在物理演示實驗中巧用多媒體技術(shù)

崔蘭坤

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1672-1578（2014）19-0253-01

物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，演示實驗是進(jìn)行物理教學(xué)的重要手段，也是物理教育功能得以發(fā)揮的有效途徑。如何很好地利用演示實驗，充分發(fā)揮其教育功能，是每一位物理教師必須深入探索的。特別是實施素質(zhì)教育和現(xiàn)代化教學(xué)手段廣泛應(yīng)用的今天，物理教學(xué)中的演示實驗更應(yīng)作為一個新課題來研究和探討，使其更為優(yōu)化和多元化。本文擬從這個角度展開一些探索：

1.傳統(tǒng)物理演示實驗在教學(xué)中的作用及局限性

眾所周知，沒有實驗就難以正常開展物理教學(xué)活動，脫離演示實驗，物理課堂教學(xué)就失去了堅實的認(rèn)識基礎(chǔ)。演示實驗在物理教學(xué)中除提供典型事例，作為認(rèn)識的出發(fā)點或檢驗真理外，還具有以下重要的教育功能。

1.1 有效利用演示實驗，能充分地激發(fā)學(xué)生的求知欲望，從而逐漸養(yǎng)成學(xué)習(xí)物理的濃厚興趣，更好發(fā)揮寓教于樂的學(xué)習(xí)優(yōu)勢，使學(xué)習(xí)變得輕松愉快。如應(yīng)用人頭樣式的驗電羽演示靜電感應(yīng)和感應(yīng)起電，驗電羽的絲羽（即小人頭的頭發(fā)）會似撐傘樣飄浮起來，狀似怒發(fā)沖冠，如果再加上教師幽默風(fēng)趣的語言，必能有效地吸引同學(xué)們的好奇心，引發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲和學(xué)習(xí)動機(jī)。

1.2 物理教學(xué)中使用演示實驗，能將抽象的、難以為學(xué)生掌握和理解的知識，形象、直觀、簡潔地讓學(xué)生接受，從而有效地突破教學(xué)難點，掌握重點。

1.3 通過物理演示實驗可培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度以及學(xué)習(xí)科學(xué)思想的方法。物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，其研究問題的方法，一般是以觀察、實驗事實為基礎(chǔ)，通過分析、推理和判斷，提出假說，再用實驗驗證、充實或修改假說最終形成理論的。在物理教學(xué)中，學(xué)生對某些概念常存在一些前概念：如"落體的速度和落體的重量成正比"、"物體必須受力才能維持運(yùn)動"等，教師利用演示實驗不僅可糾正學(xué)生的想當(dāng)然認(rèn)識，更能讓學(xué)生明白：真正的科學(xué)，不是靠主觀臆斷去獲得，必須樹立實事求是的科學(xué)態(tài)度。所以，物理教學(xué)中的演示實驗不僅有助于學(xué)生對物理理論的建立過程和物理理論意義的理解，而且能使學(xué)生領(lǐng)悟到物理學(xué)研究的一般方法，并接受這方面的初步訓(xùn)練，這對師范生今后從事教學(xué)教研工作乃致科技發(fā)明創(chuàng)新都有重大意義。

此外，物理演示實驗還有利于培養(yǎng)學(xué)生實驗、觀察等方面的能力。但是，在物理教學(xué)中，僅僅依靠常規(guī)演示實驗這單一教學(xué)媒體，也存在下述局限性：

（1）受時空的局限。有些物理現(xiàn)象或物理過程，如原子核式結(jié)構(gòu)模型、太陽系的運(yùn)轉(zhuǎn)、分子運(yùn)動等動態(tài)特點，利用傳統(tǒng)的演示實驗是不能或很難實現(xiàn)的。

（2）實驗條件不足的局限。有時如果因缺乏實驗設(shè)備或儀器數(shù)量不足，或因為偶然原因?qū)е聦嶒灄l件不具備，教學(xué)便要受到影響。如在進(jìn)行"光的色散"教學(xué)時，為了演示太陽光經(jīng)過棱鏡后在光屏上形成一條彩色光帶的實驗，有時會碰到?jīng)]有太陽光，實驗便不能進(jìn)行。

（3）演示實驗本身難度和可見度的局限。利用氣電導(dǎo)軌進(jìn)行"牛頓第二定律"的演示，儀器裝置與實驗步驟很多，要達(dá)到理想效果很難，且數(shù)據(jù)處理又太繁，實驗中需幾次重復(fù)和人為的各種因素拖延時間，教學(xué)任務(wù)較難完成，而且后排的同學(xué)看不清實驗現(xiàn)象。甚至因?qū)嶒炑菔拘Ч缓眠€易讓學(xué)生對其科學(xué)性產(chǎn)生懷疑，從而形成模糊的概念。

（4）由現(xiàn)象到本質(zhì)揭示的局限。在教學(xué)牛頓第一定律中，伽利略的斜面實驗，是一種理想實驗，雖很重要，但學(xué)生理解有困難。想由實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)精確揭示出物理本質(zhì)是不可能的，利用定性實驗說明又難以體現(xiàn)物理思想方法。

