桑建棟

摘 要：物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。通過實驗?zāi)芴岣邔W(xué)生實踐能力，也是探索物理規(guī)律的重要途徑，因此，實驗教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的重點和難點。但傳統(tǒng)的課堂實驗受客觀條件的限制，有些實驗效果不夠理想，所以在物理實驗教學(xué)中，借用集各種信息傳輸手段為一體的多媒體信息技術(shù)手段，從多方面使教學(xué)更加便捷、形象和直觀。由此也拓寬了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的視野、激發(fā)了學(xué)生的興趣，便于學(xué)生接受、理解和掌握。從而優(yōu)化了實驗教學(xué)過程，提高了物理實驗效果。

關(guān)鍵詞：多媒體;實驗教學(xué);演示實驗;模擬實驗;形象化

物理學(xué)是一門以觀察和實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗教學(xué)是物理課堂教學(xué)的重點和關(guān)鍵，直接影響課堂教學(xué)質(zhì)量。它對學(xué)生分析、研究物理概念和規(guī)律，學(xué)習(xí)探索未知世界的方法，起著積極的作用。但有時演示實驗因?qū)嶒灜h(huán)境、器材本身的局限性，無法直接讓全班學(xué)生都觀察清楚實驗的操作過程及實驗現(xiàn)象，甚至有些實驗無法在課堂中完成，致使實驗的科學(xué)性、直觀性、探索性和操作性等特點在教學(xué)中都未能真正體現(xiàn)，從而使現(xiàn)有的物理實驗在物理教學(xué)中具有一定的局限性。如果能適時、恰當(dāng)?shù)剡\用電教媒體對演示實驗加以改進(jìn)、完善或模擬，正好可以克服這些實驗條件的限制，既達(dá)到通過實驗突破重難點的目的，又優(yōu)化了課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，提高了實驗教學(xué)質(zhì)量，從而達(dá)到預(yù)期的效果。那么如何才能讓多媒體信息技術(shù)優(yōu)化物理演示實驗教學(xué)呢？本人就結(jié)合平時的實驗教學(xué)談?wù)剛€人淺要的看法。

一、借多媒體“呈現(xiàn)奇景”之慧眼，激發(fā)學(xué)生參與興趣

正可謂“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”，所以興趣是學(xué)生最好的老師，是能激發(fā)學(xué)生好奇心和求知欲，從而促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力。因此，在物理實驗教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相吻合的教學(xué)情境，可以充分地激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望，使他們的學(xué)習(xí)變得輕松愉快，進(jìn)而收到很好的教學(xué)效果。要實現(xiàn)這一點，就必須在枯燥無味的傳統(tǒng)實驗中靈活運用多媒體信息技術(shù)輔助實驗教學(xué)。比如：在探究實驗《力的合成與分解》前，用視頻展示帆船或沖浪的人迎風(fēng)前進(jìn)的情景讓學(xué)生產(chǎn)生疑問：在沒有其他驅(qū)動力下，為什么物體可以逆風(fēng)而上呢？應(yīng)該是順風(fēng)而下才是呀？又如：在探究《碰撞中的動量守恒》時展示丁俊輝在斯諾克世錦賽中高超的臺球技術(shù)，讓學(xué)生對觀看中發(fā)現(xiàn)球與球之間的碰撞類型和碰后所發(fā)生的驚險、奇特現(xiàn)象產(chǎn)生設(shè)疑，如：為什么他可以做到一個球與另個球相碰使被撞的球運動方向發(fā)生偏移且恰到好處，有時又能做到去碰撞的球可以在到球袋邊緣時的同時碰后又達(dá)到瞬間靜止等等。這些現(xiàn)象中到底包含那些規(guī)律呢？有沒有什么技巧呢？這樣可以通過神奇而又非常貼近生活的物理現(xiàn)象提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生帶著強(qiáng)烈的求知欲去展開探究活動，從而有助于高質(zhì)量的達(dá)到實驗的教學(xué)目標(biāo)。

