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可以研究光学中的色散、折射（近视眼与远视眼的原因及矫正）、反射（做一个类似于潜望镜之类的） 
---- 谈 CAI 在物理电教课中的应用 随着计算机技术的发展，计算机在教育领域中得到了广泛的应用。一般把计算机在教育领域中的应用通称为计算机辅助教育， 即 Computer-Based?Education ，简称 CBE 。 CBE 又分为两个方面，一方面是指计算机辅助教学，即 Computer-Assisted?Instruction， 简称 CAI ， 另一方面是指计算机管理教学，即 Computer-Managed?Instruction ，简称 ?CMI? 。 近年来 PC? 机（ ?Personal?Computer， 个人计算机 ) 的迅猛发展，成本不断下降，功能不断增强，多媒体 PC 机纷纷进入学校和家庭，并开始应用于教育领域。如今， CAI? 技术已成为教育现代化的标志之一。 但是，我国的软硬件脱节严重， CAI 技术得不到充分的应用。其主要原因是，在教育界对 CAI 的认识还存在不少误区，现分析如下： 误区之一，重计算机硬件配置，轻 CAI 软件开发，轻师资队伍建设。 计算机房只作为一种摆设，开机率低，造成资源浪费。 误区之二，认为 CAI 软件只是软件开发商的事， ? 工作在第一线的教师无能力、无精力、也无必要参与软件开发。因而，市面上的 CAI? 软件大多是粗制滥造，或徒有豪华的外表却与教材严重脱节，课堂上根本无法配合教材选用。 误区之三，认为 CAI 软件就是家教软件，将 CAI 等同于 CAL （Computer-Assisted?Learning ，计算机辅助学习），或等同于 CAT （ Computer-Assisted?Training ，计算机辅助训练），视 CAI 为自动化的教学机器，忽视了 CAI 的另一个重要的方面，即计算机辅助教师教的软件。 误区之四，与上面相反，认为搞几个简单的计算机模拟实验就是 CAI 了 ， 甚至企图用模拟实验代替真实演示实验，把 CAI 当作公开课、 优质课比赛等场合的点缀品，花拳秀腿，中看不中用，没有把 CAI 技术用在提高教学质量上。 目前，较多的中小学都配备了计算机，当务之急是如何消除以上存在的这些误区，使计算机充分发挥其特点，更好地为教学服务。笔者根据自己在物理科的电教实践经验，就硬件系统的配置和开发， CAI软件的实施及综合应用技巧等方面谈几点拙见。 一、硬件系统的配置 由于当今电脑配件市场价格变动较大，总的趋势是下降的，所以硬件配置应量力而行，不能盲目追求一步到位的高配置，要视学校资金实力和师资水平高低而定，做到物尽其用。当然，教师机装备应尽量按高标准，例如， CPU 至少考虑 Pentium III （奔腾3） 800M 以上，内存在 128M 以上，硬盘容量 20G 以上。为配合外语和音乐教学，声卡应配备 32 位或 64 位声卡，光驱 50 倍速。为能输出到电视机，应配备带视频输出端的真彩显卡（至少 4M 显示内存）。另外，各种外设也应尽量分期配齐，如：彩色喷墨打印机、高亮度投影机、大屏幕视频投影机、扫描仪、录像机、摄像机等。如果条件允许，还可以自己研制一台数据采集与控制系统，用于实时控制，进行辅助实验之用。下图是一个多媒体电教室的完整配置。 对于资金实力雄厚的学校，特别是重点高级中学，应配置一间网络式的多媒体教室。这样，从 CAI 的角度来看，既能进行学生个体的辅助学习， 又能辅助教师面向全体学生作演示、分析之用。