對(duì)計(jì)算機(jī)輔助高中物理教學(xué)的認(rèn)識(shí)

隨著信息時(shí)代的發(fā)展，再加上新課程改革的逐步實(shí)施，傳統(tǒng)的教學(xué)方式不再適應(yīng)目前的教學(xué)，改進(jìn)中學(xué)物理學(xué)科的教學(xué)手段已成為中學(xué)物理教師的一項(xiàng)緊迫任務(wù)。計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，為更新物理教學(xué)手段提供了便利的條件，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)也日益成為課堂教學(xué)中不可缺少的組成部分。

傳統(tǒng)的教學(xué)系統(tǒng)是由教師、學(xué)生和教材三要素組成，教學(xué)模式是以教師為中心，采用“粉筆+黑板”的形式向?qū)W生傳遞信息。這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在局限性。

1）傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中教師在黑板上書寫靜態(tài)而單一的文字和圖像，學(xué)生只有通過想象才能使圖像在大腦中產(chǎn)生動(dòng)態(tài)，但大多數(shù)的中學(xué)生很難把抽象的問題形象化，形成相應(yīng)的物理情境或物理過程。這樣的課堂教學(xué)表現(xiàn)為視覺、聽覺的單一，缺少動(dòng)態(tài)感和多樣性。再者，課堂上較長(zhǎng)的板書如例題、練習(xí)題或較長(zhǎng)的概念、規(guī)律，無形中要占用較長(zhǎng)的時(shí)間，從而或多或少地減少了課堂的容量。

2）傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)很難反映某些物理現(xiàn)象、微觀世界及比較復(fù)雜的物理過程的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，有時(shí)雖然能夠反映出來，但也不易根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行控制。比如研究平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)時(shí)，演示實(shí)驗(yàn)速度太快，學(xué)生不容易觀察清楚；再比如人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)或生活中一些典型的物理現(xiàn)象在傳統(tǒng)教學(xué)模式中無法向?qū)W生展示。這對(duì)創(chuàng)設(shè)物理教學(xué)情境而言是個(gè)很大的缺陷。

3）傳統(tǒng)的教學(xué)模式對(duì)學(xué)生的抽象思維能力、分析能力提出過高的要求，中學(xué)生只有極少數(shù)能達(dá)到這樣的要求，結(jié)果大部分學(xué)生感到物理太難學(xué)，失去學(xué)習(xí)物理的興趣，從而學(xué)習(xí)的效率較低，導(dǎo)致學(xué)習(xí)成績(jī)很差，教師也感到物理很難教。

中學(xué)生的思維活躍，精力充沛，他們的情感和興趣易隨外界環(huán)境的變化而變化。心理學(xué)研究表明：中學(xué)生好奇心很強(qiáng)，興趣廣泛，情感豐富，對(duì)新鮮事物異常敏感。從認(rèn)知規(guī)律上分析：中學(xué)生抽象邏輯思維能力日益增強(qiáng)，但具體形象思維仍然占有重要的地位。在物理教學(xué)過程中要通過形象思維促進(jìn)抽象思維的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生在時(shí)間、空間和微觀動(dòng)態(tài)上的想象力。物理學(xué)上很多知識(shí)比較抽象，對(duì)學(xué)生的抽象思維能力要求過高，使很多學(xué)生望而止步，不利于學(xué)生思維能力的提高，中學(xué)階段的物理教學(xué)有必要把一些抽象的知識(shí)形象化。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)能給學(xué)生形象、直觀的動(dòng)態(tài)圖像、視頻等信息，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的興趣，可以提高教學(xué)質(zhì)量。

