樊振軍，郝會(huì)穎，鄭志遠(yuǎn)，馮 娟，張自力

中國地質(zhì)大學(xué)(北京） 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100083

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

樊振軍，郝會(huì)穎，鄭志遠(yuǎn)，馮 娟，張自力

中國地質(zhì)大學(xué)(北京） 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100083

本文結(jié)合本校的教學(xué)實(shí)踐，介紹了在物理實(shí)驗(yàn)課程中使用多媒體教學(xué)的具體情況，并根據(jù)實(shí)際情況提出了合理使用多媒體技術(shù)應(yīng)注意的問題。

多媒體教學(xué)；物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式

近年來多媒體技術(shù)不斷發(fā)展和成熟，計(jì)算機(jī)已經(jīng)作為教學(xué)過程中一種理想的教學(xué)工具，在理論課的學(xué)習(xí)中被廣泛應(yīng)用。根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，大家已經(jīng)得到了一個(gè)共識(shí):在課堂教學(xué)中引入多媒體課件教學(xué)，不僅促進(jìn)了教學(xué)手段的變革，同時(shí)也促進(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[1-2]。

實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家蘇瑞特拉做過兩個(gè)著名的心理實(shí)驗(yàn):一個(gè)是關(guān)于人類獲取信息的來源的實(shí)驗(yàn)，另一個(gè)是關(guān)于知識(shí)記憶持久性的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，在學(xué)習(xí)的過程中如果既能看得見，又能聽得見，還能用手操作，通過這樣多種感官刺激獲取的信息量，比單一聽老師講課強(qiáng)得多[2]。而應(yīng)用多媒體課件教學(xué)，使課堂信息量加大，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)參與到教學(xué)過程中去，增強(qiáng)教學(xué)效果。

中國地質(zhì)大學(xué)(北京）物理實(shí)驗(yàn)室在2006年被評(píng)為北京市實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，在物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)模式上不斷地探索，率先在物理實(shí)驗(yàn)中引入多媒體教學(xué)手段。硬件方面得到學(xué)校的支持，中心每一個(gè)實(shí)驗(yàn)室都配備了網(wǎng)絡(luò)、電腦、平板電視機(jī)及投影儀。在此基礎(chǔ)上，我們對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容及上課方式做了一些探索，主要變革分為下面幾個(gè)方面。

一、所有實(shí)驗(yàn)題目都制作多媒體課件

作為實(shí)驗(yàn)課傳統(tǒng)的基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法，一般都是由教師講解儀器的使用，重點(diǎn)是指導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，由于課時(shí)限制不可能對(duì)課堂所需的理論知識(shí)及相關(guān)的物理背景做過多的介紹，這樣學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)包含的信息量不能完全掌握，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)不夠深入，實(shí)驗(yàn)的過程中往往不知所措，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練目的。根據(jù)我們多年的上課經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生的課前預(yù)習(xí)效果并不是很好，基本是直接抄書，對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)所蘊(yùn)含的基本物理知識(shí)，以及所用到的數(shù)學(xué)原理都不太了解，如果用板書的方式講解上述欠缺內(nèi)容，所用的時(shí)間又會(huì)很長，實(shí)驗(yàn)課就變成了理論課，以占用學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)間換來理論知識(shí)的做法也是不可取的。而且，在物理課堂教學(xué)中，很多內(nèi)容很難通過“說”來解決問題，如阿貝成像實(shí)驗(yàn)的原理很抽象，但又很重要，如采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即便是講一節(jié)課，學(xué)生也難以理解，反而只會(huì)加深學(xué)生對(duì)物理知識(shí)學(xué)習(xí)的畏懼感。這些知識(shí)完全可以運(yùn)用多媒體技術(shù)讓大家看到模擬的直觀的情況，這不僅可以將內(nèi)容講得生動(dòng)活潑，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以大大地?cái)U(kuò)充學(xué)生的知識(shí)面。如圖1是我們阿貝成像課件的部分內(nèi)容，圖1(b）直觀地顯示了未經(jīng)濾波處理與經(jīng)過濾波處理后的圖像對(duì)比，清楚地說明了濾波處理的重要性；圖1(c）詳細(xì)地介紹了濾波的理論依據(jù)傅里葉變化公式及頻譜轉(zhuǎn)化公式。