显然，教师的备课，多媒体软件的设计，彩色投影片的制作等均可在网络上的任一台工作站上进行，使网络教室同时又成为集电教、电脑、语言、音乐为一体的多功能教室。二、多媒体教室的应用方法 1、直接进行多媒体电教课 这是最基本的应用，分两类。一类是计算机辅助学生自学及训练（ CAL 与 CAT ），上机时间可灵活安排，进度由学生掌握，因人而异， 达到因材施教的目的。另一类是计算机辅助教师教学，它是给教师使用的软件，不是给学习者个体使用的，因而能更好地发挥教师的主导作用，更符合我国现行的班级授课制。教师可以利用大屏幕视频投影机或大屏幕电视机，直接播放设计好的 ?CAI 软件、 VCD 小影碟、录像片等， 也可当作电子黑板显示大段板书内容和练习题等，可大大节约时间，增大课堂的容量。2、制作教学录像片 对于一些实验过程耗时较长，实验条件苛刻或在有害环境下做的实验，如硫酸铜溶液在水中的扩散、一些静电实验、α粒子散射实验等，教师课前可先用摄像机将这些实验过程摄下，然后采用计算机添加字幕、文字解说、动画分析等剪辑手段，整理后再重新录制，最后在上课时通过录放像机播放。 3、计算机辅助实验（ CAE) 计算机辅助实验（ Computer-Assisted?Education， 简称 CAE ）分两类 一类是指“模拟实验”，通过软件实现。用于可见度不大的实体实验，配合放大的模拟实验，达到引人注目的效果，如游标卡尺、多用表等测量仪表的读数，通过软件模拟可见度大、读数清晰；也可用于从宏观模拟微观，如α粒子散射实验、链式反应等，将肉眼看不见的微观现象变成电脑屏幕上的“宏观”现象；还可用于机理过程不明显的瞬间效应（如光电效应）用“慢镜头”在屏幕上显示；另外对违反操作规程危及仪表的现象，如短路等现象，用软件模拟给学生看，让学生能看到违反操作规程的恶果，从而记忆深刻，并引以为戒。 另一类 CAE ，是通过硬件实现的。 将计算机通过输入输出系统与测控装置（含检测仪表及执行机构）联接，加上相应软件，组成一套高级的测控计算机，用于对实验进行实时测控。例如：初中教材中“萘的熔解”实验，往往是最难控制的，是教学难点之一，若用计算机控制电炉丝加热，用热电偶测温，通过软件控制温度，让水温均匀、缓慢地升高， 同时，在电脑屏幕上实时画出温度－时间图象，既直观又准确，说服力很强。 4、制作彩色投影片 这是最经济最实用的方法，要知道每节课都到电教室上课是不可能的，但每节课都放投影片却不太难，毕竟投影机的普及程度要比电脑高得多，投影机重量轻、体积小、操作简便，而一张投影片的制作成本也极低，但用电脑制作比用手工制作要简易且更丰富多彩。
牛顿第一定律的教学研究，在中学物理教学研究中早已不是一个新问题了．许多物理教育工作者对于这一定律的教学发表了自己颇有见地的教学见解，并且得到了满意的教学效果． 当我们在教学实践中运用这些教学策略时，我们发现，确实可以取得如同一些文献中所述的预期效果．然而，当我们设计一些新的情境让学生运用牛顿第一定律去解决问题时，令我们十分吃惊的是：学生对于牛顿第一定律的掌握程度却又非常之差．这使得我们困惑不解．为何对同一教学策略教学的结果的评价出现如此之大的偏差？是教师教的原因，还是学生学的原因，抑或两者兼而有之．这促使我们对牛顿第一定律的教学进行深层次的理性思考，进一步，我们从学生的认知心理上，对这一规律的教学进行了深入的研究． 1 通常牛顿第一定律的教学，一般是按教材编排顺序，先进行演示实验引出课题，然后通过讲解伽利略与亚里士多德的争论，消除“力是维持物体运动原因”的错误观念，进一步通过做斜面小车实验证明牛顿第一定律的正确性，最后让学生运用牛顿第一定律去解释日常生活中的现象，从而完成整个教学过程． 