高中生物多媒体课件开发与应用.doc

浙江省生物学科01-03年度论文评比高中生物多媒体课件开发与应用概要：目前，学校课堂教学方法正在经历重要的转折从平面板式教学到多媒体辅助教学。为此，我对全市中学多媒体应用情况进行了调查。反映出的最大问题是，生物多媒体辅助教学软件主要以计算机专业人员开发为主，却不能完全适应教学。于是，我应用心理学、色彩学、教学设计理论以及现代教育思想，针对生物多媒体辅助教学软件设计的普适性，如：屏幕界面的设计，声音的设计，图像和动画设计等，制订了一套适合于当代中学生心理特点的生物多媒体教学方案，指导生物教学课件的制作，这将是学校课堂教学改革走向实践化、科学化的重要标志。作者：陈龙珠单位：浙江省绍兴市第一中学电话/EMIAL：13587331800/CLZ265高中生物多媒体课件开发与应用摘 要针对目前学校课堂教学方法正在经历的重要转折从平面板式教学到多媒体辅助教学的现状，我对全市中学多媒体应用情况进行了调查。发出调查表总计1031份，在“关于中学教师将多媒体软件应用在教学中的情况调查”中，课堂教学应用过课件的教师只有65.3%，可见多媒体辅助教学应用还不广泛；其中多数以Powerpoint制作的简单幻灯片式课件为主，说明先进的教学软件制作工具还未得到广泛应用；多数教师认为将多媒体软件应用在教学中是值得提倡的。在“关于学生利用多媒体软件学习的情况调查”中，多数学生接受过多媒体辅助教学，但最有必要应用计算机辅助教学的自然科学类，却应用最少，只有29.4%；课外自学中，曾使用过多媒体辅助教学软件的学生仅有30.7%，说明计算机辅助教学由于各种原因，还未得到学生的广泛应用；大部分学生认为多媒体课件对学习有帮助。为了找出解决多媒体辅助教学现存问题的途径，尤其针对当前，生物多媒体辅助教学软件主要以计算机专业人员开发为主，却不能完全适应教学的现状，我们应用心理学、色彩学、教学设计理论以及现代教育思想，针对生物多媒体辅助教学软件设计的普适性，如：屏幕界面的设计，声音的设计，图像和动画设计等，制订了一套适合于当代中学生心理特点的生物多媒体教学方案，指导生物教学课件的制作，这将是学校课堂教学改革走向实践化、科学化的重要标志。关 键 词生物 教育 多媒体 课件 软件设计 一、前 言多媒体是一种以计算机为中心，具有提供用户获得或处理文字、声音、图像与动画等信息能力的一种工具。利用多媒体计算机帮助或代替教师执行教学任务，向学生传授知识和提供技能训练，直接为学生服务的教学方式称计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction ,CAI）。用于执行教学任务的计算机程序称为教学软件或课程软件，简称为课件。多媒体教学软件是面向教学的，它不同于一般的多媒体计算机软件，它是一种适合于某类教学对象，专门辅助某个学科教学的教学媒体。因此，多媒体教学软件的开发并不完全等同于一般多媒体计算机应用软件的开发，它需要以现代教育思想、教育理论、学习理论和教学设计理论为指导，做好教学设计、系统结构模型设计、导航策略设计和交互界面设计等工作，并在教学活动中反复使用，不断修改，才能使开发的多媒体教学软件符合教学规律，取得良好的教学效果。目前，全国各地的大中小学教师都在积极开发多媒体辅助教学软件，但由于缺乏教学软件的设计方法与脚本编写的理论指导，加上其他种种原因，造成教学软件的设计水平和制作质量不高。如教学软件的开发目标不明确，开发出来的软件未能真正为课程的教学改革服务；不重视教学软件的设计，导致软件的教学目标不明确，教学过程不符合学生的认知规律；受应试教育影响，软件的内容只不过是简单的书本搬家，忽视学生能力的培养。这些情况，严重影响了多媒体教学的效果，妨碍了多媒体技术教学应用的发展。当然，将优秀的多媒体课件运用于课堂教学，可以激发学生学习兴趣，渲染教学氛围，构置特定的教学情境。更重要的是可以有效地突破教学重点和难点，达到事半功倍的效果。多媒体技术在教学中的应用，不仅是教学手段现代化的一种体现，而且可以成为教学整体改革的突破口。大量的事实表明，通过开展多媒体教学应用，可以促进教学观念与形式的变革，促进教学结构与教学方法的变革，促进教学思想与教学理论的变革以及教学体制和教学管理的变革。