試談多媒體技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)的整合

楊銳勝

(汕頭市澄海區(qū)澄海中學(xué) 廣東 汕頭 515800)

實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)中的基礎(chǔ)，然而教材中有部分實(shí)驗(yàn)因條件限制，無法用實(shí)驗(yàn)直接演示或演示效果不明顯，導(dǎo)致教學(xué)困難.借助多媒體手段來輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)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.下面，筆者結(jié)合物理教學(xué)實(shí)踐并借鑒他人的經(jīng)驗(yàn)和研究成果，就多媒體技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，談一些個(gè)人看法.

1 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)引進(jìn)多媒體的必要性及其優(yōu)勢(shì)

新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位得到了進(jìn)一步的提升，更加重視實(shí)驗(yàn)探究.然而由于受到某些條件的限制，一些實(shí)驗(yàn)成為教學(xué)的難點(diǎn);同時(shí)也是學(xué)生的學(xué)習(xí)難題，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)不理想.因此，筆者認(rèn)為有必要找出實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所存在的問題，并采取更有效的教學(xué)方式來提高教學(xué)效果.

1.1 物理實(shí)驗(yàn)本身特點(diǎn)導(dǎo)致教與學(xué)的困難

一些實(shí)驗(yàn)因具有危害性或受空間及實(shí)驗(yàn)條件的限制而無法在課堂演示，學(xué)生得不到感性認(rèn)識(shí)，并受知識(shí)水平、生活環(huán)境等方面的限制，很難想象出物理過程.例如：電源短路、人身觸電等由于有極大危害性不宜在課堂直接實(shí)驗(yàn)，核反應(yīng)、低溫超導(dǎo)、衛(wèi)星發(fā)射等由于無設(shè)備而無法演示，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，靜電的幾個(gè)應(yīng)用因條件不具備而無法在課堂上演示，縱波與橫波的傳播過程、波的疊加和干涉等實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)條件不易控制或存在某種干擾而很難把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象演示清晰等.

對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)的教學(xué)手段只能采用掛圖、模型式復(fù)合幻燈片來輔助教學(xué).若利用相關(guān)的多媒體軟件將實(shí)驗(yàn)制作成仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑒t可以突破時(shí)間、空間的束縛和實(shí)驗(yàn)條件的限制.通過仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M演示，變靜態(tài)為動(dòng)態(tài)，變二維平面圖像為三維立體圖像，使呆板變得生動(dòng)化，使抽象變得具體化，深入淺出地讓學(xué)生感知跨越時(shí)空，突破傳統(tǒng)思維障礙，提高學(xué)生的認(rèn)知能力.

一些肉眼觀察不到的微觀現(xiàn)象，如:布朗運(yùn)動(dòng)，電磁振蕩過程中電流方向的改變,電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能之間的相互轉(zhuǎn)化,電磁感應(yīng)中磁通量的變化，一些稍縱即逝的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變化等.

對(duì)此類實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，如果引進(jìn)多媒體技術(shù)來輔助教學(xué)，可以把微觀現(xiàn)象放大，把隱藏的因素顯露，把短暫的過程延長(zhǎng)，把瞬間即逝的現(xiàn)象定格；化無形為有形，化抽象為形象，降低學(xué)生的理解難度.

一些實(shí)驗(yàn)雖然能夠在課堂中演示或進(jìn)行學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，但受到環(huán)境條件或設(shè)備規(guī)格的限制，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可見度不高.例如：力學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)游標(biāo)卡尺、彈簧測(cè)力計(jì)等測(cè)量工具的讀數(shù)和電學(xué)實(shí)驗(yàn)各種儀表的讀數(shù)等等；教師在演示時(shí)，往往只有前排的學(xué)生能夠觀察清楚，對(duì)后排的學(xué)生效果很差.看不見實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又怎么能喚起學(xué)生的注意、引起學(xué)生的好奇和激發(fā)學(xué)生的興趣呢？這種情況下，經(jīng)常是教師在講臺(tái)上自導(dǎo)自演，而學(xué)生在下面收獲不均.如果教師采用動(dòng)畫或仿真模型把實(shí)驗(yàn)在大屏幕顯示出來，就可以讓后排的學(xué)生看清實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，吸引學(xué)生注意力，提高教學(xué)質(zhì)量.