心理學(xué)家曾通過大量的實(shí)驗(yàn)證實(shí)：人類獲取的信息中83%來自視覺，11%來自聽覺，3.5%來自嗅覺，1.5%來自觸覺，1%來自味覺。在記憶上，單純靠聽覺一般能記住15%，單純靠視覺一般能記住25%，如果視聽并用，其記憶率可達(dá)65%。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)通過動(dòng)畫、視頻等向?qū)W生傳遞信息，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的視覺和聽覺同時(shí)發(fā)揮作用，教學(xué)效果會(huì)更好?，F(xiàn)在腦科學(xué)研究表明：左腦主要進(jìn)行抽象思維，右腦主要進(jìn)行形象思維。傳統(tǒng)的教學(xué)模式傾向于左腦的言語和邏輯訓(xùn)練，使左腦接受了過渡的教育，而右腦接受的訓(xùn)練則嚴(yán)重不足。中學(xué)物理教學(xué)不但要培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，而且還應(yīng)促進(jìn)學(xué)生形象思維的發(fā)展。為此，物理教學(xué)中應(yīng)注重學(xué)生左右腦的同步開發(fā)。只有左右腦思維能力得到平衡發(fā)展，大腦才處于最佳狀態(tài)，發(fā)揮最佳的思維效應(yīng)，才能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。

實(shí)踐證明，開發(fā)右腦的主要方法有動(dòng)畫展示、音樂激發(fā)、錄像播放等手段。物理教學(xué)中計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的應(yīng)用，為開發(fā)右腦提供了必要的條件。教學(xué)課件的動(dòng)畫設(shè)計(jì)，物理現(xiàn)象的視頻再現(xiàn)，音樂的插入等手段，可以起到視聽并用，激發(fā)學(xué)生的情感，使學(xué)生的形象思維得到開發(fā)利用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

物理學(xué)中的微觀世界中的分子、原子、電子等的運(yùn)動(dòng)情況無法通過實(shí)驗(yàn)演示讓學(xué)生觀察到。而通過計(jì)算機(jī)可以模擬微觀世界運(yùn)動(dòng)情況。如“熱學(xué)”的布朗運(yùn)動(dòng)，通過顯微鏡觀察到的是小顆粒的運(yùn)動(dòng)，但液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)卻無法觀察到。這時(shí)可以通過動(dòng)畫形象地模擬演示出來，并可以模擬顆粒的大小和溫度對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的影響。

在課堂上受條件的限制，有些實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行，教師則可通過動(dòng)畫模擬，播放視頻材料等方式展示出來。比如在講“超重與失重”時(shí)，可播放乘坐電梯時(shí)的超重和失重現(xiàn)象，“神舟”宇宙飛船運(yùn)行時(shí)的完全失重現(xiàn)象，這樣可以進(jìn)一步理解超重、失重和完全失重現(xiàn)象。在講“宇宙航行”一節(jié)時(shí)，可用動(dòng)畫模擬不同軌道上的人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)時(shí)線速度、角速度、周期隨高度變化的情況；講“閉合電路歐姆定律”時(shí)，可通過動(dòng)畫進(jìn)行抽水機(jī)工作與電源的電動(dòng)勢(shì)的類比，理解電動(dòng)勢(shì)的概念。

粒子散射、重核裂變等一些近代物理實(shí)驗(yàn)，中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室中無法進(jìn)行，則可以利用課件進(jìn)行現(xiàn)象模擬。通過這些手段，不但可讓學(xué)生更容易地理解物理概念和規(guī)律，同時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