我刚走出校门，不但具有生物专业知识，而且具有先进的软件应用知识。能够利用自己所学的软件知识来制作一套适应老师讲授，同样也适合学生自学的多媒体辅助生物教学软件，以解决中学生物教学地位日渐提高与教学手段相对缺乏之间的矛盾，是很有必要的。它可以全面清楚地向学生介绍宏观的生物世界，也可以利用立体图像展示奇妙的微观世界，例如细胞的结构，组织的形成，器官的代谢等一系列有关于生物的问题。这也正是解决目前高中生物平面化教学的一种手段，它可以形象的、具体的将一个抽象的生物世界展现给学生，开创生物教学方法新纪元。二、中学多媒体辅助教学情况调查为了掌握我市各中学多媒体辅助教学情况的第一手资料，我对全市12所中学进行了抽查，选取代表性的8所，它们是绍兴一中、绍兴二中、鲁迅中学、越崎中学、绍兴一中初中部、文理学院初中部、绍兴五中、长城中学。发出调查表：“关于中学教师将多媒体软件应用在教学中的情况调查” 147份、“关于学生利用多媒体软件学习的情况调查”884份。通过调查结果得出：课堂教学应用过课件的教师只有65.3%，可见多媒体辅助教学应用还不广泛；在应用过课件的教师中只有53.1%为自制，也就是说有33.6%的教师应用自制课件，而其他教师应用多媒体辅助教学的课件来源为购买或网上下载；使用的制作工具以Powerpoint和Athorware居多，前者应用者为60.8%，后者为32.9%，说明大部分教师还未掌握先进制作工具的使用。针对这几点，教师们认为首先本身教学任务繁重，没有那么多的时间和精力投入到课件的研制上，而且教师（除算机教师）的计算机应用水平相对滞后，自制课件力不从心；其次，购买课件花消太大，而且商业软件制作人员，非一线教师，不懂教学规律，制作出来的课件少启发性教学、多搬抄教材和题海战术，适用性小；再者，网上下载的课件过于死板，很难适应不同班级、不同学生的情况。如果要解决这一系列问题，势必要发明一种更简单易懂的课件开发软件或制订一套多媒体教学方案，指导生物教师制作课件。所以，目前我们在广泛开展调查的基础上，积极研究，力求开发出适合于当代中学生心理特点的生物多媒体课件制作方案。为了发挥多媒体辅助教学的长处、弥补它在教学中应用的不足，我继续进行广泛调查。应用多媒体辅助教学的教师和学生们认为，这种教学方式有许多不可替代的优点：首先对于教师来讲，多媒体辅助教学的形式极大的调动了学生的积极性、活跃了课堂气氛；通过各种形式解释微观现象、简化了教学难点；同时可以节约板书时间、增加课堂密度等。其次对于学生来讲，多媒体辅助教学的形式形象、直观、声情并茂，使学习速度及效率大增；特别在复习中课件的系统性具有无可比拟的优势；同时欣赏精良的课件也可以提高审美观。但是多媒体辅助教学也存在着一定的缺陷：首先，多数课件的信息转过快，导致学生思考时间少、记忆时间短、扼杀了学生的形象思维和想象力；其次，多媒体辅助教学的形式忽略了语言教学的作用，削弱学生对文字的注意力；再次，应用课件不利于课堂灵活调整和双向反馈；还有一些教师制作多媒体课件片面追求“技术含量”，表面看能激发学生的兴趣，实际上往往会分散学生的注意力，使教学效果大打折扣。搞好素质教育是一项巨大的工程，计算机多媒体技术应用于课堂教学是大势所趋，势在必行。目前多媒体辅助教学还存在许多问题，为了寻找一条可以克服以上各种不良因素的途径，大力发展生物多媒体辅助教学，我们开展了关于多媒体辅助教学软件系统设计方法的研究。三、多媒体辅助教学软件的设计方法（一）、设计多媒体教学软件的系统结构，可按以下步骤进行；(1)设计软件的封面多媒体教学软件的封面要形象生动，能引起学生兴趣，并呈现软件的基本结构，以引起学生注意。我们制作的课件封面选用柔和色调为版式。(2)确定软件的菜单组成与形式根据软件的主要框架及教学功能，确定软件的主菜单和各级子菜单，并设计菜单的表达形式(如文字菜单、图形菜单等)。我们选用文字菜单。(3)划分教学单元并确定每个教学单元的知识点构成将教学内容划分成若干个教学单元，确定每个教学单元所包含的知识点。根据不同的教学单元，设计相应的屏幕类型，使相同的知识点具有相对稳定的屏幕风格，并考虑每类屏幕的基本组成要素。(5)确定屏幕与屏幕之间及屏幕内各要素的跳转关系(6)确定屏幕向主菜单或子菜单的返回 每一屏幕可根据需要向主菜单或上一级子菜单跳转。(7)确定屏幕向结束的跳转关系。