（5）信息傳遞容量的局限。傳統(tǒng)的演示實驗常常受制于實驗設(shè)備條件的優(yōu)劣和教師水平的高低，表現(xiàn)在信息傳播速度慢，部分實驗可見度和可聞性不高，而且傳輸信息的形式較單一，從而限制了課堂教學(xué)中的信息傳播容量。

2.傳統(tǒng)演示實驗與多媒體技術(shù)結(jié)合的綜合應(yīng)用功能

當(dāng)前，要優(yōu)化物理教學(xué)，必須打破傳統(tǒng)的教育模式，使物理教學(xué)中的演示實驗與現(xiàn)代多媒體技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，充分發(fā)揮多媒體組合的綜合教育功能。

2.1 順應(yīng)學(xué)生認(rèn)識水平的"橋梁"功能。傳統(tǒng)物理演示實驗與現(xiàn)代多媒體技術(shù)有機(jī)結(jié)合，符合學(xué)生"具體->半具體->抽象"的認(rèn)識規(guī)律。根據(jù)戴爾的"經(jīng)驗之塔"理論，現(xiàn)代多媒體的演示實驗大都包含在塔的中間層，傳統(tǒng)的演示實驗分布在塔底，而理論則分布在塔尖。這說明，使用現(xiàn)代多媒體技術(shù)作為學(xué)習(xí)經(jīng)驗的手段，它具有介于學(xué)生認(rèn)識從"具體"到"抽象"之間橋梁的作用，能大大彌補(bǔ)傳統(tǒng)演示實驗中過于具體之不足。學(xué)生從直觀實驗到圖像替代再到利用抽象符號學(xué)習(xí)，是逐層發(fā)展的過程，恰能順應(yīng)學(xué)生抽象思維正處發(fā)展階段的認(rèn)識水平。如在"靜電感應(yīng)"教學(xué)中，學(xué)生看過教師的實物演示實驗后，由于對靜電感應(yīng)、感應(yīng)起電等現(xiàn)象中電荷的運(yùn)動及分布情況看不到，因而對其理解仍然覺得困難。此時若利用計算機(jī)工具軟件PowerPoint制作成"靜電感應(yīng)"課件，實物演示靜電感應(yīng)現(xiàn)象和感應(yīng)起電的方法后，接著再利用課件動態(tài)、逼真、形象地模擬出靜電感應(yīng)、感應(yīng)起電和靜電屏蔽現(xiàn)象中正負(fù)電荷的運(yùn)動及分布情況，學(xué)生由于有了具體和半具體的經(jīng)驗，再形成理論就很容易了。所以，物理教學(xué)中，傳統(tǒng)的演示實驗與現(xiàn)代多媒體技術(shù)有機(jī)結(jié)合，既順應(yīng)了學(xué)生認(rèn)識的規(guī)律，又適應(yīng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。

2.2 演示實驗與多媒體技術(shù)結(jié)合的強(qiáng)化攻關(guān)功能。傳統(tǒng)物理演示實驗與現(xiàn)代多媒體技術(shù)有機(jī)結(jié)合，可突破教學(xué)重點和難點，彌補(bǔ)傳統(tǒng)演示實驗可見度差的缺陷，從而提高實驗效果，增強(qiáng)教學(xué)效率。如利用氣電導(dǎo)軌進(jìn)行"牛頓第二定律"的演示，整個過程較為復(fù)雜，若能采用計算機(jī)與氣墊導(dǎo)軌聯(lián)網(wǎng)，直接采數(shù)、自動數(shù)據(jù)處理、自動顯示結(jié)果的智能化演示方法，并通過投影監(jiān)視器將運(yùn)行結(jié)果投影在大屏幕上，可增加演示實驗的準(zhǔn)確度，并激活課堂氣氛。另外，傳統(tǒng)的演示實驗，有時現(xiàn)象和過程可見度小，不易被全班學(xué)生觀察到，如波的干涉和衍射現(xiàn)象，通電導(dǎo)線周圍小磁針的偏轉(zhuǎn)、各種電學(xué)實驗中的操作過程及電表指針的偏轉(zhuǎn)情況、液體表面張力等。這時，如能結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備，采用多媒體電化教學(xué)手段，利用投影將其放大讓學(xué)生觀察，可有效地突出重點，易化難點，從而提高教學(xué)效率。

可見，當(dāng)今物理教學(xué)中的實物演示實驗與多媒體技術(shù)有機(jī)結(jié)合，不僅能將演示實驗的功能充分地發(fā)揮出來，更能克服單一演示實驗的局限，開拓新的教育功能。綜上所述，物理教學(xué)中的演示實驗，既是物理教學(xué)的重要內(nèi)容，又是物理教學(xué)的重要手段。有效地利用這一教學(xué)手段，不僅能優(yōu)化教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生實事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。同時還可以幫助學(xué)生了解現(xiàn)代多媒體技術(shù)，拓寬學(xué)生分析問題和解決問題的能力。因此，深入探索物理教學(xué)中現(xiàn)代多媒體技術(shù)在演示實驗中的綜合教育功能，是提高物理教學(xué)質(zhì)量的重要途徑。