多媒体技术在中学物理实验教学中的应用

多媒体技术在中学物理实验教学中的应用物理实验是人们根据研究和学习的目的,利用物理仪器、设备等物质手段,再现自然现象或者人为控制条件(排除各种偶然、次要因素的干扰,突出主要因素)模拟再现自然现象并予以研究的科学实践活动。是一种目的性很强的、可重复进行的、简约化的探索和论证过程。通过物理实验可以激发学生学习知识的兴趣,培养学生严谨的科学态度和良好的学习习惯,开发学生的智力,培养学生的创新能力,进而提高学生的综合素质。但就目前中学物理实验教学的实际情况而言,其效果却往往不尽如人意。因此,笔者认为,应将现代多媒体技术灵活、有效地整合到中学物理实验教学中,充分发挥多媒体技术的优势,打破课堂教学常规、环境、条件等因素的制约,切实改变当前物理实验教学水平不高、效果不佳的现状,使实验教学焕发出自身应有的强大的生命力和活力。一、将多媒体技术运用于中学物理实验教学的必要性(一)传统实验教学存在一定的局限性传统的实验教学虽不乏其优点,如理论讲解透彻、操作简单、教师易于控制等;但是其内容相对陈旧,受外界因素制约较大,手段也单一,尤其是以教师为中心的模式,使得实验教学自身应有的优势如实验原理的科学性、操作的独立性、参与的广泛性、过程的体验性、结果的差异性等很难体现出来,导致学生进行实验的积极性和主动性不高。同时,由于一些中小学校对实验教学存在一定偏见,重视和支持力度不够,实验仪器、设备数量上严重短缺,质量上陈旧、老化,破损不堪,或者更新换代慢,跟不上教材改革和教法改革的步伐,导致有些演示实验只能凑合,大部分学生实验无法正常开设,实验教学质量大打折扣。(二)多媒体技术具有自身的优越性“多媒体技术”是指将数字、文字、声音、图形、图像和动画等各种媒体有机结合,并与先进的计算机通讯和广播电视技术相结合,形成一个可组织、存储、操纵和控制多媒体的集成环境和交互系统的技术。它具有极强的可视性、模拟性、交互性、重组性以及高度的智能化。中学物理实验教学中,由于时间、空间、资源等的限制,实验中常常出现实验过程、现象不清楚、不全面或根本不可能实现等问题。而运用多媒体技术,充分利用其集成声音、图像、文本、影像、动画的功能,突破空间、突破时间、化抽象为具体、动静结合,对实验现象进行模拟甚至仿真,既能吸引学生注意又可以充分调动学生的各种感官刺激,使学生在最短的时间内尽可能获得更多的信息,取得更好的教学和实验效果。如卫星的运动、日(月)食的形成、链式反应、电荷在电磁场中的运动等这些在实验室根本无法完成的实验,如运用多媒体技术则既能最大程度地保证实验的效果,还可增强实验的趣味性和直观性。基于以上两点,我们可以认为,将多媒体技术运用于中学物理实验教学中,不仅是必要的,而且也是提高物理实验课堂教学效果的重要途径之一,它必将成为物理实验教学的一种趋势。二、多媒体技术在中学物理实验教学中的应用(一)应用的策略1·受条件限制的实验应运用多媒体技术。如前所述,在中学物理实验教学中,很多实验在实验室根本就不能完成,我们就应该借助多媒体技术的强大模仿力,利用动画技术模拟无法直接用实验演示的物理现象、物理过程,为理解、接受和记忆有关抽象物理知识创设生动形象的物理情景。如笔者在进行α粒子散射实验教学时,利用仿真实验室展现出整个实验过程,动态模拟出从装有放射性物质钋的铝盒中不断有α粒子发生了较大的偏转,并且有极少数α粒子偏转角超过90°,有的甚至被弹回,偏转角几乎达到180°。看过α粒子散射实验的动态模拟过程后,师生再共同分析出现此现象的原因,探索原子结构。这样,学生很容易记下α粒子散射实验装置、过程、现象,深刻理解了卢瑟福的原子核结构理论,使得教学效果和效率都得到提高。2·需要展示细节和过程的实验应运用多媒体技术。一些物理实验非常强调实验操作的细节和方法的演练,强调实验条件的控制和注意事项等,这些就应充分利用多媒体系统强大的投影放大展示功能,提高实验演示的可见程度,强化实验教学效果。如:利用多媒体视频展台将实验仪器、实物、模型、标本等直接投影放大,让全体学生直观地了解它们的构造细节、仪器规格以及使用方法。