多媒體技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與思考

【摘要】本文作者通過(guò)十個(gè)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用多媒體教學(xué)的實(shí)例說(shuō)明了多媒體技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以多方位地提高學(xué)習(xí)效果和培養(yǎng)學(xué)生能力、可以切實(shí)解決課時(shí)矛盾、促進(jìn)教學(xué)手段的變革，同時(shí)還可以促進(jìn)關(guān)于教材的觀念與形式、教學(xué)方法與課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的變革，進(jìn)而促進(jìn)教學(xué)思想和教學(xué)理論的改革與發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】物理實(shí)驗(yàn)教學(xué) 多媒體技術(shù) 模擬實(shí)驗(yàn) 動(dòng)畫(huà)演示

從幾年的教學(xué)中我深刻體會(huì)到多媒體技術(shù)在物理教學(xué)中起到的實(shí)質(zhì)性作用。而實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中具有重要作用，物理學(xué)的發(fā)展史告訴我們，物理離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)。然而教材中有許多實(shí)驗(yàn)因條件限制，無(wú)法用實(shí)驗(yàn)直接演示或演示效果不明顯，借助多媒體可較好地解決這個(gè)難題，起到優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)的效果。

一、多媒體技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

（1） 提高實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度，增強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的效果

心理學(xué)理論告訴我們：注意是心理活動(dòng)對(duì)一定事物的指向和集中，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，注意是感知的基礎(chǔ)，是良好學(xué)習(xí)品質(zhì)的必要條件。物理教學(xué)中的許多實(shí)驗(yàn)都是為了給學(xué)生提供觀察的對(duì)象，要求學(xué)生有目的地進(jìn)行觀察，然而有一些演示實(shí)驗(yàn)由于其可見(jiàn)度不高，或受環(huán)境條件的限制，觀察僅是前排學(xué)生的專(zhuān)利，而后排學(xué)生只能看看熱鬧而己，沒(méi)有觀察又怎么能喚起學(xué)生的注意。利用多媒體可提高演示實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度，培養(yǎng)學(xué)生的注意品質(zhì)，

案例一：力學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)刻度尺，彈簧秤等測(cè)量工具的讀數(shù)，電學(xué)實(shí)驗(yàn)各種儀表的讀數(shù)，由于可見(jiàn)度小，在演示時(shí)均可采用電子投影儀將實(shí)驗(yàn)直接投影到屏幕上，影像清晰、穩(wěn)定、可見(jiàn)度大，效果好。

（2）模擬實(shí)驗(yàn)，突破時(shí)空限制

物理教材中有一些實(shí)驗(yàn)因具有危害性或無(wú)法在課堂演示，學(xué)生因受知識(shí)水平，生活環(huán)境及認(rèn)識(shí)上的不足，很難想象出其物理過(guò)程。如伽利略理想實(shí)驗(yàn)。

案例二：常溫液化，低溫超導(dǎo)等在實(shí)際教學(xué)無(wú)法演示；分子運(yùn)動(dòng)，固體擴(kuò)散，天體運(yùn)動(dòng)等由于受時(shí)空限制不可能演示；電源短路、人身觸電、噪聲污染等由于有極大危害性也不宜在課堂直接實(shí)驗(yàn)。這些可借助多媒體計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)成CAI課件，通過(guò)模擬演示，讓學(xué)生感知，激發(fā)學(xué)生大膽想象，將這些復(fù)雜不易弄清的內(nèi)容，跨越時(shí)空的事物，通過(guò)多媒體將之動(dòng)靜結(jié)合，圖文并茂地在屏幕上展示其物理過(guò)程，變抽象為具體，深入淺出讓學(xué)生超越時(shí)空限制，突破思維障礙，培養(yǎng)學(xué)生的想象力和創(chuàng)新精神。

案例三：在講《比較物體運(yùn)動(dòng)快慢》時(shí)，開(kāi)始放一段 奧運(yùn)會(huì)的“百米飛人大戰(zhàn)”的激烈場(chǎng)景，通過(guò)畫(huà)面的慢動(dòng)作和定格，讓學(xué)生細(xì)致入微地進(jìn)行觀察比較之后，用FLASH軟件制作“龜兔賽跑”場(chǎng)景的動(dòng)畫(huà)，這種動(dòng)畫(huà)情境的設(shè)置無(wú)疑對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)及智力的開(kāi)發(fā)會(huì)起到不可估量的作用。

實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家蘇瑞特拉做過(guò)兩個(gè)著名的心理實(shí)驗(yàn)：一個(gè)是關(guān)于人類(lèi)獲取信息的來(lái)源，他通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，人類(lèi)獲取的信息83%來(lái)自視覺(jué)，11%來(lái)自聽(tīng)覺(jué)，3.5%來(lái)自嗅覺(jué)，1.5%來(lái)自觸覺(jué)，1%來(lái)自味覺(jué)。

