以被传统教学手段包揽，这几百个课件还有何用？是的，如果仅就上面这些课件的效果来看，这些课件确实用处不大，顶多让外行领导夸你将多媒体课件用进了课堂。
新近看到台湾师大物理系黄福坤教授的作品《鱼眼睛看到的水上世界》（http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/index.htm），真让人大开眼界。他设计了一个“鱼眼睛看到的水上世界”的问题让大家思考，光的折射让鱼看到的水上世界简直太奇妙了，这是一个很有趣的问题，首先你得变成一条鱼，然后蹲在水里睁眼往外看。虽然教师可以引导学生用作图来回答，但是问题可不这么简单呵！如果外面的物体位置发生变化，你看到的会是什么情况？再说，大鱼小鱼看到同一个物体的像，是一样的吗？在这样的问题面前，传统教学手段简直束手无策，这就只能借助于课件了。图2便是大鱼小鱼看同一个物体的截图。
图2 大小不同的鱼看到的水上世界不同
图中浅灰色的区域代表水底的世界，底下的两点代表两只眼睛，白色区域表示水面上的光线都会经由此区域进入眼睛，灰色区域代表水面上的世界，浅灰色的方块为水面上某物体，白色的多边形为水底眼睛所看到水面上方块的“像”。图中绘出了方块其中一角光线行进的轨迹（暗灰色）与成像的轨迹（白色）和位置。如果你用鼠标左键按下浅灰色方块的任意一角，则会画出该角落的光径轨迹。如果按下浅灰色方块的中间区域，然后四处拖动则可以改变方块的位置。方块的大小和鱼的两眼的宽度也可以改变，所以，你会发现大小不同的“鱼”对于同一物体所“感受”的像并不相同！当物体由左向右水平等速运动时，水底的眼睛所看到的是从高空急速冲下的物体，又冲回另一端的高空，多奇妙！
物体位置可以改变，鱼眼睛的距离可以调节，光路可以选择，鱼看到的水上世界因光的折射而造成的各种各样的变化展示无遗。相形之下，我们的课件多么呆板、乏味，对思维的启迪又多么的苍白无力！究其原因是在制作课件时着眼点的不同，我们常规的做法是让学生用眼睛去看书本上的世界，忠于书本知识的凸现，而黄教授却是引导学生用眼睛去搜索，从而引发其对奇妙世界的思考。由此可见，在制作课件时如何捕捉最具有思考性的问题是多么重要了。
黄教授的美工
不过，从上面的材料中我们发现，黄教授的鼠绘功夫令人不敢恭维，最多是幼儿园小班水平。在我们的课件中从来没有发现有这种模样的鱼。我手头还有一个《相对运动》课件，也是出自黄福坤教授之手（http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/index.htm）。你仔细看那个站在岸上的人，亦有异曲同工之妙。但这一回，我们还是将兴趣转到课件的设计上来，图3是课件的截图。
图3黄福坤教授的《相对运动》课件截图
这是一个设计非常巧妙的课件，由于在这里无法看到课件所给出的动态情景，因而无法体会课件的精妙之处，我们不妨将课件的相关说明摘抄如下：
本课件可以演示不同参考坐标系中所看到的物体运动的情景。
场景中灰色区域代表河流，河流内白色小点顺着河水流动（无相对速度），河里有深灰色的船，在水中移动，上下两浅灰色区域代表陆地，陆地上黑色点为桩柱（相对陆地固定），陆地上有一行人在行走（也可以进入河水中游泳）。
你可以用鼠标尝试以下的变化：
1.在图形区域内移动鼠标，会改变观察者的参考坐标系统。
2.如果勾选Info会同时画出相对速度（以箭头表示，并显示数值）。
动画暂停时，可于箭头尖端附近按下鼠标左键后，左右拖动鼠标以改变该物体运动的速度。图形最左边的数字显示物体在参考坐标系内的X坐标。
