文 臧傳明 臧衛(wèi)麗

在小學(xué)計算機輔助教學(xué)中初探自由軟件的應(yīng)用

文 臧傳明 臧衛(wèi)麗

如今，越來越多的現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備和教學(xué)手段隨著科學(xué)技術(shù)地發(fā)展，漸漸融入教師的課堂教學(xué)中。以前“一支粉筆、一本教科書”的教學(xué)模式一去不復(fù)返。在眾多現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備中計算機是最常見，也是最常用的，一些課堂教學(xué)活動離不開計算機的輔助。計算機輔助教學(xué)是通過一系列軟件實現(xiàn)的。在傳統(tǒng)計算機輔助教學(xué)過程中，學(xué)校往往采用代碼封閉的軟件，軟件使用許可大都基于專有版權(quán)性質(zhì)。

自由軟件（Free Software）是一種可以不受限制自由使用、復(fù)制、研究、修改和分發(fā)的軟件。一般來說，自由軟件的源代碼是開放的，因此也稱開源軟件，任何人都可以閱讀甚至對源代碼進(jìn)行改進(jìn)。自由軟件的開發(fā)也是開放的，任何人都可以貢獻(xiàn)代碼和改進(jìn)意見，真正實現(xiàn)“眾人拾柴火焰高”，是人類合作精神的很好的體現(xiàn)。我校部分教師在教學(xué)實踐中通過對自由軟件的探索和研究，豐富和擴展了計算機輔助教學(xué)的內(nèi)涵。自由軟件以正確的理念和先進(jìn)的開發(fā)、應(yīng)用模式在日常教學(xué)中大放異彩，不但激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動力，而且顯著提高了教育教學(xué)效果。

一、自由軟件為教學(xué)提供穩(wěn)定性

在備課、上課等各個教學(xué)環(huán)節(jié)，教師為更好、更恰當(dāng)?shù)貙崿F(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，往往需要搜集、加工、放映大量的圖片、視頻等多媒體資源，甚至也會需要用到一些相關(guān)的軟件資源。在傳統(tǒng)的計算機應(yīng)用過程中，盜版軟件、廣告插件、甚至病毒木馬等都會影響課件的制作和使用，屏幕呈現(xiàn)的內(nèi)容可能會出現(xiàn)一些不可預(yù)測的問題（如軟件彈窗等）。在這種情況下，想要順利完成教育教學(xué)任務(wù)就會變得困難重重，不僅會為計算機教學(xué)帶來諸多不穩(wěn)定因素，而且也會使學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變得糟糕。

應(yīng)用自由軟件可以讓計算機教學(xué)在安全、穩(wěn)定的環(huán)境中進(jìn)行。我校參與相關(guān)研究的教師在實踐中大膽采用自由軟件輔助教學(xué)，幾乎完全避免了上述的不穩(wěn)定因素。自由軟件的所有代碼和細(xì)節(jié)都是開放的，任何人都可以對其改進(jìn)和補充，這種集眾家所長的軟件體系，保證了軟件的質(zhì)量和穩(wěn)定性。在開放源代碼的情況下，一旦有人出于私利等原因，企圖在軟件中插入病毒、木馬以及廣告插件等，這些惡意代碼就會在眾目睽睽之下顯出原形，并被及時剔除。一旦有人在運行軟件的過程中發(fā)現(xiàn)缺陷，就可以立刻將情況報告給軟件的作者或者相關(guān)的軟件社區(qū)，志愿者將在第一時間修復(fù)錯誤或提出相應(yīng)解決方案。這一切都通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，其效率之高、成本之低，足以保證自由軟件運行的穩(wěn)定性，這為計算機輔助教學(xué)過程提供了足夠的保障。

二、自由軟件成本低

使用自由軟件成本很低，且在使用過程中不受法律法規(guī)以及軟件許可證的約束。與傳統(tǒng)計算機輔助教學(xué)手段不同，在實現(xiàn)相同、相近功能的前提下，可在不投入任何經(jīng)費（也可以捐助開發(fā)者的名義選擇付費）使用自由軟件。根據(jù)自由軟件的使用許可協(xié)議，用戶可以自由地使用、復(fù)制甚至修改軟件。如果在計算機輔助教學(xué)中廣泛采用自由軟件將節(jié)省大量的教育經(jīng)費，且獲得更多的使用自由。