利用多媒體課件教學(xué)可極大加快教學(xué)進(jìn)度，從而節(jié)約大量教師講解的時(shí)間。對(duì)于少數(shù)學(xué)生不能及時(shí)弄懂的內(nèi)容可以反復(fù)播放，強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知能力。多媒體課件教學(xué)把理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地融合在一起，教師在多媒體教學(xué)的過程中，隨時(shí)可講解理論知識(shí)、演示實(shí)驗(yàn)步驟、指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)或讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)；學(xué)生在多媒體教學(xué)過程中，既能學(xué)習(xí)到“必需”、“夠用”的理論知識(shí)，又掌握了實(shí)踐操作技能，做到省時(shí)、高效，課時(shí)矛盾迎刃而解。

圖1 阿貝成像課件的部分內(nèi)容

針對(duì)上述實(shí)際情況，我們物理教學(xué)示范中心對(duì)學(xué)生的操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都制作了PPT課件，課件的內(nèi)容圍繞本堂課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)充，包括實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容介紹，實(shí)驗(yàn)原理的推導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)的相關(guān)物理背景及物理知識(shí)在實(shí)際中應(yīng)用的介紹。這樣每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的信息量增加了很多，而講解所用的時(shí)間又比傳統(tǒng)的課堂教學(xué)省去了很多，所占用學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間也不多，通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)前先用課件對(duì)于本次實(shí)驗(yàn)做一講解，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效果得到了明顯提高。

二、對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作中的難點(diǎn)制作成Flash動(dòng)畫或教學(xué)錄像

有些物理實(shí)驗(yàn)的操作直接講解學(xué)生不能有直觀的感受，這樣我們?cè)诰唧w的教學(xué)指導(dǎo)過程中，將相應(yīng)的操作制作成動(dòng)畫，在課堂上以動(dòng)畫的形式向?qū)W生講解，往往直觀的多。比如，在顯微鏡組裝的實(shí)驗(yàn)中讀數(shù)的時(shí)候要消除視差，那么什么是視差，視差是怎樣產(chǎn)生的等概念顯然很重要，如果學(xué)生不能理解直接影響接下來的實(shí)驗(yàn)操作，但直接用語言講解學(xué)生又不理解，于是我們將此部分內(nèi)容制作成動(dòng)畫后，在學(xué)生進(jìn)行到需要消除視差的環(huán)節(jié)，用動(dòng)畫的形式在投影上演示視差是怎樣產(chǎn)生的、怎樣消除視差，通過觀看動(dòng)畫，學(xué)生既了解了視差的產(chǎn)生根源，又知道實(shí)驗(yàn)的過程中該怎樣消除視差。

還比如做光學(xué)實(shí)驗(yàn)有一項(xiàng)基本調(diào)節(jié)叫做等高共軸調(diào)節(jié)，怎樣將凸透鏡或凹透鏡調(diào)成等高共軸，我們也制作成動(dòng)畫的形式，學(xué)生就知道怎樣根據(jù)大像及小像的中心的移動(dòng)情況，判斷應(yīng)該將透鏡調(diào)高還是調(diào)低。

有一些實(shí)驗(yàn)如果實(shí)驗(yàn)者操作不當(dāng)，可能將實(shí)驗(yàn)儀器損壞，這樣我們就將這些實(shí)驗(yàn)的操作制作成錄像，將正確的操作過程演示給學(xué)生，以錄像的形式進(jìn)行演示比教師課堂上現(xiàn)場演示效果要好。因?yàn)楝F(xiàn)場演示只有站在老師旁邊的學(xué)生能看到，站在后面的學(xué)生往往看不清楚，對(duì)于一些光學(xué)現(xiàn)象只有在鏡筒里才能看到，所以課堂上能直接看到現(xiàn)象的學(xué)生就更少了。另外，用教學(xué)錄像的方法可以重復(fù)多次播放，省去老師重復(fù)演示及講解的時(shí)間。