3.上下拖动鼠标，可以改变行人的垂直方向速度。当动画继续时，行人会逐渐进入水中，当进入水中时，假设行人以相对于陆地的相同速度，在水中相对于河水游泳。请试一试，在不同坐标系中所看到的情形，别忘了尝试在船上观看河里游泳的人。当行人回到岸上时，恢复原来的速度。
4.为了增加二度空间的相对运动，于面板右上方增加2D选项，勾选2D选项后，会多画出一个由长方形运动体尾端垂直上抛的蓝色球，并以白色描出在不同观察坐标系统下的轨迹。本程序可以借由多种不同排列组合相对速度之间的关系，希望能让你对相对速度有较深刻的认识。
现在我们来看看这个课件有哪些特点：
1.多变。当鼠标放在不同的区域内时，可以变换不同的参照系；可以方便地改变对象的速度；岸上的人可以下水游泳以研究相对于岸的速度，还可以有多种不同排列组合的相对速度之间的关系，让你对相对速度有较深刻的认识。
2.仿真度高。课件提供的数据精确可靠，具有研究的价值。
3.画面简洁。要说的话留给教师去说，一个字也不写，如什么叫参照物，什么是运动的相对性；要看的对象留给学生去想，像人、树、船什么的，在画面里都只有一个符号。你看那个“人”，一个小圆圈下面用四根棍棍代表了手脚，那条船也就是个小椭圆，看来作者不想让这些东西变得花哨来干扰要揭示的规律。
再来看看我们常见的典型的《相对运动》课件。有个课件分为七个场景：演示1——小车，演示2——小孩跑步，演示3——飞机1，演示4——飞机2，还有船1、船2、人造地球卫星等。图4是小孩跑步动画的截图，图中的两个小孩以相同速度正在跑步，下面用文字说明选取不同的参照物会有不同的运动状态。
图4小孩跑步动画截图
与前者比较，有哪些差别？
首先，前者的多变侧重于物理条件上的改变。例如，改变参照物，改变速度，而固定模型不变。后者在不断变换场景中，不断地变换实例而不模型化，这种时这时那的忽悠，形式上虽然热闹，对物理概念的建立并无补益。其次，我们的一些课件十分讲究“美感”，在形式上追求得过多，动不动就是花儿的怒放，卡通人物的手舞足蹈，声光电的全武行演出（当然，在低年级适当利用一些动画元素来引起学生的兴趣也无可厚非），至于是否会冲淡主题则考虑得少。再次，前者画面简洁而不简单，简的是与主题无关的内容，着力打造的是物理规律的揭示。例如，它的人和树与后者相比，虽“逊色”得多，但却省事得多，还不会勾引学生的眼球。回想我自己做课件的经历，真是感慨万千，我不知在追求课件的“美”上花费了多少工夫，我甚至怀疑自己因美工基础不好而不可能是制作课件的材料。制作课件的主要精力应该放在什么地方，难道不值得我们深思吗？
课件已经完成了它的历史使命，我们需要的是在继承它的基础上大力发展积件。一个好的积件应该符合新课标的要求，既能有利于落实知识的教学，又能辅助教师方便地组织学生自主学习，对启迪学生思维具有积极的作用。但它在课堂上只能是配角，我们不主张它与传统教学手段争宠，因此，“适可而止”应该成为制作和应用多媒体辅助工具的一条原则。
虽然我们大力提倡发展积件，但如果观念不改变，仍然容易走上单纯传授知识的老路。
“光的折射定律”是物理课中的一个知识点，我在K12课件网页的300多个《光的折射》课件中随机下载了30多个，发现大部分都是一个模式：将教材内容做成电子板书，用按钮控制步步显示，或将书上关于光的折射定律的插图做成动画，也用按钮控制步步显示，点击一次按钮，出现入射光线，再点击一次出现法线，再点击出现折射线……教师便在这些文字或动画的辅助下，将知识一步步呈现在学生面前。图1就是一个典型的“光的折射”动画截图。