利用摄像头对演示实验的操作过程进行同步放大直播,提高现象、过程、方法示范的可见程度,强化实验方法和实验操作的示范作用,让全体学生同时获得过程与方法的直观感觉,培养实验观察能力。利用影碟机、录像机展示相关实验和知识的社会、生活背景,展示宏观的无法搬入课堂的自然现象,展示微观过程的显微摄像资料,展示瞬间快速发生的物理过程或现象,并通过快录慢放或者慢录快放和暂停定格技术,摆脱实验的时间、空间限制,给学生创造学习必需的情景氛围,让他们充分详细地了解相关物理过程或现象的细节。3·对仪器和设备损耗较大的实验应运用多媒体技术。多媒体技术辅助物理实验教学的一个最大优点就是实验中所涉及的仪器、设备、耗材、原料等都是虚拟的,既不需要专门的资金购买,也不存在任何污染和浪费,还可以多次使用。有鉴于此,在中学物理实验教学中,凡涉及的实验对仪器和设备损耗较大、实验耗材和原料昂贵、实验操作过程危险等,理应选择多媒体技术。(二)应用的原则1·针对性原则。和传统的教学模式相比,多媒体辅助物理实验教学有着明显的优势,但如果因此而走上了另一极端,认为“无多媒体不是优质课”、“无多媒体不成公开课”、“课课都用多媒体”,以为多媒体课件用得越多课就越上档次,把教育手段等同于教育方法,认为教育手段先进了,教学中采用多媒体课件了,教育理念便先进了,这就与使用多媒体技术的初衷背道而驰了。因此,在物理实验教学中,使用多媒体辅助教学应坚持针对性原则,区别不同的实验,在确有必要的情况下才使用。2·实践性原则。物理实验教学不仅仅是为了演示一个物理现象、验证一个物理原理、发现一条物理规律,更为重要的是通过实验来引导学生掌握科学实验的方法,树立科学实验的思想,培养学生科学实验的能力。利用多媒体技术虽然可以很方便地实现模拟实验,但如果热衷于在计算机上模拟实验而忽视学生的实践操作,势必不利于学生动手能力的培养。同时,由于模拟实验不是真实实验,其可信度不高,如果长期让学生接受他们所怀疑的信息,那么必然会使他们丧失质疑、创新的欲望,重新回到机械记忆的老路上,这也是与运用多媒体技术的初衷相背离的。因此,在利用多媒体技术辅助物理实验教学时,还必须坚持实践性原则,只要条件允许,就一定要让学生亲自到实验室动手操作,以培养学生的实践能力。谈多媒体在初中物理教学中的应用优势思茅六中王斌摘要：通过举例，深如浅出的说明了多媒体在物理教学中的应用优势。关键词：多媒体；物理；教学物理是一门以观察和实验为基础的自然科学。绝大多数物理知识都是通过观察和实验，并在此基础上通过建立理想化模型分析、推理出来的，具有相当的抽象性。人们无论是学习和研究物理学的基本概念，基本规律，还是将物理知识应用于日常生活和生产实际，都离不开这一重要的科学研究方法。因此，物理很多概念、规律既具体又抽象，且具有较高的严密性和逻辑性。由于初中生都是处于13～15岁左右，其思维水平较低，形象思维占主导地位，抽象思维、理性思维还处于萌芽阶段，他们对事物的熟悉多以感知为主，停留在“看得见，摸得着”的浅层熟悉，从而加大了学生学习的难度。随着多媒体的出现和进一步的广泛应用，使我们的教学方法和手段得到丰富，使我们的物理课堂教学效率得到进一步的提高。经过长时间的应用和思考，我觉得多媒体教学的优势有以下几点：1、创设物理情境，激发学生对物理的学习兴趣，培养科学的学习方法爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师”。在利用传统方法教学时，我发现，学生对学习物理是感兴趣，比较好奇的，但随着课程的进一步深入，感觉物理知识越来越抽象，枯燥，难懂，越来越害怕，从而逐渐失去了学习的兴趣和信心。分析主要原因，就是我们的授课方法只是停留在演示实验及空洞的语言表述上，学生难以理解。同时，学生感到物理题目难做的原因不是物理规律（公式）不熟，而是无法想象完整的物理情景，从而无法准确地弄清物理过程。