多媒體技術在物理實驗教學中的科學運用

物理學是一門以觀察和實驗為基礎的學科，其包涵的概念、規律、定理、定律等，都是在實驗的基礎上建立起來的。可以說，實驗教學是物理教學的重點和提高物理教學質量的重要環節之一。物理教學中設置了許多實驗，它對學生分析、研究物理現象，學習探索未知世界起著積極的作用。但由于客觀條件的限制，許多實驗運用傳統的方法無法在課堂中完成，從而使現有的物理實驗在物理教學中具有一定的局限性。計算機多媒體技術的運用正好可以彌補這些不足，從而達到預期的實驗和教學效果。

1 多媒體設備在物理實驗教學中的應用

中學物理實驗教學中，由于時間、空間、資源等的限制，實驗中常常出現實驗過程不全面、現象不清楚等問題。隨著科學技術的發展、計算機的普及、電教設備的更新，學校購置了電子白板、投影機、實物展臺、影碟機等視聽媒體。這些電教設備應用于物理實驗教學中，具有操作靈活、形式多樣等特點，表現不同時空的動態事物、微觀事物，特別是一些不易于觀察的實驗，通過在顯示屏上進行微觀放大、宏觀縮小或者瞬間變慢等方式，可以較清晰地展示給學生，讓學生獲取動態圖像、可感信息，從而形成鮮明感性的認識，對學生記住實驗現象有一定的幫助，進一步為學生形成物理概念、理解物理規律、上升為理性認識奠定基礎。

2 利用多媒體設備增強物理實驗效果

2.1 利用多媒體技術提高演示實驗的清晰度

物理實驗是物理教學的重要手段之一，實驗造成的情景能生動地吸引學生，增加探求產生現象原因的欲望，使學生處于一種積極的思維狀態。如果所做實驗的效果不好，現象不明顯，能見度低，不但起不到應有的作用，還會使學生造成錯覺，給教學帶來不必要的麻煩。如果在物理實驗教學中正確應用多媒體技術，則可以大大提高演示實驗的質量，不僅使現象明顯、清晰，而且操作方便，能相應地節省課堂教學時間。

如在講授“多用電表使用”一節時，將多用電表投影到大屏幕上，使學生非常清楚地看清表指針的轉動情況，以及電阻、電流、電壓大小，從而加深學生對電阻的理解。又如在游標卡尺、螺旋測微器的教學過程中，如何測量？如何讀出刻度值？用過去傳統的教學，學生往往不易理解，刻度值的讀數，學生也很難看清楚。而通過實物展臺的放大功能，學生對刻度值的讀數就清楚多了，也容易理解，學生的記憶也深刻，不易忘記。

2.2 合理運用多媒體技術，優化演示實驗教學

利用常用儀器、教具進行演示實驗是一種基本的教學手段，而合理利用多媒體教學，是教學現代化的重要標志。如應用多媒體展示課堂實驗無法演示的宏觀的、微觀的、極快的、極慢的物理過程，從而突破時空的束縛，進行逼真的模擬，靈活地放大或縮小物理場景，將物理過程生動形象地展現于學生眼前，使學生認識加強、理解透徹。

例如，對于“LC電磁振蕩電路”的振蕩過程分析，應用計算機的動畫功能，展現了隨著電容充放電的進行，LC回路中的電場能和磁場能之間的周期性變化，振蕩電路的大小和方向變化的全過程，安全逼真，激發學生的學習興趣，激發學生的學習興趣，使學生在學習過程中保持精力高度集中、思維高度活躍、求知欲高度旺盛的狀態。對于可見度小、不易觀察且只能水平演示、觀察的內容，如水波的干涉、衍射現象，用發波水槽借助實物投影儀演示，既起放大作用，又使其有動感，使學生看到清晰的干涉條紋，對學生腦子里形成正確概念有極大的幫助。

再如在機械波中有用手“抖動繩”的實驗：1）把40 cm*60 cm玻璃放到投影儀上；2）把軟繩的一端系在鋼鋸條上；3）手握鋸條一端，把繩放在玻璃中間，在水平方向上左、右抖動軟繩。經過上述操作后，待繩靜止時，在屏幕上可以清晰地看到繩波傳播的運動狀態。這樣處理后，直觀性強，效果好，可長久保留波的運動狀態，便于觀察分析，給學生印象深刻。