为了检验学生学习和掌握牛顿第一定律的情况，我们曾用这样一道题目来检测学生．题目如下．你坐在向前匀速直线运动的汽车里，将手中的钥匙竖直上抛，问当钥匙落下来时是落在手里，还是落在手后面．全班56名同学在试卷上皆答：落在手后面．问其原因，皆曰：汽车在走，而钥匙抛出后不再向前走了． 2 怎样更好地改进牛顿第一定律的教学效果，使牛顿第一定律的教学效果真正是实实在在意义上的令人满足．我们认为，囿于一般形式上的教学方法的改进已是隔靴搔痒，而必须深入到学生的认知结构中去考察学生产生错误认识的根源． 认知心理学的理论告诉我们，学生学习物理概念、规律时所形成的错误，常常是由于其头脑中的前科学概念的影响． 所谓前科学概念，是指儿童在学习物理课程以前的生活实际中，对各种物理现象和过程在头脑中反复建构所形成的系统的但并非科学的观念．比如牛顿第一定律就是如此．在物理教学中，那种认为只需要“正面”传授知识，学生就能接受，如果他们仍不理解，可以多讲几遍就能达到目的的想法，实践证明是过于天真了．因为在有些学生的经验中，早已有了与亚里士多德“力是维持物体运动原因“的理论类似的观念．这样，当他们学习了牛顿第一定律之后，就可能把定律纳入到自己原有的认知结构中，牛顿第一定律实际上成了“力是维持物体运动原因”的代名词．让他们解释用手推车、用脚踢球等一些不易暴露错误观念的生活实例时，他们也能解释得头头是道．但当解释用手抛钥匙、飞机扔炸弹的例子时，他们却又运用亚里士多德的理论去解释，其错误观念暴露无遗．这正是牛顿第一定律教学效果不佳的症结之所在． 3 研究和改进牛顿第一定律的教学，应当了解学生头脑中前科学概念的特点． 第一，学生头脑中的前科学概念是自发形成的． 过去，我们在教学中，常常误认为学生在学习物理之前其头脑如同一张“白纸”，教师可以在上面任意涂画，事实并非如此．学生在长期的生活实践当中，逐渐形成了自己对客观世界物质运动规律的看法．他们几乎每天都会看到物体在力的作用下运动，而在力停止作用时物体静止，于是主观地断言：有力，则物体运动；无力，则物体静止．这正是亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论． 第二，学生头脑中的前科学概念具有隐蔽性． 由于学生头脑中前科学概念都在潜移默化中形成的，所以它以潜在的形式存在．这包含两方面的意义．其一是学生自己并没有意识到它的存在，因为学生并没有有意识地思考并形成“力是维持物体运动原因”的概念．其二是前科学概念平时并不表现出来，但往往在学生运用物理概念解决问题时表现出来．比如前述测验表明，许多有10多年教龄的初中物理教师头脑中也存在着牛顿第一定律的前科学概念，然而他们自己却并不知道． 第三，学生头脑中的前科学概念具有顽固性． 由于前科学概念是儿童头脑中业已形成的概念，且长期的日常生活经验与观察又加强了这些概念．因此，学生头脑中的前科学慨念是非常顽固的． 国内外物理教育界近年来的一些研究表明：一旦学生对某些物理现象形成了前科学概念，要想加以转变是极其困难的．尤其那些在人类科学认识史上经历了曲折历程的前科学概念，更是如此． 按照皮亚杰的理论，学生认识什么和如何行动，主要决定于他们所具有的认知图式（思维模式），而不完全取决于教师所讲述的内容．他们按照自己已有的图式吸收和排斥信息．在有错误认识存在的情形下，就会在头脑中形成和正确信息极不相同的东西． 4 在上述研究的基础上，我们对牛顿第一定律的教学提出如下教学建议
