物理器材實(shí)驗(yàn)與多媒體模擬實(shí)驗(yàn)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢互補(bǔ)

林榮

摘 要： 物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，而多媒體模擬實(shí)驗(yàn)則是在真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的虛擬再現(xiàn)。雖然多媒體模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)克服了器材實(shí)驗(yàn)教學(xué)的許多弊端，給物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了極大的方便，但我們在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不能僅依靠多媒體模擬實(shí)驗(yàn)，而不親自做實(shí)驗(yàn)。否則，就會給學(xué)生不真實(shí)的錯覺。多媒體模擬技術(shù)應(yīng)該用于彌補(bǔ)物理器材實(shí)驗(yàn)過程中的不足，而不應(yīng)該盲目模擬。所以，只有實(shí)現(xiàn)物理器材實(shí)驗(yàn)與多媒體模擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢互補(bǔ)，才能充分發(fā)揮作用，相得益彰。

關(guān)鍵詞： 器材 多媒體 物理實(shí)驗(yàn) 優(yōu)勢互補(bǔ)

隨著本世紀(jì)現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機(jī)、多媒體、網(wǎng)絡(luò)、智能手機(jī)等在融入我們工作、生活的同時，也融入我們的學(xué)習(xí)中。這些現(xiàn)代信息技術(shù)給教育教學(xué)帶來了很大的方便，使舊式的教學(xué)模式、方法受到極大沖擊，當(dāng)然，同時給我們帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在這種形勢下，利用計算機(jī)新技術(shù)進(jìn)行教學(xué)和實(shí)驗(yàn)成為一種必然。于是，不少同行提出：利用多媒體模擬實(shí)驗(yàn)代替“真實(shí)、繁瑣”的物理器材實(shí)驗(yàn)，便能直觀教學(xué)生探究和學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)規(guī)律。對此筆者持有不同看法。物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，而多媒體模擬實(shí)驗(yàn)則是在真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的虛擬再現(xiàn)。雖然多媒體模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)克服了器材實(shí)驗(yàn)教學(xué)的許多弊端，給物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了極大的方便，但我們在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不能僅依靠多媒體模擬實(shí)驗(yàn)，而不親自做實(shí)驗(yàn)。否則，就會給學(xué)生不真實(shí)的錯覺。多媒體模擬技術(shù)應(yīng)該用于彌補(bǔ)物理器材實(shí)驗(yàn)過程中的不足，而不應(yīng)該盲目模擬。所以，只有實(shí)現(xiàn)物理器材實(shí)驗(yàn)與多媒體模擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢互補(bǔ)，才能充分發(fā)揮作用，相得益彰。

一、物理器材實(shí)驗(yàn)有其自身的優(yōu)勢

1.和多媒體模擬實(shí)驗(yàn)相比，物理器材實(shí)驗(yàn)更真實(shí)、更有效。

多媒體模擬實(shí)驗(yàn)是在真實(shí)成功實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的模擬再現(xiàn)，所做的模擬實(shí)驗(yàn)一定會出現(xiàn)（也只能出現(xiàn)）理想和預(yù)期的結(jié)果，確實(shí)很方便、很美觀，也很理想化，老師常常樂于使用這種方法。但它不能反映實(shí)驗(yàn)規(guī)律的真實(shí)性，因?yàn)閷?shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，多媒體模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是不能十分令人信服的，而物理器材實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)則更真實(shí)，現(xiàn)象更直觀，結(jié)論更可信，更有說服力，往往不容置疑。

