近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中多媒體的應(yīng)用

尤素萍， 吳 玲， 蔡本曉， 石小燕

(杭州電子科技大學(xué)理學(xué)院，浙江杭州310018)

0 引言

近代物理實(shí)驗(yàn)容納了近半個(gè)世紀(jì)的物理與技術(shù)，在整個(gè)物理學(xué)發(fā)展史起到重要作用［1］。相對(duì)于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)［2］，該課程具有以下幾個(gè)特點(diǎn):①知識(shí)范圍更廣，②知識(shí)深度更深，③技術(shù)設(shè)備更現(xiàn)代化，④技術(shù)領(lǐng)域更接近科技與運(yùn)用前沿。因此學(xué)習(xí)該課程需要學(xué)生對(duì)近代物理學(xué)有著全面地了解和認(rèn)識(shí)，可由于實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)幾乎都不是同步進(jìn)行的，因此學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中，對(duì)已學(xué)過的理論知識(shí)只是來源于記憶，實(shí)驗(yàn)過程也只是記錄數(shù)據(jù)，卻不理解其物理意義，所以在學(xué)習(xí)得過程中往往失去了對(duì)物理學(xué)的興趣。國(guó)內(nèi)外多所高校針對(duì)近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題提出了相應(yīng)的改革方案［3-5］。本文在借鑒其它高校改革的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我校的特點(diǎn)，提出了將多媒體技術(shù)和演示實(shí)驗(yàn)相結(jié)合應(yīng)用到近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，這種新的教學(xué)模式能給學(xué)生以直觀的認(rèn)識(shí)，使原本復(fù)雜難懂的物理概念簡(jiǎn)單化。在鞏固所學(xué)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性。

1 近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所存在的問題

近代物理實(shí)驗(yàn)是物理類專業(yè)高年級(jí)學(xué)生的一門重要基礎(chǔ)課，主要由在近代物理學(xué)發(fā)展中起過重要作用的著名實(shí)驗(yàn)，以及體現(xiàn)科學(xué)研究中不可缺少的現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)組成。它所涉及的知識(shí)面廣，綜合性強(qiáng)，包含物理、電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科的專業(yè)知識(shí)以及多學(xué)科交叉滲透的領(lǐng)域，是理論課程學(xué)習(xí)與實(shí)踐相結(jié)合的一門課程［1］。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，近代物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中要求學(xué)生嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)講義進(jìn)行操作。教師上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，由于課堂時(shí)間的限制，可能更加重視的是操作過程，而對(duì)理論知識(shí)只是做個(gè)簡(jiǎn)單介紹。在這種教學(xué)模式下，由于一些物理概念比較抽象復(fù)雜，學(xué)生無法獲得完整的感性材料，容易造成感知上的障礙，從而沒有達(dá)到好的教學(xué)效果。另外，在近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于受到實(shí)驗(yàn)儀器和學(xué)校條件的限制，實(shí)驗(yàn)效果往往不盡人意，學(xué)生很難通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)物理概念的認(rèn)知。實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，學(xué)生往往是得到了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，卻不知實(shí)驗(yàn)結(jié)果是如何實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)和理論教學(xué)在安排上很難達(dá)到一致，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上都不是同步進(jìn)行的。這種教學(xué)模式下，最終的教學(xué)效果可想而知，學(xué)生學(xué)理論課時(shí)覺得概念枯燥無味，在上實(shí)驗(yàn)課又因理論知識(shí)學(xué)習(xí)在時(shí)間上的脫節(jié)，而無從下手。因此，在整個(gè)教學(xué)過程中，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣與主動(dòng)性。

2 多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

作為現(xiàn)代教育手段的多媒體技術(shù)，具有信息量大、生動(dòng)直觀等一系列優(yōu)點(diǎn)［6-10］。在近代物理教學(xué)過程中，通過多媒體技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)的輔助，進(jìn)行一些必要的實(shí)驗(yàn)演示，可以顯著提高課堂效率［11-13］。同時(shí)，通過多媒體的技術(shù)手段將演示實(shí)驗(yàn)與物理實(shí)驗(yàn)的有機(jī)的結(jié)合在一起，可以突破常規(guī)儀器的局限，彌補(bǔ)常規(guī)儀器的不足，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)那些難以觀察到的、比較復(fù)雜和難以演示的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬和提供幫助，成為常規(guī)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律、獲取知識(shí)、提高學(xué)生的科學(xué)文化素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)技能水平，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力［14-15］。