图1 经过7次点击完成的光的折射动画截图
显然，这是一个以传授知识为核心的传统课件。传道授业解惑本来就是教学的重要任务，课件如果能在辅助教学上为突破知识的重点难点出力，也是我们所需要的。问题是如果我们总是停留在这个层面上，重复着书上印制的内容，课件的前景便堪忧了。即使是传授知识，也要想想多媒体是否优于传统教学手段，如果仅是作为花瓶摆摆，还是束之高阁的好。就以上显示的内容而言，教师的边讲边写边绘也许更具有亲和力，更何况我们的投影效果还远逊于板书的清晰度！那么，既然上面的内容可以被传统教学手段包揽，这几百个课件还有何用？是的，如果仅就上面这些课件的效果来看，这些课件确实用处不大，顶多让外行领导夸你将多媒体课件用进了课堂。
新近看到台湾师大物理系黄福坤教授的作品《鱼眼睛看到的水上世界》（http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/index.htm），真让人大开眼界。他设计了一个“鱼眼睛看到的水上世界”的问题让大家思考，光的折射让鱼看到的水上世界简直太奇妙了，这是一个很有趣的问题，首先你得变成一条鱼，然后蹲在水里睁眼往外看。虽然教师可以引导学生用作图来回答，但是问题可不这么简单呵！如果外面的物体位置发生变化，你看到的会是什么情况？再说，大鱼小鱼看到同一个物体的像，是一样的吗？在这样的问题面前，传统教学手段简直束手无策，这就只能借助于课件了。图2便是大鱼小鱼看同一个物体的截图。
图2 大小不同的鱼看到的水上世界不同
图中浅灰色的区域代表水底的世界，底下的两点代表两只眼睛，白色区域表示水面上的光线都会经由此区域进入眼睛，灰色区域代表水面上的世界，浅灰色的方块为水面上某物体，白色的多边形为水底眼睛所看到水面上方块的“像”。图中绘出了方块其中一角光线行进的轨迹（暗灰色）与成像的轨迹（白色）和位置。如果你用鼠标左键按下浅灰色方块的任意一角，则会画出该角落的光径轨迹。如果按下浅灰色方块的中间区域，然后四处拖动则可以改变方块的位置。方块的大小和鱼的两眼的宽度也可以改变，所以，你会发现大小不同的“鱼”对于同一物体所“感受”的像并不相同！当物体由左向右水平等速运动时，水底的眼睛所看到的是从高空急速冲下的物体，又冲回另一端的高空，多奇妙！
物体位置可以改变，鱼眼睛的距离可以调节，光路可以选择，鱼看到的水上世界因光的折射而造成的各种各样的变化展示无遗。相形之下，我们的课件多么呆板、乏味，对思维的启迪又多么的苍白无力！究其原因是在制作课件时着眼点的不同，我们常规的做法是让学生用眼睛去看书本上的世界，忠于书本知识的凸现，而黄教授却是引导学生用眼睛去搜索，从而引发其对奇妙世界的思考。由此可见，在制作课件时如何捕捉最具有思考性的问题是多么重要了。
黄教授的美工
不过，从上面的材料中我们发现，黄教授的鼠绘功夫令人不敢恭维，最多是幼儿园小班水平。在我们的课件中从来没有发现有这种模样的鱼。我手头还有一个《相对运动》课件，也是出自黄福坤教授之手（http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/index.htm）。你仔细看那个站在岸上的人，亦有异曲同工之妙。但这一回，我们还是将兴趣转到课件的设计上来，图3是课件的截图。
图3黄福坤教授的《相对运动》课件截图
这是一个设计非常巧妙的课件，由于在这里无法看到课件所给出的动态情景，因而无法体会课件的精妙之处，我们不妨将课件的相关说明摘抄如下：
本课件可以演示不同参考坐标系中所看到的物体运动的情景。