1.2 因?qū)嶒?yàn)設(shè)備落后或缺乏而導(dǎo)致無法開展實(shí)驗(yàn)

一些教學(xué)條件較差的學(xué)校，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地得不到保障，實(shí)驗(yàn)儀器陳舊、規(guī)格很不統(tǒng)一、誤差偏大，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果與理論結(jié)果相差甚遠(yuǎn)，無法保證完成基本實(shí)驗(yàn)要求.一些學(xué)校由于儀器配備不齊而無法開展學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，特別是新教材中提到的數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室和傳感器等，更是如此.這些情況在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的地區(qū)很普遍的；“黑板上做實(shí)驗(yàn)”、“紙面上談實(shí)驗(yàn)”的現(xiàn)象比比皆是.筆者兩年前曾做過一項(xiàng)調(diào)查，有26.71%的學(xué)生希望獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，有63.58%的學(xué)生希望分組完成實(shí)驗(yàn)，有4.40%的學(xué)生希望教師演示，自己不做實(shí)驗(yàn)，有3.95%認(rèn)為教師講解一下就可以了，還有1.37%選擇了其他.由此可見，學(xué)生對(duì)于動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)還是比較渴望的.如果用多媒體仿真實(shí)驗(yàn)來演示，或者播放視頻讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，則可在一定程度上減輕由實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊或欠缺所造成的影響.

1.3 學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課熱情不高

據(jù)筆者調(diào)查，53.08%的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)很感興趣，會(huì)主動(dòng)認(rèn)真完成；41.67%的學(xué)生雖然對(duì)實(shí)驗(yàn)不感興趣，但會(huì)按要求完成；5.25%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)很難，不感興趣.由此可見，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的熱情并不高.許多教師都有這樣的親身體會(huì)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里的課堂紀(jì)律不如在教室里.有相當(dāng)一部分學(xué)生只是應(yīng)付式地完成任務(wù)，按照教材中的步驟“照方抓藥”地記錄數(shù)據(jù)，甚至是抄襲或修改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以滿足理論的要求，缺乏深入地思考和探究，使得實(shí)驗(yàn)課變得枯燥無味.同時(shí)有部分學(xué)生課前沒有預(yù)習(xí)，而教師演示講解時(shí)，在后排的同學(xué)經(jīng)常無法清晰觀察到操作過程，導(dǎo)致部分學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器使用不當(dāng)或操作步驟錯(cuò)誤.如果教師在演示時(shí)，采用投影儀把實(shí)驗(yàn)操作放大顯示在大屏幕上，就可以吸引學(xué)生的注意力，優(yōu)化課堂紀(jì)律和氣氛.同時(shí)也可以把注意事項(xiàng)和實(shí)驗(yàn)要求用課件顯示在屏幕上提醒學(xué)生，節(jié)省板書時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)講解效率和教學(xué)質(zhì)量.

1.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理繁瑣影響教學(xué)效率

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理是學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作后的一個(gè)重要步驟.學(xué)生應(yīng)對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，作出合理的結(jié)論，從而培養(yǎng)了學(xué)生分析解決問題的能力.長(zhǎng)期以來，高中物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)是手工處理的.一些實(shí)驗(yàn)由于數(shù)據(jù)處理比較繁瑣、費(fèi)時(shí)，重復(fù)性勞動(dòng)多，學(xué)生往往敷衍了事，得不到科學(xué)的訓(xùn)練，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)所要求的目的.有的教師在課堂上演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，從測(cè)量數(shù)據(jù)到處理數(shù)據(jù)得出結(jié)論所花費(fèi)的時(shí)間太長(zhǎng)，影響了教學(xué)效率，導(dǎo)致無法完成教學(xué)任務(wù).如果使用計(jì)算機(jī)來處理數(shù)據(jù)，則快速準(zhǔn)確.例如，在探究自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶來記錄重物的落體運(yùn)動(dòng)，然后要對(duì)紙帶進(jìn)行處理，這時(shí)可以使用Excel來處理數(shù)據(jù).課前先在Excel中設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)要記錄數(shù)據(jù)的相關(guān)表格和圖表，在課堂做實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要把測(cè)量出的數(shù)據(jù)輸入到Excel表格中，就可以迅速、準(zhǔn)確而直觀地把實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示到大屏幕上.

1.5 實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)

教學(xué)中，我們經(jīng)常要對(duì)前后不同時(shí)期學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行比較、歸納、概括、總結(jié)，特別是復(fù)習(xí)的時(shí)候.例如要復(fù)習(xí)各種實(shí)驗(yàn)的不同方法時(shí)，若重做實(shí)驗(yàn)，不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且無新鮮感.而借助多媒體能靈活地展示、逼真地摸仿、生動(dòng)地再現(xiàn)其物理過程，借助多媒體強(qiáng)大的聲音、圖像、動(dòng)畫再現(xiàn)功能，對(duì)學(xué)過的知識(shí)重新梳理、重組和整合的演示，可喚起學(xué)生的回憶.同時(shí)，動(dòng)畫、視頻和仿真實(shí)驗(yàn)軟件可以用于學(xué)生家庭電腦，對(duì)學(xué)生的課外復(fù)習(xí)也起到一定的幫助作用.