二、借多媒體“現(xiàn)場直播”之慧眼，增強(qiáng)實驗演示效果

在物理實驗教學(xué)中，經(jīng)常會碰到有些儀器可見度小，導(dǎo)致演示實驗效果差。如：在探究力的合成與分解;游標(biāo)卡尺、螺旋測微器測長度;測定電源電動勢和內(nèi)阻等實驗中碰到彈簧秤、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、安培表、伏特表等的原理、使用方法和讀數(shù)時，就算能保證每位學(xué)生手中都有這些儀器，但由于這些儀器刻度比較小，有的甚至很小，如：螺旋測微器中的刻度線和數(shù)字。這樣導(dǎo)致教師不論是講解還是示范都會力不從心，最多也是讓一兩個學(xué)生在講臺處讀出，至于操作的過程和讀數(shù)的正確與否，下面的學(xué)生是很難看出，同時也很難有互動過程，最終實驗的效果可想而知就不是很好。又如：有些實驗只能在講臺等平面上做，可見度差，從而受到極大的限制，不利于學(xué)生觀察掌握。如：演示水波的干涉和衍射現(xiàn)象中，一般為了達(dá)到好的效果往往利用水槽中產(chǎn)生的兩列相干波進(jìn)行演示，如果學(xué)生不走近講臺根本無法看清這一現(xiàn)象，當(dāng)然更無法實施教師結(jié)合此現(xiàn)象所展開的一系列教學(xué)活動。若將這些實驗利用投影儀把演示、測量、讀數(shù)、分析等現(xiàn)象投到屏幕上，就能使全班同學(xué)都看清這一“直播”過程。當(dāng)然，在此也可以利用實驗的視頻投到屏幕上來演示，雖然沒有現(xiàn)場演示效果好，但也總比雖有現(xiàn)場演示，卻無法讓學(xué)生難以觀察和分析的好。因此利用實物投影儀或幻燈機(jī)等電教媒體的放大和現(xiàn)場“直播”作用，能讓全體學(xué)生都能夠詳細(xì)、全面觀察到教師的具體操作和分析過程，不至于“霧里看花，不知所云”，從而極大地彌補了實驗的不足，增強(qiáng)了實驗演示效果。

三、借多媒體“模擬現(xiàn)實”之慧眼，虛擬盡顯萬物規(guī)律

物理學(xué)中所研究的物體和現(xiàn)象的范圍非常之廣，所以在課堂實驗上無法演示一些宏觀的、微觀的、極快的、極慢的、隱蔽的、局限性的等各方面影響而難以實現(xiàn)或?qū)嵨镅菔拘Ч焕硐氲奈锢韺嶒灒ㄟ^模擬實驗可以有效的突破時空的束縛，進(jìn)行靈活地放大或縮小物理場景，同時又達(dá)到生動逼真的演示實驗效果，使學(xué)生通過模擬實驗對物理現(xiàn)象和規(guī)律的認(rèn)識得到加強(qiáng)、理解也更為透徹。

在宏觀領(lǐng)域如：萬有引力讓天體做近似圓周運動的天文現(xiàn)象;天體間的紅移現(xiàn)象;月相的變化;人造衛(wèi)星的發(fā)射和運行;宇宙的產(chǎn)生和演化等等。如：在講萬有引力定律時講到變軌問題，可以用多媒體動畫結(jié)合實際航天活動，展示嫦娥一號運行和多次變軌的FLASH視頻，既結(jié)合了人文和科技，又在美感中便捷的通過觀察和分析去理解和掌握相關(guān)的天體運行知識。讓學(xué)生通過天體間的相互作用和相互聯(lián)系把萬有引力定律和圓周運動等相關(guān)規(guī)律深刻而牢固的掌握。

在微觀領(lǐng)域，也可以用模擬實驗顯示帶電粒子在電場、磁場中的運動;α粒子散射現(xiàn)象;核裂變和聚變的反應(yīng)過程;電子能級的躍遷;正負(fù)電子的碰撞;粒子的波動性等實驗，這樣通過課件動畫模擬實驗內(nèi)容，將一些微觀中平時難以做到和觀察到的物理實驗，通過模擬實驗展示出來，拓展了學(xué)生更大的視野，讓學(xué)生對物理現(xiàn)象的了解和規(guī)律的掌握有了更好的效果。

在日常生活中的模擬演示實驗會更多，如：模擬自行車在運動中前后輪的摩擦力;生活中的共振現(xiàn)象;彈簧振子模型;單擺模型等等。如：在學(xué)習(xí)傳感器這一下中要分析電飯煲加熱和保溫功能的過程和原理以及電熨斗加熱和調(diào)溫功能的過程和原理，可以利用多媒體動態(tài)展示其內(nèi)在的奧秘，而不一定要提供實物并拆開加以探究和講解。在探究自由落體運動時雖然可以用牛頓管來演示物體下落快慢影響的因素，但下落過程太快，以至在探究相同時間里物體下落的距離的規(guī)律是怎樣變化就很難用課堂實驗演示，而利用模擬實驗就可以很好的把物體在間隔相同時間內(nèi)下落時所在的位置模擬拍照過程把它拍下來，讓學(xué)生很“悠然”的觀察其在運動過程中的規(guī)律。