我们在教学软件在运行过程中设置退出按钮，可随时结束运行，这样才能方便使用。（二）、屏幕界面的设计学习者使用多媒体教学软件时，最先接触到的是教学软件的界面，通过感受软件界面上的色彩、图案、物体、创意等，形成对软件的第一印象，然后学习者又通过界面上提供的各种信息和功能元素进行学习，可以说屏幕界面是学习者对软件最初、最深，也是最重要的印象。友好的屏幕界面能使教学软件容易被理解和接受，又能让学习者容易掌握和使用。这里所指的屏幕界面是呈现在计算机显示器屏幕上，使学习者与多媒体教学软件之间传递信息的媒介。多媒体教学软件的屏幕界面主要由窗口、菜单、图标、按钮、对话框、示警盒等组成。在屏幕设计中，具体要做的工作有：屏幕的布局、文字用语的合理使用、色彩的选择三方面。1、屏幕信息的布局通过人眼定位的研究表明：人们看到信息显示时，第一眼往往看显示屏左上部中间的位置，并迅速向顺时针方向移动。在这个过程之后，人眼视觉受对称均衡、标题重心、图像及文字的影响，因此可以说屏幕左上角是人视线的明显起动点。通过多次实验，研究发现：（1）、菜单条等则应放在屏幕顶部或底部，方便使用。我们将菜单条安置在屏幕底部左下角，并将时间等信息放在右下角，形成平衡。 （2）、屏幕标志符号、顺数等置于右上角，这是一个在大多数屏幕中使用频率较低的位置，如果还有其它如时间、日期等的参考信息，则可以在左右分别放置，以利于屏幕均衡。（3）、屏幕的标题一般位于屏幕上中部，有利于视觉产生对称感和接受欲。 （4）、屏幕主体常占用屏幕上的大部分区域，通常从中上部到底部稍上部分，这里的文字内容易于接受，但要求简洁、精练，图像质量要高。（5）、功能键区、按钮区等可放在屏幕底部。研究证明命令区位于屏幕底部和顶部的效果不同，在位于底部时，效果更好一些，并且能减少使用头部移动的次数和范围。 2、屏幕信息的呈现在屏幕上信息的显示取决于屏幕上可显示的信息量及信息的特征，屏幕上显示的信息量应当恰如其分。如果信息量过大，屏幕各元素对使用者注意力的竞争就大，以致注意力分散过大，如果屏幕信息太多以致把使用者淹没，则视觉搜索需要更长的时间，有意义的信息就更难信息在屏幕上选择和显示要考虑以下几个方面因素：（1）密度密度是关于“多少”的客观衡量，在屏幕设计上是指信息显示的位置在屏幕上的比例，或屏幕某区域包含的内容量。有研究表明，屏幕密度的增加也将使寻找信息的时间和出错机会增加屏幕上有两种密度总体密度和局部密度。总体密度是指在含有数据的整个屏幕中用于显示主要信息的位置所占的百分比。据研究这一密度不应超过25%，“良好”值是15%左右，密度越大出错机串也越大。局部密度用于衡量屏幕“堆积紧密程度”，通常局部密度应保持在40%60%之间。 总之，保持总体密度在25%以下，局部密度恰当是产生屏幕“悦目”感的重要特征。（2）显示应用对比性的显示特征(不同密度、字符大小、颜色、下划线等)可以吸引使用者注意力迅速地集中。而且要注意文字和背景颜色的搭配：一是醒目、易读，二是长时间看了以后不累。一般文字颜色以亮色为主，背景颜色以暗色为主。以下列出几种具有较好视觉效果的颜色搭配方案。 文字色白色白色白色白色白色黄色黄色黄色背景色紫色绿色红色蓝色黑色蓝色红色黑色对于屏幕中按钮等的呈现，应按逻辑分类编捧，按照使用顺序、使用频率、功能和重要性进行编排。在确定键的含义和位置时，应保证眼和手的移动最小，并将最常用的按钮放在最易控制的位置。 3、颜色的运用 多媒体教学软件的设计要用到各种各样的颜色，以形成色彩缤纷的屏幕，这也是多媒体教学软件吸引学习者的原因之一。色彩可以吸引用户的视觉感观，从而引起注意，只要色彩使用恰当，就能促进对屏幕上各部份的识别，突出差异，使显示更富有趣味性。如绿色代表平静，呈现背景信息；红色代表危险，表示重要信息；蓝色代表安全，构成信息提示。但如果颜色使用不当，则会分散人的注意力，使人的视觉更容易疲劳。对于屏幕中色彩的正确使用，从以下几方面来讨论。（1）注意颜色数量的多少，避免色彩过多过杂 在同一屏幕中不要使用太多的颜色，因为色彩信息对人的注意有极强的吸引力，若色彩种类众多，就会引起注意的无效分散，降低注意的能力。选择不相邻的色彩不超过四种或五种，配合以空间划分、几何形状等就可以增加屏幕视觉效果。我们在制作课件时，选用黑、白、绿为基调，以黄、蓝色为提示性醒目标记，取得和谐的视觉效果。 （2）注意色彩的敏感性和可分辨性 人眼对于黄色和绿色的光是最敏感的，因为这些光比可见光两端的光(蓝色和红色)看起来更明亮些，这些颜色在人认知的反应时间、错误率上都有明显的优势。但人对色彩的辨认能力有限，颜色的微小差别是分辨不清的，过于相邻的色彩图像对于眼睛来说也是模糊不清、混杂一片的，会给使用者带来视觉感知的错误，因此要避免同时使用相似颜色；但也应避免彩色的对比过于强烈，对比强烈的彩色组合可能会使眼睛的调节机制过于劳累，如依次观察红色和蓝色，眼睛要不断地调节晶状体使物体投射到视网膜上，潜在地增加了眼睛的疲劳程度。 （3）根据不同区域的作用来决定屏幕上不同部分色彩的选用经研究发现，对于屏幕上不同的区域，使用的色彩也应有所不同。对于视觉的中央区域或屏幕上的中央区域，为了引起使用者的充分注意应用人跟较敏感颜色，如黄色等，对于屏幕上周围区域则可采用蓝、白、黑色等敏感度较低的颜色。（三）、声音效果的设计课件中的声音主要包括人声、音乐和音响效果声。人声主要用于解说、范读、范唱，在自学课件中应用较多，而教学课件中应用较少；合理地加入一些音乐和音响效果，可以更好地表达教学内容，同时吸引同学们的注意力，增加学习兴趣；一段舒缓的背景音乐，可以调节课堂的紧张气氛，有利于学生思考问题。音乐和音响效果的设计时应注意：1、音乐的节奏要与教学内容相符。重点内容处要选择舒缓、节奏较慢的音乐，以增强感染力，过渡性内容选择轻快的音乐。 2、音乐和音响效果不能用得过多，用得过度反而是一种干扰信息3、背景音乐要舒缓，不能过分的激昂，否则会喧宾夺主。 4、要设定背景音乐的开关按钮或菜单，便于教师控制背景音乐开关。（四）、图像和动画的设计课件中，图形、图像、动画、视频图像占较大比重，设计得好，可以起到事半功倍的教学效果。反之，也会起到负作用。1、 图的内容要便于观察。图形、图像等画面设计要尽可能大，主要内容处在屏幕的视觉中心，便于学生学习。2、对于动画和视频图像，应具有重复演示功能。对于动画和视频图像，学生可能一次没看清，我们设计了重复播放按钮，教师可以根据教学实际，重复播放。3、 动画要逐步显示。对于较复杂的动画，可以进行分步讲解。我们将动画抓取下来，分步显示图形，直到讲解出全过程再整体播放。 经实验研究证明：当声音信息与动画信息同时用于进行某一知识的教授时，学生同时进行视、听的感知活动可以相得益彰，能取得良好的记忆效果。如在精子减数分裂的动画演示中，我们就应用了给动画配音的方法，学习效果可以达到最佳。同样的道理，当文字信息与声音信息、声音信息与图像信息等同时用于教学活动的时候，也能产生较好的学习效果。当动画信息与文字信息同时用于知识教授时，文字和动画同时要占用视觉通道来进行感知，因此相互影响，会降低学习的效果。同样地，当同时使用文字、图像和动画去进行同一知识的教学时，学习效果就更成问题了。所以，我们尽量减少界面元素之间的干扰，以单纯的方式展现教学内容。四、多媒体辅助教学的发展趋势 21世纪是一个信息高度发展的时代，信息将会同物质能源一样成为人们生活的第一需要。社会的信息化必将迅速地反映到现实中来，教育领域也不例外。随着多媒体计算机系统为主体的现代教学方法的逐步普及，必将转变传统的教学观念、丰富传统的教育内容、拓展新的教育时空、促进当前教育改革。作为教育灵魂与核心的教师，处于这样一个新旧社会发展机制转轨的时代，应该坚信：不论科学发展到何种地步，教师在教育中的主导者的地位都不会改变的。当然，随着科学技术的不断发展，相应地对教师的要求也必然会提高，这就要求教师在新技术革命的浪潮来临时，更新教育观念、注重角色变化、明确肩负重任、不断更新知识结构、提高业务水平，将新技术应用到教学活动中去，这样才能适应当今信息时代发展的需求。展望新世纪，Internet时代的到来，多媒体教学必将向网络化、智能化、虚拟现实方向发展，对于新世纪的教育事业又将经历一次次重要的转折。网络多媒体时代的灿烂景象，将由我们这一代跨世纪的教师来缔造。