3 近代物理實(shí)驗(yàn)多媒體課件的制作與應(yīng)用

針對(duì)近代物理實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題，并結(jié)合多媒體技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將多媒體體技術(shù)和演示實(shí)驗(yàn)相結(jié)合應(yīng)用的近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)，又提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并給學(xué)生提供了一個(gè)新的創(chuàng)新平臺(tái)。因此制作優(yōu)秀的多媒體課件是提高多媒體教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)［16］。本文結(jié)合近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，根據(jù)教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，制作一套適合我校近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多媒體課件課件，該課件具有以下幾方面的特點(diǎn):

(1)緊扣教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)其科學(xué)性。近代物理實(shí)驗(yàn)多媒體課件的制作依照教學(xué)大綱和教學(xué)要求，合理安排教學(xué)內(nèi)容，做到主次分明，突出教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。在課件的制作的過程中適當(dāng)加入相關(guān)的視頻、動(dòng)畫及趣味圖片，這些不僅給課堂教學(xué)帶來完美的視覺效果，也豐富了課堂教學(xué)的內(nèi)容。但課件的制作在講求生動(dòng)形象同時(shí)，應(yīng)注意在物理概念規(guī)律、展示時(shí)間順序、實(shí)驗(yàn)?zāi)M及表現(xiàn)形式、聲音動(dòng)畫搭配以及課件的操作等都需講究其科學(xué)性和嚴(yán)密性，不能因?yàn)橐笳n件的完美而與教學(xué)實(shí)際脫離。

(2)與演示實(shí)驗(yàn)相結(jié)合體現(xiàn)其實(shí)用性。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)受自身?xiàng)l件的限制，實(shí)驗(yàn)的效果往往并不明顯、直觀，不能完全地發(fā)揮其教學(xué)作用。而多媒體技術(shù)與演示實(shí)驗(yàn)相結(jié)合應(yīng)用于近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，能夠克服實(shí)驗(yàn)條件的限制，提高演示實(shí)驗(yàn)的可見性，增加演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)效性，保障演示實(shí)驗(yàn)的安全性，從而最大限度地發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)作用。多媒體技術(shù)與演示實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)在于它能給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)生動(dòng)形象的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，變被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí)，改善實(shí)際教學(xué)效果。

(3)學(xué)生參與制作體現(xiàn)其創(chuàng)新性。在多媒體制作過程中，可以與學(xué)生一起進(jìn)行交流探討，讓部分感興趣的學(xué)生也參與到這門課程的多媒體制作，學(xué)生在參與的過程中，不僅鞏固了所學(xué)的知識(shí)，而且培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，成為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要，基礎(chǔ)扎實(shí)，具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才，促進(jìn)我校物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)基地的發(fā)展和物理實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)。

(4)與科研問題相結(jié)合體現(xiàn)其研究性。在多媒體制作的過程當(dāng)中，可以將當(dāng)今的科研問題與近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合起來，并設(shè)計(jì)一些與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的科研命題引導(dǎo)學(xué)生思考，將原有的驗(yàn)證性為主的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合創(chuàng)新為主的研究性教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式的創(chuàng)新。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入科研，將教師的科研命題整合到多媒體課件當(dāng)中，在進(jìn)一步鞏固和深化學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)之外，以更開放、更靈活的方式培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，合作精神和對(duì)科研問題的思考方式，形成開放式創(chuàng)新思維。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式才真正實(shí)現(xiàn)了學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，充分激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，努力培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和研究創(chuàng)新能力。

4 應(yīng)用多媒體技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

將多媒體技術(shù)應(yīng)用到近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，教學(xué)實(shí)踐表明，這種教學(xué)模式不僅實(shí)現(xiàn)了物理概念的直觀化，而且提高了教學(xué)與學(xué)習(xí)的效率，在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，為培養(yǎng)創(chuàng)新性人才提供有利的條件。

