多媒體在物理教學中的應用初探
2012-04-29 00:00:00林仕琦
中學理科園地 2012年5期
摘要：多媒體教學是教學現代化的標志，是教學改革的重要組成部分，是整體教學改革的重要途徑和突破口。多媒體技術集圖、文、聲、像于一體，組成一個交互系統。在輔助教學過程中，能夠根據教學目的和要求，把抽象的概念和內容具體形象化；把物理現象的細微變化視覺效果“最大化”；有效突破教學難點；實現物理實驗模擬，應用多媒體技術優化教學過程，提高課堂教學的容量。
關鍵詞：媒體技術；多媒體教學手段的優勢；物理教學中的應用
多媒體教學是教學現代化的標志，是教學改革的重要組成部分，是整體教學改革的重要途徑和突破口。所謂多媒體，從字面上理解就是\"多種媒體的綜合\"，具體來說就是：多媒體是指圖、文、聲、像等各種媒體的組合，使多種信息建立邏輯連接，集成一個系統且具有交互性。所謂多媒體教學是指在教學過程中運用系統科學的觀點和方法，組織多媒體信息，結合傳統的教學手段，使兩者有機結合，相輔相承，形成合理的教學結構，并參與課堂教學的全過程，以實現教學的優化。
一、多媒體教學手段的優勢
以計算機技術為基礎，綜合處理多媒體信息的技術，叫做多媒體技術。多媒體技術所包含的內容非常廣，一般說來，用計算機制作的圖、文、聲、像并茂的作品，例如，用Powerpoint制作的演講演示、用Flash制作的動畫、用Authorware或其他軟件制作的教學軟件等，都可以稱之為多媒體作品。多媒體技術集文字、聲音、動畫、圖形、圖像于一體，組成一個交互系統。在輔助教學過程中，能夠根據教學目的和要求，把抽象的概念和內容具體形象化；把物理現象的細微變化視覺效果“最大化”；具有很強的表現力和感染力，且不受時間、空間的限制。它有利于學生對教材內容的理解和掌握，使學生看得清楚，聽得真切，感受深刻，從而引起學生的情緒反應，激發學生的積極思維，調動學生學習的積極性。
多媒體教學是教學現代化的標志，是教學改革的重要組成部分。應用多媒體手段創建情景、渲染氣氛，增強學生求知的興趣。傳統教學中教學方式手段比較單一，大多數課堂僅用粉筆、黑板，靠教師一張嘴滔滔不絕地講，憑教師通過幾幅靜態的畫面幫助學生回顧、領會實驗，這樣一來，由于學生獲得的感性認識太少，從而給學生在物理規律的理解認識上產生了巨大的心理障礙，總感覺規律太抽象，摸不著邊，時間長了學生聽起來枯燥、乏味、注意力不集中，學習效率低下，束縛了學生的思維想象，結果很容易引起學生產生厭學情緒。這正是學生普遍認為物理難學的最大的原因。倘若課堂教學中合理借助于多媒體技術，則教師在教學過程中可輕松引領學生進入直觀、形象、甚至虛擬的場景，使學生猶如身臨其境，學習興趣倍增，由被動變為主動學習。
優化教學過程，提高課堂教學的容量，利用計算機多媒體技術可以做到高密度的知識傳授，大信息量的優化處理，大大提高課堂效率。多媒體技術在復習課中可以重點突出，把每一章節的知識，梳理構建知識結構框圖，復習時用投影儀投影，在短時間內系統地復習彼此相關的知識，使學生回憶快、記憶牢固，同時也解決了復習課密度大、時間不夠用的問題。特別是高中實驗的復習，平時上課做過的演示或分組實驗，時間久了，大部份學生遺忘較多，復習時又不可能每一個實驗都重新做一遍，利用多媒體技術的“復現”實現全面復習的目的，即節省時間，又能提高教學效果。凸顯多媒體技術在物理教學中的優勢。
二、多媒體技術在物理課堂教學中的應用
1.應用多媒體技術突破教學難點
在物理課堂教學中，利用多媒體技術輔助教學優點，設計恰當的輔助教學課件，可很好地突破教學中重點和難點。例如：在《摩擦力》的教學過程中，關于相對運動方向和相對運動趨勢的方向判斷，是教學的特難點，長期以來都沒有一個很有效的解決辦法，如果能通過動畫演示：（1）水平面上長板小車和小車上的矩形小物塊的相對運動或相對運動趨勢；（2）物塊放上傳送帶上的相對運動。讓學生觀察而獲得感性認識，再經過教師的進一步講解、拓展，達到掌握摩擦力方向的判斷方法，大大降低了教學難度。
利用多媒體輔助教學，還能起到事半功倍；例如動量問題對大多數學生都感覺比較難，有些題目多次講練還不能很好掌握，遇到問題就無法靈活應用，導致無法入題。
例：1920年，質子已經被發現，英國物理學家盧瑟福曾經預言：可能有一種質量與質子相近的不帶電的中性粒子存在，他把它叫中子。1930年發現，在真空條件下用α射線轟擊鈹（49Be）時，會產生一種看不見的、貫穿能力極強的不知名射線和另一種粒子。經過研究發現，這種不知名射線具有如下特點：（1）在任意方向的磁場中均不發生偏轉；（2）這種射線的速度小于光速的十分之一；（3）用它轟擊含有氫核的物質，可以把氫核打出來；用它轟擊含有氮核的物質，可以把氮核打出來。并且被打出的氫核的最大速度vH和被打出的氮核的最大速度vN之比近似等于15：2，若該射線中的粒子均具有相同的能量，與氫核和氮核碰前氫核和氮核可認為靜止，碰撞過程中沒有機械能損失，已知氫核的質量MH與氮核的質量MN之比等于1：14。試根據上面所述各種情況，通過具體分析說明該射線是不帶電的，但它不是γ射線，而是由中子組成。