三、用多媒體課件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)

我校物理實(shí)驗(yàn)中心的教學(xué)對(duì)象為全校理工科學(xué)生。教學(xué)內(nèi)容分為力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)及近代物理實(shí)驗(yàn)等30多個(gè)題目。隨著科技的進(jìn)步及學(xué)生實(shí)際專業(yè)的需要，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)題目也在不斷的更新，我們每年都補(bǔ)充一些新的實(shí)驗(yàn)題目，比如近幾年我們就增加了偏光顯微鏡的組裝、全息照相技術(shù)、阿貝成像及空間濾波技術(shù)、超聲波的應(yīng)用、沖擊法測量電阻、色度實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容。由于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)及具體實(shí)驗(yàn)條件的限制，有一些實(shí)驗(yàn)仍然不可能具體實(shí)施，這樣的一些實(shí)驗(yàn)我們制作成虛擬實(shí)驗(yàn)，供學(xué)生在電腦上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)操作，這樣既擴(kuò)充了實(shí)驗(yàn)的題目，又節(jié)省了實(shí)驗(yàn)的經(jīng)費(fèi)[3]。

四、學(xué)生的選課及成績?cè)u(píng)定等都通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行

我校開通校園網(wǎng)之后，全校1600多名學(xué)生所有的物理實(shí)驗(yàn)選課都可以在網(wǎng)上進(jìn)行。教師的成績錄人，學(xué)生的成績查詢，學(xué)生與教師的交流也可以在網(wǎng)上進(jìn)行。通過多媒體縮短了教師與學(xué)生之間的距離，而且還給了學(xué)生極大的選課自由度，學(xué)生可以根據(jù)自己的空余時(shí)間確定上課時(shí)間，選擇上課題目。如果與其他課程有沖突還可以提前改選或退選實(shí)驗(yàn)。我們寒假及暑假的實(shí)驗(yàn)室開放，又為學(xué)生提供了利用實(shí)驗(yàn)資源的機(jī)會(huì)，學(xué)生可以在校園網(wǎng)上查到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)介紹，提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用物理實(shí)驗(yàn)室的電腦系統(tǒng)，可以上網(wǎng)查到與實(shí)驗(yàn)或?qū)W生的專業(yè)相關(guān)的資料，方便了學(xué)生的學(xué)習(xí)，將學(xué)生的學(xué)習(xí)從課堂延伸的課外[3-5]。

根據(jù)我們的教學(xué)實(shí)踐，現(xiàn)就運(yùn)用多媒體技術(shù)輔助物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)訓(xùn)練應(yīng)注意的問題談些看法[2,6-9]。

五、多媒體技術(shù)的合理選擇

1.在使用內(nèi)容上，應(yīng)根據(jù)教學(xué)場景合理使用

運(yùn)用多媒體技術(shù)輔助實(shí)踐教學(xué)，首先要熟悉實(shí)驗(yàn)教材，明確教學(xué)目的和重點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)教學(xué)情況以及學(xué)生的實(shí)際知識(shí)儲(chǔ)備情況，有針對(duì)性、有目的性地選擇需要制作成多媒體課件的內(nèi)容，合理運(yùn)用多媒體技術(shù)。如果對(duì)教學(xué)內(nèi)容不加任何選擇地編輯運(yùn)用，不僅內(nèi)容太多，制作難度大，運(yùn)用效果差；而且易給學(xué)生感覺內(nèi)容及教學(xué)方式缺乏新鮮感，失去多媒體優(yōu)點(diǎn)，達(dá)不到教學(xué)目的。因此，什么內(nèi)容最需運(yùn)用，什么內(nèi)容可以少用甚至不用多媒體技術(shù)，需要教師下一番工夫，在充分了解學(xué)生心理特點(diǎn)、實(shí)際知識(shí)儲(chǔ)備以及學(xué)習(xí)方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的選擇。