四、借多媒體“化繁為簡”之慧眼，使抽象內(nèi)容形象化

物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和運動規(guī)律的科學(xué)。在物理實驗教學(xué)中有很多難理解、很抽象的概念和規(guī)律，如力的合成中合力大小方向的變化規(guī)律;重力場、電場、磁場概念;磁化現(xiàn)象;靜電感應(yīng)現(xiàn)象;布朗運動;多譜勒現(xiàn)象;干涉、衍射現(xiàn)象;波動圖象;振動圖象;康普頓效應(yīng);光電效應(yīng)等等，若只是教師一味的語言講解和分析是很難講清楚的，因為這些概念、規(guī)律既抽象，又難以描述，而現(xiàn)場實驗又很難實現(xiàn)，導(dǎo)致學(xué)生也難以形成形象化、具體化的模型來理解和掌握，可想而知最終影響教學(xué)效果。若能模擬相應(yīng)的內(nèi)容，利用物理課件輔助教學(xué)，則很大程度上可以幫助學(xué)生直觀而形象地理解概念和規(guī)律，從而有效的達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。如電磁感應(yīng)現(xiàn)象實驗、自感現(xiàn)象實驗等雖然可以通過演示實驗可以讓學(xué)生觀察到現(xiàn)象，但其實只是看到了最終的現(xiàn)象，至于為什么會產(chǎn)生這個現(xiàn)象就很難得知，內(nèi)在的規(guī)律就更難掌握了。此時可用計算機(jī)教學(xué)軟件模擬演示實驗，利用磁感應(yīng)線的動態(tài)變化把無形的磁場變化體現(xiàn)，同時結(jié)合楞次定律把產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向表現(xiàn)出來等，這樣讓各物理量的變化情況利用圖片或動畫的形式顯現(xiàn)出來，使學(xué)生目睹其微觀過程，獲得第一手的感性材料，進(jìn)而又加深對實驗現(xiàn)象、把抽象的內(nèi)在變化規(guī)律變?yōu)樾蜗蟮淖兓^程。又如波動圖象中波峰、波谷，振幅、波長等概念及波速方向?qū)Σㄐ蔚挠绊懙鹊冗@一系列的概念和規(guī)律很難讓學(xué)生理解，更難理解每個質(zhì)點的變化對波形的影響，雖然可以用綢帶波動或扇子舞的波動變化來說明和闡述，但一般也只是停留在一般的感性現(xiàn)象上，對于波動變化中每個質(zhì)點的變化規(guī)律和對波形的影響很難具體化。而利用動畫模擬演示實驗可以很好的觀察到各個質(zhì)點在同一時刻的狀態(tài)及在不同時刻的狀態(tài)對波的影響，使學(xué)生把難以觀察內(nèi)在規(guī)律變化的現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗蠡途唧w化的變化規(guī)律現(xiàn)象。

總之，在物理實驗教學(xué)中，特別是在演示實驗教學(xué)中，由于各方面的因素而導(dǎo)致演示效果不理想或難以實現(xiàn)演示都可以充分運用現(xiàn)代多媒體信息技術(shù)這一工具。借助她獨特的“視角”，用它的“慧眼”來彌補傳統(tǒng)實驗教學(xué)的先天不足。當(dāng)然，除了以上所談的作用外，其實還有很多的作用效果未在此一一闡明，相信隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展和實驗教學(xué)的不斷優(yōu)化會有更多方面用到實驗教學(xué)上。因此，通過多媒體輔助物理實驗教學(xué)，讓學(xué)生借助多媒體的“慧眼”，在生動、形象又輕松、愉悅的多彩世界中拓寬學(xué)生的眼界和思維，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)求知欲和探索精神，增加互動性和實效性，從而有效地培養(yǎng)學(xué)生的各種能力，高效的達(dá)到實驗教學(xué)的目標(biāo)。不過應(yīng)該清楚一點，雖然借助多媒體對實驗教學(xué)有很多的裨益，但畢竟是輔助教學(xué)，而不能本末倒置用電教媒體完全代替演示實驗，否則一些動手技能和技巧及相關(guān)能力得不到切實的培養(yǎng)。其實從某一方面說來，不論是傳統(tǒng)實驗教學(xué)還是多媒體實驗教學(xué)沒有那個絕對好那個是絕對壞的，正可謂“法無優(yōu)劣，契機(jī)者妙”，如果兩者有機(jī)結(jié)合，相輔相成，相信對實驗教學(xué)的效果會更上一層樓，也能更高效的達(dá)到素質(zhì)教育的目標(biāo)——提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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