2 存在的問題

信息技術(shù)的發(fā)展及其在教育中的應(yīng)用，給教學(xué)帶來了很多便利，使用多媒體技術(shù)輔助教學(xué)的情況越來越普遍.但是這種技術(shù)并不是萬能的,在發(fā)揮它優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也要注意一些存在的問題.

2.1 過度依賴多媒體

對(duì)于“信息技術(shù)與課程整合”，有一部分教師沒有真正理解其涵義.由于有些演示實(shí)驗(yàn)用多媒體相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，教師為了“省事”，就直接把實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)推論等都用課件演示一下，就算完成了教學(xué)任務(wù).學(xué)生也為了“省事”，直接看一下多媒體課件的演示和用鼠標(biāo)拖動(dòng)幾下實(shí)驗(yàn)設(shè)備就認(rèn)為會(huì)了.由于長(zhǎng)期缺乏動(dòng)手操作，出現(xiàn)了學(xué)生只會(huì)“紙上談兵”的現(xiàn)象，而不能真正通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)去理解實(shí)驗(yàn)所蘊(yùn)含的物理現(xiàn)象及本質(zhì)，與過去的“黑板實(shí)驗(yàn)”如出一轍.因此，在進(jìn)行信息技術(shù)課程整合時(shí)，應(yīng)該把握好立足點(diǎn).是借助多媒體技術(shù)來輔助教學(xué)，而不是利用多媒體來代替教師教學(xué).再好的多媒體也不能完全替代真正的物理實(shí)驗(yàn).多媒體演示只是一種手段，而不是實(shí)驗(yàn)本身.要使學(xué)生真正掌握物理知識(shí)，一定要讓學(xué)生參與操作和觀察實(shí)驗(yàn)，使之從真實(shí)的感受中建構(gòu)物理知識(shí).

2.2 教師信息技術(shù)一般課件開發(fā)能力不高

從調(diào)查數(shù)據(jù)看，大部分教師的信息技術(shù)水平一般，所制作課件多處于初級(jí)階段.筆者兩年前在深圳某中學(xué)進(jìn)行教育實(shí)習(xí)期間，曾與實(shí)習(xí)隊(duì)友對(duì)該校的教師信息技術(shù)水平作了調(diào)查.由于深圳經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，信息技術(shù)與課程整合起步較早，那里的教師的信息技術(shù)的平均水平要比其他地區(qū)教師的平均水平高.下面是筆者在實(shí)習(xí)期間的調(diào)查數(shù)據(jù).

(1)基本能熟悉電腦基本操作和辦公軟件的使用.如對(duì)文件進(jìn)行復(fù)制、移動(dòng)、刪除和重命名的有97.62%的教師知道如何操作.92.86%的教師知道文件的壓縮和解壓.絕大多數(shù)教師能夠熟練使用Office辦公軟件，使用Word寫文章并做簡(jiǎn)單格式排版的更是高達(dá)100%，能夠使用PowerPoint制作簡(jiǎn)單課件的也達(dá)到97.62%.另有90.48%懂得如何使用Excel來統(tǒng)計(jì)學(xué)生成績(jī)的教師.對(duì)于安裝、卸載常用軟件和安裝操作系統(tǒng)等方面有78.57%和61.9%的教師會(huì)操作.

(2)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)軟件高級(jí)應(yīng)用及開發(fā)技能的只有少數(shù)教師掌握.雖然有97.62%和90.45%的教師懂得如何下載網(wǎng)頁上的文字、圖片和下載網(wǎng)上的聲音到自己的電腦上，但對(duì)于網(wǎng)絡(luò)一些常見的工具或者一些需要借助其他工具才能夠獲取到的資源，則不是很多的教師知道應(yīng)該怎樣獲取.例如會(huì)下載網(wǎng)上的flash動(dòng)畫的只有81%,會(huì)下載網(wǎng)上的電影的只有71.43%,會(huì)使用網(wǎng)際快車或網(wǎng)絡(luò)螞蟻或迅雷等下載工具的只有71.43%.而對(duì)于圖片的基本操作，使用圖片處理工具修改圖片的只有57.14%的教師掌握，會(huì)使用軟件處理視音頻的只有35.71%.另外只有35.71%的教師基本掌握制作簡(jiǎn)單網(wǎng)頁的技能.