應(yīng)用多媒體課件教學(xué)，能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望，從而形成學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，主動(dòng)參與教學(xué)過(guò)程，使課堂信息量加大，學(xué)生易于接受，在愉快的氣氛、交互討論中掌握了教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，教學(xué)效果相當(dāng)明顯。

二、多媒體技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主要表現(xiàn)形式和作用

多媒體技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主要表現(xiàn)形式主要有以下幾個(gè)方面：

1、進(jìn)行物理模擬

有些物理圖景難以被學(xué)生想象，而這對(duì)學(xué)生理解、掌握物理概念和規(guī)律又有重要作用。用計(jì)算機(jī)制作的逼真貼切的物理模擬便可起到雪中送炭的作用。這里強(qiáng)調(diào)的物理模擬，不是示意性的簡(jiǎn)單動(dòng)畫(huà)，它演示的物理過(guò)程接近于物理的真實(shí)。

案例四：物體的微小形變，用直觀的圖形來(lái)演示學(xué)生更容易理解。（如圖示）

2、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M

案例五：平拋運(yùn)動(dòng)的分解實(shí)驗(yàn)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程只有零點(diǎn)幾秒，通過(guò)實(shí)驗(yàn)只能得到做平拋、自由落體運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小球在最后時(shí)刻的等時(shí)關(guān)系，而中間過(guò)程卻無(wú)法詳細(xì)觀察，我們用計(jì)算機(jī)模擬閃光照片，把這一過(guò)程慢放，以便于分析。

3、進(jìn)行動(dòng)畫(huà)演示

有些物理現(xiàn)象可以做實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察，但是由于一些實(shí)驗(yàn)條件不易控制，或存在某種干擾，使得學(xué)生對(duì)主要物理現(xiàn)象的觀察不甚詳細(xì)和明了，在課堂教學(xué)中，可先做物理實(shí)驗(yàn)，再表演計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)，把主要現(xiàn)象盡可能清楚地表現(xiàn)出來(lái)，可謂錦上添花。

案例六：波的干涉和衍射。圖像往往是思維的杠桿，對(duì)于那些比較抽象的物理知識(shí)和難以想象的物理圖景，便可利用動(dòng)畫(huà)作為中介幫助學(xué)生理解，掌握物理知識(shí)。

多媒體技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用主要表現(xiàn)在對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。

案例七：簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖像，把彈簧振子振動(dòng)的實(shí)物圖與相應(yīng)的振動(dòng)圖像形成有機(jī)地聯(lián)系。計(jì)算機(jī)在一幅畫(huà)面中演示這種有聯(lián)系的連續(xù)的動(dòng)畫(huà)，這在教學(xué)中能起到化解難點(diǎn)、突破重點(diǎn)的作用。如設(shè)定初始條件，那么“位相”、“位相差”、“初位相”等概念，在中學(xué)物理教學(xué)中也大可不必回避；進(jìn)而講“波的干涉條件”時(shí)也用不著“猶抱琵琶半遮面”了。

這種觀念的建構(gòu)和理解不是邏輯推理的結(jié)果，而是通過(guò)對(duì)物理情景認(rèn)真反復(fù)地觀察，主動(dòng)思考來(lái)實(shí)現(xiàn)的，是學(xué)生自己“悟”出來(lái)的，是一種直覺(jué)。應(yīng)用課件創(chuàng)設(shè)物理情景、培養(yǎng)了學(xué)生的直覺(jué)思維能力。

案例八：豎直彈簧振子在振動(dòng)過(guò)程中不僅運(yùn)動(dòng)學(xué)量（如位移、速度、加速度）發(fā)生變化，動(dòng)力學(xué)量（振子所受合外力、彈簧彈力、振子所受支持力等）也發(fā)生變化，同時(shí)還伴隨著振子動(dòng)能以及彈性勢(shì)能的變化，復(fù)雜的變化過(guò)程學(xué)生不知從何入手，利用幾何畫(huà)板設(shè)計(jì)成課件，這些量就會(huì)直接反映出來(lái)，并找出警戒線同自由長(zhǎng)度位置重合時(shí)，木塊所受支持力為零。這處情境會(huì)激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探索的欲望，并理解此時(shí)木塊處于脫離與不脫離木塊的臨界狀態(tài)。應(yīng)用多媒體課件展現(xiàn)物理過(guò)程，培養(yǎng)了學(xué)生的形象思維能力。特別是對(duì)學(xué)生實(shí)現(xiàn)直覺(jué)思維、形象思維與邏輯思維相結(jié)合的思想訓(xùn)練的理想工具。因此在課堂教學(xué)中應(yīng)用多媒體技術(shù)手段是輔助課堂教學(xué)，幫助教師完成“創(chuàng)設(shè)情景、激發(fā)動(dòng)機(jī)、提出問(wèn)題、建立圖景、引導(dǎo)討論、畫(huà)龍點(diǎn)睛”的極好工具，按照“以能力立意為主”進(jìn)行教學(xué)的基本思想，多媒體課件不僅有利于知識(shí)傳授，更重要的是用它創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行能力培養(yǎng)。