筆者聽了一堂《探究彈簧彈力和彈簧伸長長度的關(guān)系》的公開實(shí)驗(yàn)探究課。教師整堂實(shí)驗(yàn)探究課都用多媒體課件探究，從刻度尺、鉤碼的個數(shù)，到彈簧伸長的示數(shù)，多媒體模擬實(shí)驗(yàn)做得都十分漂亮，數(shù)據(jù)非常精確，動態(tài)效果很好，課堂實(shí)驗(yàn)探究中“學(xué)生反應(yīng)良好”，公開實(shí)驗(yàn)探究課“順利、成功”地完成。但課下聽許多同學(xué)議論：多媒體模擬實(shí)驗(yàn)課件做得很漂亮，可真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真是這樣的嗎？沒有誤差嗎？學(xué)生普遍不太相信。然而筆者以往用物理器材做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)時，就不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，為了促進(jìn)探究式物理教學(xué)，物理教學(xué)中盡可能多地進(jìn)行物理器材實(shí)驗(yàn)探究是必要的。無論是學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，還是老師演示實(shí)驗(yàn)，甚至課外小實(shí)驗(yàn)，都希望返璞歸真，盡可能以人們?nèi)菀撰@得的、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)器材來實(shí)現(xiàn)。老師應(yīng)該讓學(xué)生自己動手做實(shí)驗(yàn)，自己動腦分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，老師在旁加以引導(dǎo)，從而進(jìn)一步探尋物理世界的規(guī)律。多媒體動畫可以用來分析和解釋那些無法直接觀察到的內(nèi)容，而這個實(shí)驗(yàn)完全無需動輒動畫，其很明顯是完全可以通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成，這樣讓學(xué)生親身體會一下實(shí)驗(yàn)過程，更有利于知識學(xué)習(xí)與鞏固。

2.和多媒體模擬實(shí)驗(yàn)相比，物理器材實(shí)驗(yàn)更有利于學(xué)生科學(xué)思維探究和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

物理課堂教學(xué)并不是一種簡單的、教條式的教學(xué)，應(yīng)以學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)者組織進(jìn)行教學(xué)。教師可以根據(jù)學(xué)生這個主體的變化，隨時變革和調(diào)整課堂教學(xué)方式和方法，盡可能調(diào)動學(xué)生積極性和主動性，努力激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探究的潛能。而要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，物理教學(xué)中用多媒體模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，較難滿足要求。原因是多媒體模擬實(shí)驗(yàn)是老師在上課前就已經(jīng)做好的，是一種“理想化的實(shí)驗(yàn)”，特別多媒體模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確、沒有差錯、完美無缺，給人不真實(shí)的感覺。這樣，學(xué)生思維、探究、創(chuàng)新能力就很難得到發(fā)展和培養(yǎng)。但物理器材實(shí)驗(yàn)完全可以彌補(bǔ)多媒體模擬實(shí)驗(yàn)的缺陷，學(xué)生在做物理器材實(shí)驗(yàn)或教師在做演示實(shí)驗(yàn)時可能會遇到“意想不到”的問題，雖然實(shí)驗(yàn)課上得很“不順”，但這往往能帶動學(xué)生課堂學(xué)習(xí)氣氛，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的樂趣，從而使實(shí)驗(yàn)教學(xué)處于真正的“探究”之中，對培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)良探究意識和創(chuàng)新才能有很大幫助。

記得筆者有一次給學(xué)生做《描繪小電珠伏安特性曲線》的實(shí)驗(yàn)，連接電路時有一根電線內(nèi)部斷了，電路連接好后燈沒亮，在檢查線路連接過程中沒有發(fā)現(xiàn)任何問題。這下熱鬧了，學(xué)生紛紛提出建議：有的說是燈壞了要換燈；有的說是電池沒電了要換電池；也有的說是電線內(nèi)部斷線要換電線。各種說法都有，連平時聽課總愛睡覺的幾個后進(jìn)生的興趣都激發(fā)了出來，開始兩眼炯炯有神地和周圍同學(xué)們積極討論起來，給老師提建議。盡管教室里“像超市”，但從那以后學(xué)生每次自己做物理器材實(shí)驗(yàn)或看教師做演示實(shí)驗(yàn)時都極有興趣，遇到故障時都能認(rèn)真對待，積極思考，主動探究，解決問題，不再像以前那樣等待教師告知答案。而且學(xué)生每次自己解決好問題之后，都會自豪地跑來告訴老師，并提出自己的想法，在教師的鼓勵下使他們更喜歡物理了。這樣大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，而在使用多媒體模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，很少能達(dá)到這樣的效果。