场景中灰色区域代表河流，河流内白色小点顺着河水流动（无相对速度），河里有深灰色的船，在水中移动，上下两浅灰色区域代表陆地，陆地上黑色点为桩柱（相对陆地固定），陆地上有一行人在行走（也可以进入河水中游泳）。
你可以用鼠标尝试以下的变化：
1.在图形区域内移动鼠标，会改变观察者的参考坐标系统。
2.如果勾选Info会同时画出相对速度（以箭头表示，并显示数值）。
动画暂停时，可于箭头尖端附近按下鼠标左键后，左右拖动鼠标以改变该物体运动的速度。图形最左边的数字显示物体在参考坐标系内的X坐标。
3.上下拖动鼠标，可以改变行人的垂直方向速度。当动画继续时，行人会逐渐进入水中，当进入水中时，假设行人以相对于陆地的相同速度，在水中相对于河水游泳。请试一试，在不同坐标系中所看到的情形，别忘了尝试在船上观看河里游泳的人。当行人回到岸上时，恢复原来的速度。
4.为了增加二度空间的相对运动，于面板右上方增加2D选项，勾选2D选项后，会多画出一个由长方形运动体尾端垂直上抛的蓝色球，并以白色描出在不同观察坐标系统下的轨迹。本程序可以借由多种不同排列组合相对速度之间的关系，希望能让你对相对速度有较深刻的认识。
现在我们来看看这个课件有哪些特点：
1.多变。当鼠标放在不同的区域内时，可以变换不同的参照系；可以方便地改变对象的速度；岸上的人可以下水游泳以研究相对于岸的速度，还可以有多种不同排列组合的相对速度之间的关系，让你对相对速度有较深刻的认识。
2.仿真度高。课件提供的数据精确可靠，具有研究的价值。
3.画面简洁。要说的话留给教师去说，一个字也不写，如什么叫参照物，什么是运动的相对性；要看的对象留给学生去想，像人、树、船什么的，在画面里都只有一个符号。你看那个“人”，一个小圆圈下面用四根棍棍代表了手脚，那条船也就是个小椭圆，看来作者不想让这些东西变得花哨来干扰要揭示的规律。
再来看看我们常见的典型的《相对运动》课件。有个课件分为七个场景：演示1——小车，演示2——小孩跑步，演示3——飞机1，演示4——飞机2，还有船1、船2、人造地球卫星等。图4是小孩跑步动画的截图，图中的两个小孩以相同速度正在跑步，下面用文字说明选取不同的参照物会有不同的运动状态。
图4小孩跑步动画截图
与前者比较，有哪些差别？
首先，前者的多变侧重于物理条件上的改变。例如，改变参照物，改变速度，而固定模型不变。后者在不断变换场景中，不断地变换实例而不模型化，这种时这时那的忽悠，形式上虽然热闹，对物理概念的建立并无补益。其次，我们的一些课件十分讲究“美感”，在形式上追求得过多，动不动就是花儿的怒放，卡通人物的手舞足蹈，声光电的全武行演出（当然，在低年级适当利用一些动画元素来引起学生的兴趣也无可厚非），至于是否会冲淡主题则考虑得少。再次，前者画面简洁而不简单，简的是与主题无关的内容，着力打造的是物理规律的揭示。例如，它的人和树与后者相比，虽“逊色”得多，但却省事得多，还不会勾引学生的眼球。回想我自己做课件的经历，真是感慨万千，我不知在追求课件的“美”上花费了多少工夫，我甚至怀疑自己因美工基础不好而不可能是制作课件的材料。制作课件的主要精力应该放在什么地方，难道不值得我们深思吗？
课件已经完成了它的历史使命，我们需要的是在继承它的基础上大力发展积件。一个好的积件应该符合新课标的要求，既能有利于落实知识的教学，又能辅助教师方便地组织学生自主学习，对启迪学生思维具有积极的作用。但它在课堂上只能是配角，我们不主张它与传统教学手段争宠，因此，“适可而止”应该成为制作和应用多媒体辅助工具的一条原则。