Abstract: In view of existing situation that method of class instruction is being changed form writing on the blackboard to using CAI (Computer Assistant Instruction) ,we investigated the use of multimedia in middle school in ShaoXing. Totally, 1031 pieces of questionary were distributed. According to the investigation on middle school teachers using of multimedia software ,we found out that there are only 65.3% teachers who once applied CAI, among which Powerpoint is mainly used . and the advanced tool used to produce instruction software are not applied extensively. His thus clear that Multimedia Assistant Instruction (MAI). Most of teachers consider that it is necessary to encourage using CAI. The investigation on students shows that most of students once were taught with CAI, while as for natural science courses which are the most necessary to be taught with CAI, their utilization ration is only 29.4%. During the period of self-studying outside class, only 30.7% students used MAI software. For some reasons, CAI cannot be extensively applied by students. However, most of students think CAI is useful to study. In order to find out the way to solve the existing problem, especially the problem that much software of biological lecturing, and according to the universality of designs of biological MAI software, for example design of screen interface , design of sounds, design of figures、pictures animated pictures and video frequency etc, we drew up a set of program on biological MAI instruction, which adapts the contemporary students psychological feature, by using psychology, pedagogy and theories of color, modern education and instructional design etc. Directing the designing of biological CAI will be a very important symbol, which push the reform of classroom instruction towards practicability and science. Key words : Biology、Instruction、Multimedia、CAI、 Software 、design附表1中学教师将多媒体软件应用在教学中的情况调查 