有些物理現(xiàn)象或物理過程，雖然可用實(shí)驗(yàn)演示出來，但有時(shí)不利于觀察或進(jìn)行分析研究。利用計(jì)算機(jī)的動(dòng)畫模擬，不但可以補(bǔ)充演示實(shí)驗(yàn)的不足；還可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行控制：動(dòng)靜結(jié)合，快慢適中，大小可變，有利于分析研究，同時(shí)加深對(duì)知識(shí)的理解。在課堂上教師應(yīng)先做演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生進(jìn)行有目的的觀察，再播放模擬實(shí)驗(yàn)彌補(bǔ)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的不足。如平拋運(yùn)動(dòng)的分解，通過實(shí)驗(yàn)演示學(xué)生不易觀察到水平和豎直方向的運(yùn)動(dòng)情況；可通過頻閃照相拍攝平拋運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象進(jìn)行慢鏡頭播放，這樣會(huì)更加直觀地展示分運(yùn)動(dòng)的情況。探究楞次定律的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，再用動(dòng)畫模擬出原磁場(chǎng)和感應(yīng)磁場(chǎng)的磁感線，這樣更有利于學(xué)生得出規(guī)律。研究光電效應(yīng)的規(guī)律時(shí)，通過對(duì)光電實(shí)驗(yàn)裝置的操作讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，再利用動(dòng)畫模擬改變頻率、光照強(qiáng)度時(shí)對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象，學(xué)生更容易發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

物理知識(shí)來源于生產(chǎn)生活，運(yùn)用物理知識(shí)解釋物理現(xiàn)象，服務(wù)于生產(chǎn)生活是物理教學(xué)的宗旨。為此，可把日常生活中的相關(guān)物理現(xiàn)象拍攝成照片或制成影視材料，在相應(yīng)的教學(xué)中進(jìn)行播放。如在講“生活中的圓周運(yùn)動(dòng)”時(shí)，可播放火車轉(zhuǎn)彎、汽車過拱橋、水流星、翻滾過山車等視頻材料，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)節(jié)精神狀態(tài)，有利于提高學(xué)習(xí)效率。傳統(tǒng)的教學(xué)模式中由于板書占用較大的時(shí)間，使課堂的容量減小。采用課件，可把較長(zhǎng)的板書或其他閱讀性的材料、例題和練習(xí)題制成課件，并可以把復(fù)雜的物理過程制成動(dòng)畫，大大節(jié)省教師板書的時(shí)間，把更多的時(shí)間還給學(xué)生。同時(shí)也為擴(kuò)大課堂的容量提供了條件。由于制作課件和視頻比較麻煩，可以借鑒一些課件，加工成適合自己的教學(xué)內(nèi)容。

實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)模式的有機(jī)結(jié)合應(yīng)注意到下列幾點(diǎn)。

1）搞清需要用黑板板書的內(nèi)容。比如一節(jié)課的知識(shí)要點(diǎn)是需要在黑板上板書出來的，這樣不但有利于課堂小結(jié)，而且有利于學(xué)生明白這節(jié)課的主要內(nèi)容；解題時(shí)示意圖的畫出，對(duì)示意圖的分析，解題的大致過程也是板書的內(nèi)容，因?yàn)榻處煯嬍疽鈭D的過程和分析問題的過程對(duì)學(xué)生的思維過程的形成起到的引導(dǎo)作用是多媒體課件無法替代的。解題時(shí)規(guī)范的步驟可以通過課件展示出來，有利于學(xué)生養(yǎng)成規(guī)范解題的習(xí)慣。

2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用不可替代。物理是一門以實(shí)驗(yàn)為主的基礎(chǔ)學(xué)科，它的概念的建立和規(guī)律的獲得都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，包括人們提出的各種假設(shè)和設(shè)想都要通過實(shí)驗(yàn)來加以驗(yàn)證。這就決定了中學(xué)物理教學(xué)不能是純粹的理論教學(xué)，而應(yīng)該以真實(shí)的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過實(shí)驗(yàn)演示讓學(xué)生觀察到真實(shí)的現(xiàn)象，進(jìn)而總結(jié)出規(guī)律和建立正確的概念。為此，教材上安排的實(shí)驗(yàn)應(yīng)盡量做，實(shí)驗(yàn)條件較好的學(xué)校還應(yīng)通過自制教具等設(shè)計(jì)一些演示實(shí)驗(yàn)，也可把一些演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、思維能力、想象能力，養(yǎng)成尊重科學(xué)事實(shí)的習(xí)慣。

（作者單位：河北省滄縣中學(xué)）