2.在運(yùn)用方式上，應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用

運(yùn)用多媒體技術(shù)，要結(jié)合本校的實(shí)際教學(xué)條件確立好多媒體的表現(xiàn)方式，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容選擇一個(gè)既理想實(shí)用，又說明問題的多媒體表現(xiàn)方法和形式。我們主要運(yùn)用的是把上課的內(nèi)容制作成PPT課件、Flash動(dòng)畫以及播放相關(guān)的教學(xué)錄像等形式。對(duì)于在實(shí)驗(yàn)課堂上引入物理背景，擴(kuò)充物理知識(shí)可以采用PPT課件或觀看教學(xué)錄像的形式，對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作的難點(diǎn)重點(diǎn)可以采用制作成Flash動(dòng)畫的形式，這樣使學(xué)生在獲取知識(shí)時(shí)更具靈活性、針對(duì)性和主動(dòng)性，教學(xué)效果也會(huì)更好。

3.正確的選擇運(yùn)用時(shí)機(jī)

多媒體技術(shù)的運(yùn)用時(shí)機(jī)是有針對(duì)性的，如果把握不當(dāng)，就會(huì)削弱教學(xué)效果，浪費(fèi)教學(xué)時(shí)間。因此，結(jié)合訓(xùn)練內(nèi)容為學(xué)生合理地把握運(yùn)用多媒體技術(shù)的教學(xué)時(shí)機(jī)，是一門很值得研究的學(xué)問。應(yīng)該針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的心理狀態(tài)，把握好利用傳統(tǒng)教學(xué)方法的講解與利用多媒體技術(shù)教學(xué)的時(shí)機(jī)，十分必要。多媒體技術(shù)的運(yùn)用要安排在學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)之后，教師在課堂講解時(shí)根據(jù)情況合理的引入，引入多媒體后要求使教學(xué)內(nèi)容更加形象直觀、教師與學(xué)生的交互性強(qiáng)更強(qiáng)，不能不加選擇的整堂課隨意運(yùn)用，在需要板書地方，還是要求教師在黑板上親自書寫，這樣教學(xué)效果才更好。

總之，根據(jù)我們的教學(xué)實(shí)踐，在物理實(shí)驗(yàn)的課堂中合理使用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，不僅促進(jìn)了教學(xué)手段的變革，同時(shí)還使得實(shí)踐類課程的教學(xué)方法更加靈活，課堂教學(xué)內(nèi)容更加豐富，引入多媒體后的物理實(shí)驗(yàn)課堂，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性更高，進(jìn)而全面提高了教育教學(xué)的質(zhì)量。

[1] 劉映棟.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程(第2版)[M].南京:東南大學(xué)出版社， 2002.

[2] 周惟公.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M].北京:高等教育出版社，2009.

[3] 樊振軍，周惟公，張自力，等.也談文科物理課的開設(shè)[J].中國地質(zhì)教育， 2008，(2):96-98.

[4] 樊振軍，周惟公，郝會(huì)穎.關(guān)于物理實(shí)驗(yàn)課改革的探討[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)， 2008，(3):38-39.

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Application of Multimedia Technology in Physical Experiment Teaching

FAN Zhen-Jun, HAO Hui-Ying, ZHENG Zhi-Yuan, FENG Juan, ZHANG Zi-Li
China University of Geosciences, Beijing 100083, China

The paper is about the states of the application of the multimedia technology in physical experiment teaching according to the teaching practice in our university.According to the practice situation, we produce how to reasonably use the multimedia teaching technology.

multimedia teaching; physical experiment; teaching mode

G642

A

1006-9372 (2011）02-0099-04

2011-03-28；

2011-05-13。

樊振軍，女，講師，主要從事物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)與研究工作。