所教科目： 1、 课堂教学中，是否应用过多媒体软件有 63.3% 没有 34.7% 经常 2.0%2、 该多媒体软件的来源自制 53.1% 购买 22.4% 网上下载 19.4%3、 您了解现有的多媒体软件制作工具有Powerpoint 62.2% Flash 56.1% Authorware 78.6%Cool3D 14.3% 3Ds max 27.6% Premier 6.1%多媒体制作大师 4.1% 4、 您经常使用的多媒体软件制作工具有Powerpoint 60.8% Flash 25.5% Authorware 32.9% 3Ds max 1.0% Premiere 1.0% 多媒体制作大师 7.1%5、 您制作一个多媒体课件所需时间： 715 天6、 您认为自制多媒体课件难 57.1% 可以 34.7% 不难 8.2%7、 对于“将多媒体软件应用在教学中”您有何看法值得提倡 53.1% 不值得提倡 9.2% 无所为31.6%附表2关于学生利用多媒体软件学习的情况调查 1. 课堂学习中，是否接受过多媒体软件教学有 74.0% 没有 26.0%2. 曾接受过多媒体软件教学的课程有语文 61.0% 数学 46.7% 英语 35.0% 自然科学 29.4%3. 课外自学中，曾使用过多媒体辅助教学软件有没有 69.3% 语文 15.3% 数学 10.7% 英语 17.1% 自然科学 11.9%4. 您认为多媒体课件对学习是否帮助有 65.4% 还可以 15.3% 没有 2.9%参考文献L1谢幼如“关于课程多媒体教学软件开发的若干问题”，电化教育研究，1998年第3期2谢幼如、柯清超“初中语文新诗赏析多媒体教学软件的研制与应用”，电化教育研究，1999年第2期。3谢幼如、叶涛、穆肃“软件开发中体现建构主义的教学策略及其应用”，全球化网上教育(国际计算机教育应用大会Proceedings of ICCE98 Vol.3)(武祥村、王洪主编，高等教育出版社、Springer出版社)，1998年6月。 4XieYouRu，YeTao，Mu su:The Instructional Strategies of The Contructivism and Its Applocation Are Reflected in The Development Of Software(Global Education On the Net(Proceedings of ICCE 98 V01.2)(TakWai Chan，Allan CollinsJlanxiang Lin，高等教育出版社,Springer出版社)，1998年6月。5李克东、黄晓地、谢幼如编著多媒体技术教学应用，电子工出版社(北京)，1996年。6李克东、谢幼如编著多媒体组合教学设计(第二版)，科学出版社(北京)，1994年。7谢幼如编著新型教学模式的探索，北京师范大学出版社(北京)，1998年。8何克抗“多媒体教育应用的重大意义及发展趋势，计算机教育通讯第七期(1997年6月)，全国中小学计算机教育研究中心主办9何克抗“教学设计理论的新发展”，“21世纪教育与培训的革新和挑战”国际会议(香港)大会特邀报告，1998年5月。10何克抗“论现代教育技术与教育深化改革关于ME命题的论证”，98内地与香港教育技术学术研讨会大会特邀报告，1998年11月。11聂虹玲、薛理银“国外教学软件评价的现状与趋势”，中国电化教育，1998年第5期12李克东，何克抗计算机教育应用与教育革新，北京师范大学出版社(北京)，1997年。13魏宗宣主编(中学素质教育)，湖南人民出版社(长沙)，1998年。张祖忻等到 教学设计基本原理与方法，上海外语教育出版社，1992 14师书思索 计算机辅助教育，北京师范大学出版社，199315Sellen.A.J.Remote conversations : The effexts of mediating talk with technology, Human-computer interaction,Vol.10,pp.401-444(1995)16王相东，南亚教学软件：换个想法，中国教育报，1997.6.11 P417王珏教学软件 走出误区，中国教育报，1997.6.25 P4