现代多媒体技术集文字、图形、声音、动画和视频等多种技术于一体，能够将抽象的物理概念转化为形象生动的物理画面，降低了物理知识的认知难度，使教学内容形象生动，富有感染力，激发了学生学习物理的兴趣，并且，能使学生逐步养成利用图像掌握知识的科学的学习方法。如：在电压是产生电流的原因的教学过程中，如果我们只是对水流和电流的类比进行简单的描述，学生理解是比较困难的，我用Flash软件（图1）把水流和电流形成的原因进行动态的比较，这样现象就很明显、直观了，学生的学习效果非常好，大大增强了学生的学习兴趣。图12．丰富感性认识，促进思维发展人们认识事物的过程遵循从感性到理性、从具体到抽象、从简单到复杂的认识规律，学生接受知识的过程也是一样。心理学研究表明，人的大脑对不同渠道得到的知识，吸收比率是大不相同的：视觉83%、听觉11%、嗅觉3.5%、味觉1%、触觉1.5%。只从视觉获得信息大约能记住25%的信息，只从听觉获得信息大约能记住15%的信息，若把视觉、听觉结合起来使用，那么将会记住感知信息的大约65%。可见，大脑中储存的知识中，极大多数是通过视觉和听觉获得的，而与视觉有关的图像信息占绝对高的比例，物理知识的获得更是如此。由于物理学科中有些知识是非常抽象的，我们看不见、摸不着或很难去感觉得到，如电磁波、声波、自由电子、电流和磁场等；这些知识仅靠口头的描述很难勾起学生的想象、激发学生的思维。借助多媒体可以向学生提供有关物理科技方面的图像信息资料，以更多的信息刺激唤起学生思维的活跃，并将一些不易演示的物理现象和不易观察的实验现象制作成动态课件展示给学生，使学生获得感性认识，克服思维上的局限性。如：在讲解导体（以金属为例）善于导电和绝缘体不善于导电的原因时，学生对原子核对电子的束缚能力的不同从而导致自由电子的多少和绝缘体中带电粒子的相互约束是比较难理解的，这时我们利用动画（图2）来显现，效果就比较理想。图23、突破教学重点、难点的催化剂传统的教学方法，对重点、难点的突破通常采用的是讲练结合的方法。这样的话学生就会感觉干燥、乏味，久而久之，学生就会失去学习兴趣。而应用多媒体计算机进行教材的重点、难点突破可达到较好的效果。大家知道，图像往往是思维的杠杆，动态的图像演示可以将许多抽象的难以理解的内容变得生动有趣，将复杂的事物简化，将时间的过程缩短，把时间的距离拉近，将微观的事物放大，将宏观的事物缩小。教学过程不仅是为了得出结论，更重要的是要通过物理图景的再现及演示物理过程的变化，使学生能一目了然，为突破教学重点与难点铺平道路。如：学生对凸透镜的成像规律及其运用（图3）理解是比较费力的，这时我们可以设计一个动画，把所有的成像规律展现出来，帮助学生进行理解。图3多媒体还可以利用文字的色彩反差将重难点醒目地展示给学生，加深学生对重难点的印象，同时在课件中将有关重难点以各种画面素材轻松地显示出来，给学生留下更加真实、可信的深刻印象，引导学生的感官参与，发展学生的思维，达到突出重难点和突破重难点的效果4、再现物理实验，加强演示效果。物理实验中有些实验现象学生容易观察，但是由于距离的远近、角度的大小，学生对主要物理现象观察不详细或不清晰，影响了学生对知识的理解和掌握。多媒体计算机在物理实验中的应用，极大地方便了物理课堂的实验教学，若我们先做物理实验，然后再播放动画或视频，把主要物理现象尽可能地表现出来，这样将使教学效果大大提高。如：光的反射定律的演示实验，远处的同学和教室两边的同学对实验效果的观察就比较差，影响了对定律的理解，但通过动画（图4）的展现，可以弥补不足。图45、模拟物理实验，加强学生对实验现象和结论的理解物理是以实验为基础的一门学科，许多物理概念规律都建立在实验基础上。由于条件的限制，有许多的探究实验不能重现，传统教学中只能利用一些图片或口头描述让学生进行想象，即费时效果又不佳，而这些实验对学生理解、掌握物理概念和规律有着重要的作用，在这种情况下，可以通过计算机模拟实验过程，让学生通过观察到的模拟实验现象，分析得出结论和规律。如电荷的定向移动形成电流（图5）是比较抽象的，只凭教师的描述学生