二、比起物理器材實(shí)驗(yàn)，多媒體模擬實(shí)驗(yàn)也有它的優(yōu)勢

1.多媒體模擬實(shí)驗(yàn)課件是介紹如何使用實(shí)驗(yàn)儀器的好助手。

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一些學(xué)生從未見過的實(shí)驗(yàn)儀器。教師清楚介紹它們的結(jié)構(gòu)、原理、性能及使用方法就成為做好物理實(shí)驗(yàn)的前提，這時如果使用多媒體課件模擬實(shí)驗(yàn)儀器，老師教起來就會輕松許多。

如給學(xué)生介紹如何使用螺旋測微器這種實(shí)驗(yàn)器材時，因螺旋測微器個頭較小，它上面的讀數(shù)那就更小了，向全班學(xué)生講解，第一排座位的學(xué)生大都看不清，如果一組一組講解既費(fèi)時效率又低，給教學(xué)帶來很大困難。怎么才能向?qū)W生介紹清楚如何讀數(shù)呢？這時如果利用多媒體動畫將“如何使用螺旋測微器”制作成課件，再對照學(xué)生手中的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行講解，學(xué)生學(xué)習(xí)起來就更直觀、更容易、更理想了。

2.多媒體模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軐σ淹瓿傻奈锢砥鞑膶?shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)過程中，由于一些物理實(shí)驗(yàn)操作不易控制（如速度很快等），或者存在環(huán)境和人為的某種干擾，或者誤差比較大等，就會影響物理實(shí)驗(yàn)的順利完成，常常造成學(xué)生對主要物理現(xiàn)象的觀察不甚詳細(xì)和不明了，從而不能得出準(zhǔn)確的結(jié)論或不能很好地驗(yàn)證物理規(guī)律，影響教學(xué)效果。若我們先做真實(shí)的物理器材實(shí)驗(yàn)，再用多媒體動畫模擬演示，把主要物理現(xiàn)象盡可能展示出來，這樣會大大提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。

如研究電流與電壓和電阻關(guān)系時，由于電源電壓不足、短路和斷路等因素影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)論不夠明顯，就可以先做實(shí)驗(yàn)，然后通過多媒體模擬驗(yàn)證，從而幫助學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)中的優(yōu)點(diǎn)和不足，矯正實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

3.比起物理器材實(shí)驗(yàn)，多媒體模擬實(shí)驗(yàn)可以模擬一些物理實(shí)驗(yàn)室無法完成的實(shí)驗(yàn)。

多媒體模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬岩恍┏橄蟮奈锢硪?guī)律、現(xiàn)實(shí)中人難以直接操作的實(shí)驗(yàn)、不易觀察清楚的物理變化過程等一一用直觀的模擬方式呈現(xiàn)出來。

例如，在講述橫波在介質(zhì)中的形成和傳播規(guī)律時，我們可將介質(zhì)設(shè)定成肉眼可直接觀察到的“圓形小球”，變“無形”的介質(zhì)為“有形”的小球，通過觀察“圓形小球”在平衡位置附近往返運(yùn)動，同時對比水波形成和傳播規(guī)律，學(xué)生很容易弄清橫波在介質(zhì)中的形成和傳播規(guī)律。又如在《開普勒三定律（軌道定律、面積定律、周期定律）》的教學(xué)中，我們可預(yù)先用多媒體動畫軟件把太陽和地球、火星等九大行星等按天體中的坐標(biāo)放置好，使它們按實(shí)際情況運(yùn)轉(zhuǎn)起來，然后老師和學(xué)生一起探究和驗(yàn)證開普勒三定律。這種情況，多媒體模擬實(shí)驗(yàn)比起物理器材實(shí)驗(yàn)顯得更直觀、更形象、更具體、更生動，學(xué)生一看就明白，理解起來容易，掌握起來自然又快、又牢、又好。