由于教師信息技術(shù)水平有限，對(duì)其進(jìn)行一些開發(fā)設(shè)計(jì)以及課件開發(fā)制作的互動(dòng)性造成很大影響，限制了教師們做出來的課件的互動(dòng)性以及課堂趣味性，使得課件的功能沒能夠充分發(fā)揮.從調(diào)查中了解到，教師獲取多媒體資源的途徑主要來自教輔書籍、同事共享和網(wǎng)上下載，自主開發(fā)的比較少;大多是對(duì)別人的課件加工修改，或者是直接使用，利用成品課件可能使教師失去自己的教學(xué)風(fēng)格，并使教學(xué)設(shè)計(jì)與學(xué)生知識(shí)水平不符.

2.3 素材資源整合不合理使用不方便

隨著人們對(duì)信息技術(shù)的重視，教學(xué)資源越來越豐富，有很多地區(qū)也建立了信息資源庫，利用網(wǎng)絡(luò)共享多媒體資源.但也存在著一些因素(圖1)妨礙教師利用信息技術(shù)輔助教學(xué).從圖2可見，教師在利用信息技術(shù)的過程中遇到比較多的問題和困難是如何才能夠找到合適的資源.網(wǎng)絡(luò)搜索引擎技術(shù)的發(fā)展，為人們檢索信息提供了便利，但常常搜索出來的是一些零零散散的課件或教案分布在很多教學(xué)網(wǎng)站上，這些課件或教案沒有歸類，而且優(yōu)秀的免費(fèi)資源比較少.優(yōu)秀的素材資源，一般都要收費(fèi)或者是需要通過一定的權(quán)限之后才能下載，對(duì)教師找尋合適的教學(xué)素材造成很大的不便.因此筆者建議相關(guān)的信息資源庫能夠采用更合理的形式呈現(xiàn)和共享資源，使教師在使用資源庫過程中更加方便快捷.根據(jù)調(diào)查，提議按照教學(xué)專題/ 主題的形式來組織和提議按照學(xué)科教材目錄來組織的都各自占了33.33%；提倡按照資源分類標(biāo)準(zhǔn)來組織的有21.43%；而提議按照學(xué)科知識(shí)點(diǎn)來組織資源的有11.91%.

圖1 學(xué)生使用的意愿

圖2 希望信息化教學(xué)資源以何種分類形式呈現(xiàn)

2.4 部分課件設(shè)計(jì)不合理

有一些配套的課件和實(shí)驗(yàn)仿真軟件等素材并不是由物理教師而是由計(jì)算機(jī)專業(yè)人員設(shè)計(jì)和制作.由于他們對(duì)物理教學(xué)理解不深，課件有時(shí)不規(guī)范，甚至出現(xiàn)概念錯(cuò)誤.其次有些課件為了追求動(dòng)畫效果和吸引學(xué)生的注意力，將課件做得五顏六色，并插入一些與教學(xué)內(nèi)容無關(guān)的音樂和畫面;雖然能暫時(shí)吸引學(xué)生的注意力，但卻脫離了物理學(xué)的科學(xué)性和嚴(yán)肅性.此外，這些課件一般都是打包成運(yùn)用程序，無法再修改.要制作出質(zhì)量高的物理課件，最好是能夠把優(yōu)秀物理教師和軟件開發(fā)能力強(qiáng)的專業(yè)人員聯(lián)合起來，共同合作，根據(jù)物理教材開發(fā)相配套的教學(xué)資料.

3 一些建議

(1)加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),加大硬件設(shè)備投入.建設(shè)多媒體教室.

(2)加強(qiáng)并不斷更新軟件教育信息資源建設(shè)和優(yōu)秀資源共享.

(3)提高教師信息技術(shù)能力、多媒體課件制作能力和軟件開發(fā)能力.

總之，利用多媒體技術(shù)輔助教學(xué)是信息技術(shù)發(fā)展所帶來的趨勢(shì).實(shí)踐也證明，合理地把多媒體技術(shù)運(yùn)用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能夠提高教學(xué)質(zhì)量，有利于學(xué)生克服認(rèn)知障礙，突破難點(diǎn)、重點(diǎn)，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性.但在實(shí)施信息技術(shù)與課程整合的過程中也存在著一些不足需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善.

參考文獻(xiàn)

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