(1)實(shí)現(xiàn)物理概念的直觀化。近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，抽象的物理概念、物理現(xiàn)象及過程，無法生動(dòng)形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前。同時(shí)，也存在一些不易觀察、危險(xiǎn)性、沒有條件或無法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。通過多媒體教學(xué)與實(shí)驗(yàn)演示相結(jié)合，不僅能夠讓學(xué)生通過自身觀察獲得物理概念的感性認(rèn)識(shí)，而且能夠較為真實(shí)地再現(xiàn)物理變化過程，讓學(xué)生清楚觀察實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和細(xì)節(jié)，直觀地了解操作過程和技巧。因此，多媒體教學(xué)能夠突破時(shí)間和空間的限制，化靜為動(dòng)，化繁為簡(jiǎn)，使抽象物理概念直觀化，為學(xué)生提供大量的感性材料，開闊學(xué)生的視野，幫助學(xué)生加深認(rèn)識(shí)，深刻理解抽象和復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容。這種教學(xué)模式既能活躍學(xué)生思維，又能訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力和抽象思維能力。

(2)提高教學(xué)與學(xué)習(xí)效率。實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)時(shí)間是有限的，因此，使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)獲取更多的知識(shí)尤為重要?！胺酃P加黑板”的傳統(tǒng)教學(xué)方式面對(duì)較多公式和復(fù)雜圖形的物理課程時(shí)，無法避免書寫浪費(fèi)時(shí)間的問題，運(yùn)用多媒體教學(xué)，可以大大節(jié)省書寫和繪圖的時(shí)間，從而給教師留下更多的講解時(shí)間。優(yōu)秀的多媒體課件能包含非常大的信息量，不僅包含教材上重要的文字、圖片及公式推導(dǎo)等信息，而且包含物理現(xiàn)象、規(guī)律由來和動(dòng)畫等。從而可以是學(xué)生在相同的時(shí)間內(nèi)獲取更多的知識(shí)。與此同時(shí)，多媒體課件能將物理現(xiàn)象借助圖片或動(dòng)畫等方式再現(xiàn)，使抽象問題具體化，在直觀的教學(xué)中獲取知識(shí)，化解了教學(xué)難點(diǎn)，顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

(3)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。近代物理實(shí)驗(yàn)課程的授課對(duì)象通常都是物理系大學(xué)三年級(jí)的學(xué)生，學(xué)生在這一學(xué)年當(dāng)中所學(xué)科目比較多，學(xué)習(xí)任務(wù)比較繁重。然而近代物理實(shí)驗(yàn)又是物理系學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是對(duì)已學(xué)得物理知識(shí)的一個(gè)鞏固的過程?？墒窃趥鹘y(tǒng)的教學(xué)模式下，由于理論與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的脫節(jié)，而實(shí)驗(yàn)課堂中，教師沒有過多地課堂時(shí)間來講述理論知識(shí)。因此在傳統(tǒng)教學(xué)的教學(xué)模式并沒有實(shí)現(xiàn)其教學(xué)目的，學(xué)生也缺乏學(xué)習(xí)的動(dòng)力。因此，在近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中適當(dāng)加入多媒體教學(xué)，能夠避免專業(yè)課程學(xué)習(xí)的局限性，將生硬的文字描述，瞬間以實(shí)驗(yàn)形式展現(xiàn)在學(xué)生面前，能夠使他們體會(huì)到近代物理知識(shí)的同時(shí)又激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。良好的開端是成功的一半，因此利用多媒體技術(shù)教學(xué)調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，對(duì)于近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)尤其重要。

5 結(jié)語

綜上所述，多媒體教學(xué)與近代物理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高實(shí)驗(yàn)技能水平，培養(yǎng)學(xué)生思維和創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代媒體技術(shù)與優(yōu)化教學(xué)的完整統(tǒng)一。但是盡管多媒體技術(shù)在知識(shí)講解和實(shí)驗(yàn)演示等方面具有其他教學(xué)方式無法比擬的優(yōu)越性，可其教學(xué)過程中它始終只是一種輔助工具，無法代替教師，教師永遠(yuǎn)是教學(xué)過程的設(shè)計(jì)、組織、傳授及先進(jìn)媒體的策劃和控制者，課堂上師生之間的知識(shí)交流和感情交融是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，在近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師是主導(dǎo)而學(xué)生是主體，教師可以在多媒體的輔助下更好地引導(dǎo)學(xué)生積極思考，充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性。

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