利用信息技術(shù)部分取代演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探討

聶月明 陳健梅 唐定太

(開(kāi)縣臨江中學(xué) 重慶 405408)

彭?xiàng)罡?/p>

(重慶市兼善中學(xué) 重慶 400700)

物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科.因此，很多教師往往通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)突破教學(xué)重、難點(diǎn)，讓學(xué)生在演示實(shí)驗(yàn)中生成概念，把握規(guī)律.然而很多學(xué)校由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，實(shí)驗(yàn)器材的缺乏，以及實(shí)驗(yàn)效果欠佳等因素的影響，教師紛紛通過(guò)信息技術(shù)呈現(xiàn)或模擬物理實(shí)驗(yàn)，以便突破教學(xué)重、難點(diǎn).筆者執(zhí)教以來(lái)一直嘗試著利用信息技術(shù)部分取代演示實(shí)驗(yàn)，教學(xué)效果比較好.

下面是筆者在教學(xué)中利用信息技術(shù)的一些案例與體會(huì).

1 境中悟理

在物理教學(xué)中，很多物理概念和規(guī)律的教學(xué)離不開(kāi)演示實(shí)驗(yàn).但是，開(kāi)展演示實(shí)驗(yàn)也不是一件容易的事情，有時(shí)是因?qū)嶒?yàn)器材的缺乏或因?qū)W校班級(jí)多而器材不夠無(wú)法實(shí)驗(yàn)；有時(shí)是因有實(shí)驗(yàn)器材，但是誤差太大，效果太不明顯而不得不舍去實(shí)驗(yàn).如在講解“超重與失重”的一節(jié)中，超重與失重是日常生活中常見(jiàn)的一種現(xiàn)象，如測(cè)體重、乘電梯時(shí)均發(fā)生了超重與失重.在演示超重與失重現(xiàn)象時(shí)，如果把測(cè)重計(jì)搬到教室里，由于學(xué)生人數(shù)多，中后排學(xué)生往往觀察不到現(xiàn)象，加之當(dāng)身體在測(cè)重計(jì)向上升或下蹲時(shí)示數(shù)變化太快，不便于觀察.因此這種演示實(shí)驗(yàn)效果不佳.然而，這節(jié)課的重點(diǎn)并不只是了解超重與失重現(xiàn)象，而是要在此基礎(chǔ)上從加速度和力的角度理解超重與失重.基于這樣的教學(xué)目標(biāo)，筆者拍攝了放在天平稱(chēng)上的重物乘電梯的情境(圖1).在視頻中能清晰地看到電梯啟動(dòng)時(shí)示數(shù)明顯增大，當(dāng)電梯制動(dòng)時(shí)示數(shù)明顯減小.通過(guò)這個(gè)視頻，不僅讓學(xué)生熟悉了什么是超重與失重，而且還可以抓住電梯啟動(dòng)與制動(dòng)期間示數(shù)變化特點(diǎn)分析物體的加速度及受力情況，進(jìn)而突破了教學(xué)重、難點(diǎn).學(xué)生在觀看、思考中生成了概念，把握了超重與失重的本質(zhì)特征.

圖1 超重與失重

2 操作與解說(shuō)同步

上邊視頻就像放大鏡一樣，把現(xiàn)象清晰地呈現(xiàn)在學(xué)生面前.然而，有些演示實(shí)驗(yàn)不只是呈現(xiàn)，還需要操作與解說(shuō)，即在視頻里結(jié)合物理情境進(jìn)行操作與解說(shuō)進(jìn)而獲得某些結(jié)論.如在講“線(xiàn)速度”時(shí)，對(duì)于異軸傳動(dòng)中邊緣點(diǎn)的線(xiàn)速度大小相等這一結(jié)論很多學(xué)生難以理解.利用實(shí)驗(yàn)器材——齒間距相等的大小齒輪組(圖2)，當(dāng)搖動(dòng)大齒輪的手柄時(shí)，小齒輪便在大齒輪的齒輪帶動(dòng)下做圓周運(yùn)動(dòng).如果這一齒輪組放在教室里演示，就會(huì)如同很多演示實(shí)驗(yàn)一樣，中后排學(xué)生往往觀察不到現(xiàn)象.當(dāng)然這一實(shí)驗(yàn)還需要邊解說(shuō)邊操作來(lái)論證兩者的線(xiàn)速度相等.為此，筆者選取兩輪的邊緣某共點(diǎn)為起點(diǎn)并做好記號(hào)，搖動(dòng)大齒輪手柄，當(dāng)小齒輪邊緣記號(hào)處轉(zhuǎn)一周時(shí)(剛好轉(zhuǎn)過(guò)13個(gè)齒間距)，再數(shù)大齒輪邊緣記號(hào)處的齒間距，恰好也走過(guò)13個(gè)齒間距.即在相同時(shí)間內(nèi)，兩輪的邊緣共點(diǎn)運(yùn)行的弧長(zhǎng)相等，因此異軸傳動(dòng)的邊緣點(diǎn)線(xiàn)速度大小相等.這一過(guò)程需要依托大小齒輪組，而且要在其上推理運(yùn)算.因此，需要通過(guò)拍攝解說(shuō)與操作同步視頻，即要把怎樣論證得出線(xiàn)速度大小相等的全過(guò)程拍攝下來(lái).