本例是中子（不知名射線）和氫或氮原子核發生彈性碰撞的問題，可以通過多媒體技術用以下的物理模型來研究。如圖1所示，兩個小球A和B質量分別是ma，mb，球A靜止在光滑水平面上，球B以初速度為v0向球A運動，與A碰撞無機械能損失，求碰撞后A、B兩球的速度？
討論：（1）ma
教師講解以后，學生理解、掌握了A、B兩球碰撞后的速度特點；由于A、B碰撞模型是高中物理《動量》中的內容，例題中的問題是高中物理《原子和原子核》的內容，教學時間跨度較長，許多學生對前者記憶不深刻，看完題目后無法快速建立物理情景，把兩者有機的聯系起來，也就不會靈活應用。若設計一個動畫模擬上述四種條件下，A、B兩球的碰撞過程，讓學生感受兩球碰撞情景，記憶深刻，終身不忘，也就能靈活應用，在例題中，不知名的射線粒子相當于B球，而氫核或氮核相當于A球，很快地就能解出問題的答案，極大提高了教學效率，能起到事半功倍有效果。
2.利用多媒體技術可以彌補視覺上的不足
高中物理長度的測量中，“游標卡尺”、“螺旋測微器”、“秒表”的使用及讀數是一個“老大難”的問題，由于它在高考中的重要性，是每位學生必須要掌握的基本能力，在教學中利用計算機的放大、交互性強的特點，模擬“游標卡尺”、“螺旋測微器”、“秒表”等實驗儀器，克服了傳統教學中演示實驗操作難、可見度低、講解困難的弊端，極大地提高了課堂教學效率和質量。再如“雙縫干涉演示”實驗，讓學生觀察干涉條紋，只能一人一人地依次觀察，即費時間又費精力，現在用投影儀的攝像頭對準干涉儀的目鏡（要注意遮蓋周圍的光線），投影到大屏幕上，方便講解，又能快速實現教學目的。
3.利用多媒體技術可以使抽象的問題形象化
LC振蕩電路中振蕩電流的形成，是一個比較抽象的問題，傳統教學方法是利用掛圖和教師講解來完成，LC回路中通過線圈的電流強度、電容器極板所帶電量、兩板間的電場能、線圈中的磁場能都作周期性的變化，一般的演示實驗只能讓學生觀察到串聯在電路中的電流表指針左右擺動一次，不能觀察到電流、電壓、電場能、磁場能的具體變化特點及它們之間的關系，利用計算機動畫模擬就可以形象動態地展示出各量的變化過程，使學生看到電流、電壓、電場能、磁場能逐漸變化的規律，促使學生的思維從具體的形象思維發展到抽象的邏輯思維，能夠實現傳統教學無法達到的最理想效果。又如在《楞次定律》的教學中，在學生實驗的基礎上，用多媒體將四個實驗圖同時展現（實線表示原磁場的磁力線，虛線表示感生電流的磁力線），讓學生進行比較，很容易幫助學生通過比較得出楞次定律的結論。
4.多媒體技術模擬中學不可能做的物理實驗
著名的教育學家布魯納曾經說過：“知識的獲得是一個主動的過程，學習者不應該是信息的被動接受者，而應該是知識獲取過程的主動參與者”。今天學生親身參與的研究探索，也許正是為他明天進行各種科學研究埋下種子。物理是以實驗為基礎的一門學科，許多物理概念規律都建立在實驗基礎上。物理教學中由于學科特點在很多課中使學生能夠通過實驗大量獲得親身參與探究探索的體驗。但也有一些特別課，受時空和教學演示儀器的限制，有些規律的探索實驗不能重現，這種情況下，可通過計算機模擬實驗過程，讓學生通過觀察到的模擬實驗現象，分析得出結論和規律。例如：在運動的合成與分解中，采用Flash 軟件非常漂亮的動畫效果制作的課件小船渡河，能夠在課堂上幫助學生建立起物理情境，將實際情境形象的展現于課堂，實現了將教學現代化的教學手段突破教學難點，有利于教學效益和質量的提高。使各類物理情景能夠分別在靜態和動態的不同情景下展現給學生，既激發學生興趣，同時也大大加快理解速度。
三、多媒體技術在物理課堂教學中實現的影響因素
1.硬件、軟件是實現多媒體教學手段的保證。在多媒體技術中，學校必須配置多間多媒體教室和相應的計算機軟件，特別是課件平臺。
2.要使多媒體技術在教學上廣泛應用，教師是關鍵。中學骨干教師積累豐富的教學經驗，知道教學過程最需要什么課件，但大多不具備開發課件的實力，由于多媒體技術日新月異，中學教師知識陳舊，只能做一些簡單的幻燈片和動畫，較復雜的根本沒法完成。而成品課件開發技術成熟，但總覺得做出來的課件沒抓住要點，達不到演示的預期目標。
多媒體技術只是實現教學目的的手段，而不應是目的本身，在認識到運用多媒體技術優點時，還要注意克服其不足之處。 比如，學生長期依賴和使用多媒體，只停留在感性認識而忽略抽象、邏輯推理的訓練，會導致思維能力和想象能力的退化；特別是不能用多媒體技術代替學生要動手做的物理實驗。