三、自由軟件應(yīng)用實例

在進(jìn)行“日食和月食”相關(guān)內(nèi)容教學(xué)時，我?？茖W(xué)教師在主要教學(xué)環(huán)節(jié)摒棄了精確性低、可操作性差的圖片、視頻等傳統(tǒng)多媒體課件演示，應(yīng)用自由軟件Srellarium輔助教學(xué)。該軟件通過教師簡單操作，完美再現(xiàn)了2010年1月15日發(fā)生的日食、月食現(xiàn)象，使學(xué)生直觀有效地觀察到日食發(fā)生景象，通過加速運行的手段，讓學(xué)生在短短幾分鐘內(nèi)觀察到完整的日食過程。在課堂的最后一個環(huán)節(jié)，教師又控制軟件讓學(xué)生觀察到了將要在2020年6月21日發(fā)生的日食現(xiàn)象，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的興趣，促使學(xué)生積極思考，取得了不錯的教育教學(xué)效果。

在進(jìn)行“太陽家族”教學(xué)時，為了讓學(xué)生清晰、形象地觀察八大行星的外貌、相互位置和運動關(guān)系等，筆者應(yīng)用了自由軟件Celestia輔助教學(xué)。通過360度的旋轉(zhuǎn)和放大，學(xué)生可以觀察地球、火星的全貌，找到了木星的大紅斑，看清土星的光環(huán)。通過加速顯示，學(xué)生很直觀地看到了各大行星圍繞太陽運行的情形；看到木星和土星都被一群衛(wèi)星圍繞；通過時間設(shè)置，學(xué)生還可以觀察到日食發(fā)生時月球投在地球表面的影子看起來像一個小黑點。

為了教學(xué)“擺的秘密”相關(guān)內(nèi)容時，筆者借鑒并使用了美國科羅拉多大學(xué)開放課件項目的開源課件“單擺實驗”，在課堂教學(xué)應(yīng)用展示。該課件基于Java技術(shù)開發(fā)，可操作性強，在課件中可以調(diào)節(jié)2個擺錘的重量和擺線的長度。在考慮了地球重力加速度影響的情況下，課件能精確地模擬擺錘在重量不同、擺線長短相同，擺錘重量相同、擺線長度不同等各種情形下擺的擺動速度，從而讓學(xué)生形象且快速地找到其中的規(guī)律。該課件采用GNU公眾授權(quán)，在使用中沒有任何法律方面的約束，真正實現(xiàn)了知識的開放和共享理念。

在教學(xué)“簡單電路”相關(guān)內(nèi)容時，筆者采用了科羅拉多大學(xué)開放課件項目的另外一個開源課件“電路組裝”，版權(quán)也由GNU公眾授權(quán)。該課件可實時模擬簡單電路、并聯(lián)電路、串聯(lián)電路、混合電路等組裝過程，也可以將繪制的實物電路圖保存成文件隨時調(diào)用演示。該課件的另一個高明之處是自帶模擬電流計、模擬電壓表，在課件中接通自己繪制的模擬實物電路圖后，可以使用這些模擬的計量儀器準(zhǔn)確地測量電路各部分的電流、電壓等數(shù)值，為學(xué)生深入理解簡單電路的結(jié)構(gòu)和原理提供便利，也大大節(jié)省了實物教學(xué)設(shè)備的投資，避免了實物實驗可能帶來的各種不確定因素（如電池用盡、導(dǎo)線接觸不良等）。

四、結(jié)束語

目前，國內(nèi)的中小學(xué)計算機輔助教學(xué)在自由軟件的探索和應(yīng)用尚處于起步階段。依據(jù)我校的應(yīng)用經(jīng)驗和研究探索情況分析，自由軟件完全可以應(yīng)用到小學(xué)教育教學(xué)，只要有針對性地演繹先進(jìn)的教育資源，就會對現(xiàn)有的教育教學(xué)手段產(chǎn)生有益補充，在取得良好教育教學(xué)效果的同時，為國家節(jié)約大量教育經(jīng)費，并且真正促進(jìn)知識的共享和交流。

作者信息

臧傳明，本科，小教一級。青島市李滄區(qū)第二實驗小學(xué)，266100

臧衛(wèi)麗，大專，小教一級。青島市金水路小學(xué)，266100