圖2 大小齒輪邊緣線(xiàn)速度相等

3 借或創(chuàng)設(shè)情境

當(dāng)然，有時(shí)由于實(shí)驗(yàn)器材的缺乏或現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材演示效果不佳，在網(wǎng)上尋找相關(guān)視頻也是一條很好的渠道.目前，各個(gè)版本教材都有相關(guān)教學(xué)視頻，這些視頻往往在實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、拍攝水平等方面優(yōu)于個(gè)人拍攝的視頻.如在“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”一章中，合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的“獨(dú)立性”和“等時(shí)性”關(guān)系比較抽象，學(xué)生難以理解.有些教師通過(guò)課件同時(shí)顯示出小船渡河時(shí)的合運(yùn)動(dòng)和兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，而事實(shí)上合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)對(duì)于同一參考系的觀察者而言是無(wú)法同時(shí)看到的.因此，此課件說(shuō)服力不強(qiáng)，脫離生活實(shí)際.為此，筆者在網(wǎng)上尋找到人教版提供的紅色蠟塊在注水玻璃管中運(yùn)動(dòng)的視頻(圖3).當(dāng)玻璃管不動(dòng)時(shí)，紅色蠟塊是勻速上升的；當(dāng)玻璃管水平向右移動(dòng)時(shí)，蠟塊與玻璃管一起向右移動(dòng).紅色蠟塊既要上升，又要向右平移.因此，紅色蠟塊肯定向右上方運(yùn)動(dòng).這只是邏輯推理，當(dāng)我們觀察視頻時(shí)，果然看到紅色蠟塊向右上方運(yùn)動(dòng).而且還能看到，當(dāng)分運(yùn)動(dòng)紅色蠟塊上升到玻璃管最上端時(shí)，分運(yùn)動(dòng)停止了，合運(yùn)動(dòng)也立即停止，即兩者等時(shí).同時(shí)蠟塊的上升運(yùn)動(dòng)無(wú)法影響玻璃管的移動(dòng)速度，即各分運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的.

圖3 注水玻璃管中的紅蠟塊演示合運(yùn)動(dòng)

這樣，通過(guò)實(shí)實(shí)在在的物理情境及有效地推理論證，就能使學(xué)生把分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)刻印在腦海，還能隨時(shí)類(lèi)比，建立了一個(gè)活生生的實(shí)例，為下邊解答小船渡河問(wèn)題打下牢固的基礎(chǔ).

在有些物理實(shí)驗(yàn)中，需要突出情境的某些特點(diǎn).可以通過(guò)Flash，Photoshop等軟件制作相關(guān)動(dòng)畫(huà)模擬情境.這樣能使學(xué)生抓住情境特點(diǎn)，通過(guò)慢放、快放、放大、縮小等播放功能，可以使圖像、動(dòng)畫(huà)更加形象、直觀.比如“波的形成與傳播”是教學(xué)中的難點(diǎn)，雖然教材中以繩波為例加以分析，但很難讓學(xué)生想象出波動(dòng)的情境.為此，筆者通過(guò)多媒體技術(shù)模擬波的形成與傳播的動(dòng)態(tài)過(guò)程(圖4)，使其可視化、直觀化.波的傳播情況，特別是最前邊總是先形成一個(gè)波峰或波谷的情境使學(xué)生難以忘記.這樣學(xué)生就能真正地理解“波動(dòng)本質(zhì)上是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)”，并能從振動(dòng)和作圖的角度分析、處理有關(guān)的波動(dòng)問(wèn)題.

圖4 波的傳播