多媒體技術在中學物理教學中的應用研究

李海峰

摘 要：本文從中學物理教學實際出發(fā)，通過計算機多媒體技術的物理實驗模擬、動畫演示、知道提煉等方式，在促使學生理解掌握知識激發(fā)學生學習興趣、教師因材施教等方面的應用進行了探討和研究。

關鍵詞：中學物理教學；多媒體技術；CAI

物理學是以實驗為基礎的學科，物理教學過程也是以物理現(xiàn)象為研究基點的，學生對物理要領的認識、理解和掌握，要依靠對物理現(xiàn)象的感知。由于中學物理實驗條件有限，某些物理現(xiàn)象學生不能得到完整的感性材料，容易造成感知上的障礙而影響物理學習。而計算機技術不僅能再現(xiàn)或模擬各類物理現(xiàn)象，而且還能通過各種手段使復雜的問題簡捷化，將漫長或瞬間的物理演變過程成為可控、有序的演化過程，可以使學生在課堂上完整、清晰、形象地感知于物理現(xiàn)象，給學生提供思維過程中必須的感受性材料，大大激發(fā)學生的學習興趣，降低教學難度，很好地促進學生認識能力的健康發(fā)展。CAI手段的主體是CAI課件，課件的選擇與運用好壞將直接影響到教學效果。在近幾年的教學中，我們嘗試利用一些常用的軟件操作系統(tǒng)，如Flash、3DMAK、Photoshop和幾何畫板等創(chuàng)意并制作了一些小巧的課堂教學動畫軟件，應用于課堂教學收到了良好的效果。

一、通過對物理實驗模擬，降低學生對所學知識的理解難度，化抽象為形象。

在物理教學中，有很多物理量是看不見、摸不到的，只能從其表現(xiàn)出來的現(xiàn)象進行分析、歸納、演繹、推理等方法總結出結論。這就要求學生有很強的想象力。借助計算機，能將這些抽象的知識模擬出來，直觀形象地顯現(xiàn)在學生面前，降低學生對所學知識的理解難度。例如：在研究磁體周圍的磁場時的情況就是這樣的。磁體周圍的磁場是客觀存在的，可是我們既看不見也摸不到，如果只憑學生想象將會困難重重。這時我們就可以借助計算機將磁體周圍的磁場模擬出來，讓學生一目了然。這里強調的物理模擬，不是示意性的簡單動畫，它演示的物理過程接近于物理的真實。如，電流是電荷的定向移動，這種移動是疊加在電子無規(guī)則運動基礎上的定向移動；電容器充電、放電的過程；兩球碰撞時先壓縮、后恢復，其過程中兩球速度、加速度的變化，粒子散射、核裂變的過程等。

模擬實驗是計算機輔助教學的重要功能之一。利用計算機做實驗，準確、逼真（有動畫感），能夠較好地反映出物理現(xiàn)象變化的全過程。例如：將編制的金屬發(fā)生光電效應的模擬動畫程序，在顯示中配以相應的文字及圖像，學生在分組“模擬實驗”的操作過程中，清楚地看到光電效應的各種現(xiàn)象，達到良好的教學效果。

二、進行動畫演示，調動學生學習物理的積極性，激發(fā)學生學習物理的興趣。

物理學本身是一門實驗科學，許多物理知識的理解是要依靠直觀的實驗做基礎的，但在中學教學中有很大的一部分實驗，尤其是微觀實驗是無法實現(xiàn)或較難實現(xiàn)的，不做實驗就會對學生掌握知識以及教學效果帶來很大影響。以往遇到這種情況，多是教師對著掛圖或書中插圖講實驗，學生沒有形成具體的認識，較難接受。利用微機則可以化小為大、化遠為近、化機械抽象為生動具體，使本來看不見或者不清的東西變?yōu)榫唧w形象的動畫片，利用動畫作為中介，逼真地展現(xiàn)在學生面前，幫助學生理解掌握物理知識，從而可以給學生提供大量的感性材料，豐富教學內容，幫助學生形成科學概念，深刻理解較抽象和較復雜的教材內容，使學生在輕松、愉快的環(huán)境中去學得知識，將學習物理當成一種樂趣，而不是枯燥乏味的去完成任務。有些物理現(xiàn)象可以做實驗讓學生觀察，但是由于一些實驗條件不易控制，或存在某種干擾，使得學生對主要物理現(xiàn)象的觀察不甚詳細和明了，在課堂教學中，可先做物理實驗，再表演計算機動畫，把主要現(xiàn)象盡可能清楚地表現(xiàn)出來，可謂錦上添花。如簡諧振動的圖像，把彈簧振子振動的實物圖，相應的圓周運動以及振動圖像的形成有機地聯(lián)系起來。計算機在一幅畫面中演示這種有聯(lián)系的連續(xù)的動畫，這在教學中能起到化解難點、突破重點的作用。如設定初始條件，那么“位相”、“位相差”、“初位相”等概念，在中學物理教學中也大可不必回避，進而講“波的干涉條件”，時也用不著“猶抱琵琶半遮面”了。