案例九：在“交流電的產(chǎn)生”一節(jié)教學(xué)中，交流電三要素（最大值、頻率、初相）若用動(dòng)畫(huà)去設(shè)計(jì)，可以事先提出問(wèn)題：當(dāng)線圈匝數(shù)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、矩形線圈的面積、轉(zhuǎn)動(dòng)頻率發(fā)生變化時(shí)，最大值會(huì)如何變化呢？學(xué)生可以想象，得出自己的結(jié)論后，教師開(kāi)始演示，驗(yàn)證，并進(jìn)一步提出問(wèn)題，為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？正弦圖像如何變化？這種形象的圖形激發(fā)學(xué)生興趣，并應(yīng)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)及已有的圖景進(jìn)行類(lèi)比推理和演繹推理，并用數(shù)學(xué)公式和邏輯語(yǔ)言將其表現(xiàn)出來(lái)。這樣應(yīng)用多媒體課件分析圖景，培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力。

案例十：講解“共點(diǎn)力平衡”問(wèn)題時(shí)，可創(chuàng)設(shè)三個(gè)情景：

1、夾在光滑斜面和可以轉(zhuǎn)動(dòng)的木板之間的小球，當(dāng)木板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小球所受斜面支持力、木板所受壓力的變化。

2、光滑斜面向左緩慢移動(dòng)過(guò)程中，懸掛在豎直繩上的小球所受斜面支持力、細(xì)繩拉力的變

3、細(xì)繩一端拴著一個(gè)小球，小球所受球面的支持力、細(xì)繩的拉力將如何變化。學(xué)生在分析、判斷得到結(jié)論后，不僅得到了三個(gè)共點(diǎn)力動(dòng)態(tài)平衡的圖解法，以及使用條件，更重要的是發(fā)現(xiàn)了三個(gè)共點(diǎn)力作用下物體的動(dòng)態(tài)平衡，或者是合力的大小方向不變，而且一個(gè)分力的方向不變：或者是合力的大小方向不變而物體受力三角形與結(jié)構(gòu)三角形相似，且對(duì)應(yīng)邊之比保持不變。這正是物理變化中的幾何關(guān)系的不變性。創(chuàng)設(shè)動(dòng)態(tài)、變化的圖像，培養(yǎng)學(xué)生辯證思維能力。

三、多媒體應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)值得思考的問(wèn)題

多媒體雖好，但也不是萬(wàn)能的。所以我們?cè)趹?yīng)用的時(shí)候也要多加思考，如何充分而又恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)多媒體，使之與其它教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合，優(yōu)化物理教學(xué)，力求最大限度地提高效率，體現(xiàn)多媒體教學(xué)的真正價(jià)值。

目前在多媒體使用上，存在許多誤區(qū)，其中之一，是用計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)摸擬或錄像完全代替物理實(shí)驗(yàn)，教師成了機(jī)器的“操縱者”，學(xué)生成了“看客”。這顯然是不可取的，因?yàn)槲锢硎且婚T(mén)以實(shí)驗(yàn)為主的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中處于重要地位，它的直觀性、真實(shí)性是多媒體課件無(wú)法達(dá)到的，它也是檢驗(yàn)物理原理物理規(guī)律的標(biāo)準(zhǔn)，因此它是不可替代的。我主張物理實(shí)驗(yàn)盡可能讓學(xué)生參與操作，親自觀察，讓學(xué)生獲得第一手資料和直觀的真實(shí)感受。

總之，教師是課堂教學(xué)的主導(dǎo)者，課堂開(kāi)放狀態(tài)的總導(dǎo)演，教師的觀念、素質(zhì)和理論水平對(duì)課堂的開(kāi)放狀態(tài)起決定作用。教師的教學(xué)也要遵循常規(guī)原則。教學(xué)活動(dòng)總是受教師自身的知識(shí)水平、道德修養(yǎng)、心理素質(zhì)以及教學(xué)技藝的影響的。這種教學(xué)工作中表現(xiàn)出來(lái)的創(chuàng)造性、靈活性、技巧性和個(gè)性，這就是教學(xué)的藝術(shù)。

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