淺談計算機模擬物理實驗教學

隨著新課改的逐步深入，把現(xiàn)代教育技術引入教學，實現(xiàn)教學手段的現(xiàn)代化，是教學改革的重要內容。物理學是一門以觀察和實驗為基礎的科學，學生對物理知識的學習，雖然是一種特殊的認識活動，但仍要以觀察物理現(xiàn)象、進行物理實驗作為思維的基礎。隨著信息技術的飛速發(fā)展，計算機模擬實驗在教學中逐漸顯示出它的實用性和不可替代性，成為物理教學的一個新亮點。

電腦模擬恰好成為常規(guī)教學中難以觀察的物理現(xiàn)象、難以進行的物理實驗的替代者。因為目前中學物理實驗教學中的許多實驗內容，在中學現(xiàn)有實驗條件下根本無法進行，利用計算機模擬物理實驗，具有形象、直觀、動感逼真等特點，有利于幫助學生對物理問題的理解，以達到由抽象到形象，由微觀到宏觀的順利過渡，不僅填補了中學物理實驗的空白，優(yōu)化了教學過程，提高了教學質量和教學效率，更符合當前素質教育的要求，因此有著廣泛的發(fā)展前景。下面就本人在這方面所作的工作談幾點體會。

首先，要科學準確地再現(xiàn)物理變化規(guī)律。

計算機模擬物理實驗雖不是真實再現(xiàn)物理規(guī)律和物理變化過程，但模擬的全部過程應該是準確的和科學的，這一點至關重要。否則便會在學生的學習中產生誤導。為了避免此類現(xiàn)象的發(fā)生，教師應首先吃透教材內容，把握物理變化規(guī)律，要有嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和過硬嫻熟的軟件編制技能，做到精益求精，萬無一失。一個設計科學編制精巧的教學軟件，可以為同學們創(chuàng)造一個效果極佳的物理情境，通過直觀演示生動再現(xiàn)物理過程，揭示物理規(guī)律從而達到引發(fā)學生們的學習動機，激發(fā)學生的學習情趣。

其次，要有選擇性。

計算機模擬物理實驗一定要選擇那些現(xiàn)在中學不能實驗且抽象微觀的實驗內容。假如，那些實驗室可實際操作的實驗也用計算機模擬那便不是進步，而是倒退了。因此，利用計算機模擬物理實驗，應選擇那些微觀粒子：如電子，質子，a粒子等在電場或磁場中的加速及偏轉；核外電子的能級躍遷和原子譜線的對應關系；以及原子核裂變和聚變反應等物質的微觀變化。另外，應模擬那些物理現(xiàn)象抽象模糊，物理變化過程不易把握的。如：LC振蕩電路中磁場能和電場能的相互轉化，及其在轉化過程中的振蕩電流和極板電量的變化規(guī)律；楞次定律中的感應電流的磁場和引起感應電流的磁通量的變化關系；以及凹凸透鏡成實像和成虛像時的物與像的連續(xù)變化規(guī)律等。

第三，要與教學內容教學大綱有機結合。

一個設計合理的計算機教學軟件，必須要和教師的教學內容相結合。任何專業(yè)和學科都有其教學內容和教學要求，無論采用任何形式組織教學，都必須符合教學計劃和教學要求，特別是符合學生的學習要求。因此教師在利用計算機模擬物理實驗的教學中，備課內容和方式都要有相應的改變。除按常規(guī)要求備課以外，還要花較多的精力備電教，特別是軟件的設計，要與教學內容和教學目標相聯(lián)系，真正做到軟件為教學內容服務，為提高課堂效率服務。如果教師在軟件設計上偏離了教學內容，那么結果將適得其反。因此，教師除具備駕馭專業(yè)的知識能力外，還應具備駕馭電教器材的能力，從軟件設計到軟件制做以及具體的教學實踐等，教師一人都應能獨立完成。

第四，對課堂教學中的重點難點有強調和突破作用。

目前在中學的物理課堂教學中還有許多重點難點內容，但缺少最佳的教育手段和教育方法幫助學生去化解去突破，從而浪費了許多學生的時間和教師的精力，造成收效甚微，效率極低。利用計算機模擬物理過程和物理規(guī)律可以打破時間、空間的限制，向同學們提供豐富的感知對象，極大地擴大學生的直接經驗范圍。同時，計算機可利用時空變換，大小變換，虛實變換，快慢變換等手段，明確揭示物理現(xiàn)象的本質和變化規(guī)律，可以有效地促進學生的認識活動由感性向理性的飛躍，使教學中的重點難點內容迎刃而解，大幅度地優(yōu)化了教學過程和教學結果。例如在“運動的合成和分解”這節(jié)課中，如何判別哪個物體的運動是合運動，哪個物體的運動是分運動，是這節(jié)課中的難點部分。以往的傳統(tǒng)教法和教學手段很難一語道破，而利用計算機動畫模擬一兩個實例，可同時在畫面上演示合運動及分運動，則語言難以說清的“合”與“分”的因果關系通過形象直觀的模擬演示，無需教師多費口舌，學生自己一看便知。這便是我們所說的形象直觀。

因為計算機模擬物理實驗教學不受時間、空間、宏觀、微觀的限制，能對教學重點難點內容有突破作用，并以其直觀性、形象性、趣味性等優(yōu)勢，在物理教學工作中已取得了明顯的成績并深受學生的歡迎。因此在教師以后的工作中，應努力培養(yǎng)電教意識。提高電教技能要常規(guī)教學與電教手段相結合，針對教材特點設計制做電教軟件，從而優(yōu)化課堂結構，創(chuàng)造物理情境，最大限度地提高教學效率，真正做到計算機模擬物理實驗，主題明確，針對性強，科學準確且生動簡潔，探索出一條適合中學物理教學的新路子。

物理學是一門理論性、實踐性很強的課程，通過教學使學生獲得物理方面的基本理論知識和基本技能，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，并為后續(xù)課程的學習打好基礎。實驗是該門課程不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)，通過實驗可使抽象的概念形象化，枯燥的內容趣味化，能夠收到良好的教學效果，有利于培養(yǎng)學生的學習興趣，提高其創(chuàng)新能力和實踐動手能力。因此，教師在教學中應努力培養(yǎng)電教意識，提高電教技能，針對教材特點和教學內容制作電教軟件，從而優(yōu)化課堂結構，創(chuàng)造物理情境，極大限度地提高教學效率。