又如在直流電路中，學生遇到的困難常常是不能看出電路的串并聯(lián)關系。如何培養(yǎng)學生的這種分析和想象能力呢？借助于計算機動畫，使電路圖從難以辨別的方式漸變到容易識別的方式，就可以幫助學生掌握電路的結構特點。當學生將這種方法掌握熟練了，它將轉化為一種學習能力，使學生在今后的學習當中能夠把很多的知識融會貫通，達到教學的目標。

三、進行知識提煉，加大課堂密度，增大課容量。

這里所說的知識提煉是以計算機特有的方式進行的知識的復習、鞏固、小結，它能夠把物理規(guī)律集中表現(xiàn)出來。例如：透鏡成像是幾何光學中的重點內容，要求學生掌握透鏡成像的虛實、正倒、大小及物體移動時像的變化和移動的情況，在教學過程中學生通過實驗法、作圖法、公式法學習這部分知識。作為這一單元的小結，計算機演示物體沿主軸由遠及近向透鏡移動的過程中像的變化和運動，在學生有了實驗的感性認識和理性分析之后，給他們一個形象的、連續(xù)的、鮮明的知識提煉，達到復習、鞏固的目的。物理是以實驗為基礎的學科，而每一個實驗都是經(jīng)物理學家的許多次實驗后才得出的結論，所以我們要掌握這些知識的來龍去脈。對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神是大有益處的，而課堂的時間短，如果真的用實驗一個一個地去完成確是一件困難的事，這時我們可以將前人走過的路（即實驗目的、實驗準備、實驗過程等）用微機給出，讓學生沿著前人走過的正確道路去做。這樣既能準確地完成任務，又不至于使學生走向彎路，能在短時間內高效地完成任務。

四、因材施教，利用現(xiàn)代化教學手段對學生產(chǎn)生一種好的潛移默化的影響。

以往傳統(tǒng)的教學手段不易實現(xiàn)老師、學生的雙向信息交流，學生只能被動地接受，不易主動發(fā)揮。但利用計算機制作的習題課件可實現(xiàn)以學生為中心、教與學相結合的課堂結構模式，不但界面友好，而且信息反饋及時，通過人機對話，學生能發(fā)揮學習的主動性和靈活性，有力地促進智力開發(fā)和學習效率的提高；又由于學生可以根據(jù)自己的情況控制學習進度，還可實現(xiàn)因材施教、因人施教、突出個性發(fā)展的素質教育的目的。

在教學班中，老師只能面對大多數(shù)學生講課，“因材施教”僅是一個努力的方向，但是有了合適的計算機輔助教學軟件，“因材施教”便可成為一個激動人心的事實。我們用教學軟件進行“振動和波”的復習，每個學生可根據(jù)自己的J情況選擇復習內容和練習題，老師根據(jù)每個學生的具體情況給予個別指導，達到了較好效果。隨著現(xiàn)代化教學手段的不斷應用，既方便了教學，也向學生展示了一種科技的發(fā)展情況，無形中在號召學生應努力學習，不斷地豐富和完善自己，使自己有足夠的知識，才能跟上時代的要求，才能去使用現(xiàn)有的現(xiàn)代化工具，才有可能去創(chuàng)新，才能走在時代的前列。

計算機多媒體技術在教學中的應用也有其副作用的一面，這就得看能否在教學中適時恰當?shù)貞谩Ｓ嬎銠C多媒體實驗模擬輔助教學，不能完全替代教師，也不能完全替代學生的思維。計算機只能把某些難點、重點形象化，以便于學生理解和思考，但是過多使用就會使學生過于依賴計算機多媒體，另外，過于繁雜的畫面也會過多地吸引學生，使其注意力發(fā)生轉移從而影響教學效果。

只要走出計算機輔助教學的誤區(qū)，充分調動廣大教師創(chuàng)作使用CAI手段的積極性，教學中適時使用，突破重點、難點，就能使課堂教學中師生樂教樂學，有效地激發(fā)學生的學習興趣，最大限度地提高學生的學習效率。作為21世紀這個信息技術高度發(fā)展的新時代下的學校教育教學，計算機多媒體技術如何發(fā)揮其應有的作用，還需要我們進一步探討和研究。

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