三、物理器材實(shí)驗(yàn)和多媒體模擬實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的優(yōu)化

物理學(xué)是自然科學(xué)的帶頭學(xué)科，是一門以實(shí)驗(yàn)作為檢驗(yàn)真理唯一標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)科，還是一門重視探究、崇尚邏輯推理的學(xué)科。為了幫助學(xué)生理解物理知識，提高探知物質(zhì)世界規(guī)律的興趣，物理課本中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)顯得尤為重要。而多媒體模擬實(shí)驗(yàn)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的使用，則進(jìn)一步促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)過程等方面的全面優(yōu)化；有效改善物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多樣性和表現(xiàn)力，優(yōu)化教學(xué)效果，從而實(shí)現(xiàn)物理器材實(shí)驗(yàn)和多媒體模擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢互補(bǔ)。

如在一次物理說課比賽中，某老師對《平拋運(yùn)動》的教學(xué)設(shè)計如下：首先通過小球沿水平方向拋出做曲線運(yùn)動引出平拋運(yùn)動的課題，利用多媒體動畫課件模擬平拋運(yùn)動；接著介紹平拋運(yùn)動的定義及其條件；然后借助課件動畫一步一步慢慢地模擬展示真實(shí)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析，并得出平拋運(yùn)動的規(guī)律……筆者覺得這節(jié)課只能說是基本實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)，因?yàn)閷W(xué)生對平拋運(yùn)動的特點(diǎn)及其規(guī)律只是硬性接受了，而沒有真正理解。這節(jié)課中，課本要求的探究實(shí)驗(yàn)是必須做的。課本中的實(shí)驗(yàn)通過讓兩個小球同位置同時分別做自由落體運(yùn)動和平拋運(yùn)動，引導(dǎo)學(xué)生分析，并得出平拋運(yùn)動的規(guī)律，給學(xué)生以真實(shí)感，激發(fā)學(xué)生探究物理規(guī)律的興趣，培養(yǎng)學(xué)生探究物理規(guī)律和分析處理數(shù)據(jù)的能力。應(yīng)該講這是多媒體課件不能替代的，但是我們可以利用多媒體課件把這兩個小球做自由落體運(yùn)動和平拋運(yùn)動的頻閃照片一張一張地放映，然后引導(dǎo)學(xué)生分析，這樣可以使學(xué)生更深刻地理解平拋運(yùn)動的性質(zhì)及規(guī)律。

總之，筆者認(rèn)為物理教學(xué)一定要倚重于物理器材實(shí)驗(yàn)，通過對物理實(shí)驗(yàn)的研究、設(shè)計﹑實(shí)驗(yàn)、分析、總結(jié)、修正，最終達(dá)到探索研究物質(zhì)世界、自然規(guī)律的目的。而制作和使用多媒體模擬實(shí)驗(yàn)課件則應(yīng)該用來補(bǔ)充物理器材實(shí)驗(yàn)的不足，幫助學(xué)生理解抽象的物理概念，或者用來輔助學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。物理器材實(shí)驗(yàn)和多媒體模擬實(shí)驗(yàn)只有優(yōu)勢互補(bǔ)，才能使現(xiàn)代先進(jìn)的教學(xué)手段——多媒體模擬實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中適得其所，發(fā)揮最大作用，收獲最好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀小花.物理教學(xué)中多媒體課件模擬實(shí)驗(yàn)與用儀器所做實(shí)驗(yàn)的利與弊.考試周刊，2012（41）.

[2]孔九生.中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的研究.學(xué)位論文湖南師范大學(xué)，2006.