2.3 利用多媒體的“模擬”作用，化抽象為形象，增強實驗效果

在物理實驗教學中，有的演示實驗操作起來較麻煩，學生又很難把靜態變化組合成動態。如回旋粒子加速器這一內容，要想形象地介紹給學生，用常規方法幾乎是不可能的。然而利用多媒體的模擬功能，制作好課件，不僅可以方便地調節粒子、磁場、電場的相應參數值的大小，并且可以輸出即時數據，這顯然比單純地向學生灌輸相應理論，讓學生自己聯想、組合取得更直觀、更形象的效果，也更易為學生所接受。又如，人造衛星繞地球運轉，環繞速度與軌道半徑的關系，可用多媒體模擬實驗，學生就容易得出V與r的定性關系。因此，用計算機“模擬”演示，能夠使靜態實驗變為動態實驗，使間斷變為連續，而且演示節奏可以調節，增強觀察效果。

更有一些演示實驗，根本就沒有儀器和藥品進行實驗演示。這時不妨通過豐富的網絡資源下載一些演示實驗的操作實錄，然后通過自己的加工、組合，制成內容充實、互動性強的演示實驗課件，由教師或學生通過運行課件來觀察實驗現象和操作規范，同樣也可以順利地完成教學任務。

2.4 利用多媒體技術輔助教學進行分組實驗

物理教學中的分組實驗是貫穿整個教學過程中的一個重要環節。利用多媒體技術輔助教學進行分組實驗，在教師指導下，讓學生分組設計一個合理的實驗過程。在日常的演示實驗教學中，總有些實驗不易在教室中直接演示操作，有些實驗即使可以演示操作，但可見度比較低，學生不易觀察。

例如在教學中利用實物教具演示單擺概念，得出單擺的振動規律。要求學生在電腦上利用幾何畫板，可以自己或分組合作按以下步驟完成操作。1）作一個較大的圓，并在圓的下端對稱地取兩點A、B，連接AB并作其垂直平分線，選取垂直平分線與圓的交點，標為0′作為平衡點。2）在圓弧AB上作一自由點，標為E點，選中E點和弧AB，讓自由點E在弧AB上作往返運動；把E點向下平移2厘米，并連接E點與平移點作為重力G。3）把重力G進行分解，得到回復力，并度量回復力的大小。4）連接O′E，作為位移S，并度量它的大小。5）利用幾何畫板的計算功能，并根據機械能守恒定律，求出速度和加速度的大小，并且計算機能夠在運動中即時計算更新速度和加速度的值。這樣既形象又直觀，學生又易于理解和接受。

現在用效果圖，手動拖動B點進行演示，讓學生在實驗中觀察到：①單擺在振動過程中的位移、回復力的大小和方向的變化；②從拖動過程中，電腦不斷計算且即時演示出速度和加速度的數值變化，直觀地反映了速度和加速度的變化關系。最后，雙擊“自動演示”按鈕，讓電腦自動演示，學生體驗在整個振動過程中位移與回復力、速度與加速度度間的變化關系。

2.5 利用多媒體的“復現”，增強實驗復習效果

傳統的實驗復習教學以教師講解為主，學生只能死記硬背實驗現象及過程，復習缺乏直觀性、生動性，不能激發學習興趣，調動積極性，實驗復習效率低。特別是近年來高考試題增加了物理實驗的考查，因此，對于物理實驗的復習就顯得尤其重要。在教學中，利用實驗多媒體光盤，講解實驗內容，可以達到圖文并茂、聲形并存的特點，形象、生動、直觀地“復現”實驗操作過程。利用各種交互方法讓學生參與實驗操作，從而得出實驗結論。有效地克服了常規實驗復習的弊病。

3 多媒體技術運用的局限性和應注意的問題

多媒體技術局限性表現在：1）實踐教學運用中，教師的操作點過多地集中在電腦鍵盤、鼠標上，而學生的注目點在屏幕上，這種注意對象在空間位置上的分離阻礙了師生情感的交流；2）有些課件的制作過于注重形式，容易把學生的注意力引向課件外；3）課件的預設性也或多或少地扼殺了學生的創新思維，弱化學生的實際操作能力；4）課件過分追求時間和效率，容易忽略學生思維所需要的時間停頓；5）課件制作的科學性和教師操作的熟練程度等諸多細節也對實驗教學構成一定影響。

雖然運用多媒體技術開展物理實驗教學存有一定的弊端，但總的來說還是利大于弊，多媒體技術在物理實驗教學中有其傳統的教學無法取代的功效，但它只能是輔助教學的一種重要手段。是現代教學的發展趨勢與方向。多媒體技術作為實驗教學一種輔助工具，它既不能完全代替教師的指導作用，也不能取代學生的動手操作和感性思維，更不能取代傳統實驗的真實體驗。只有將多媒體計算機技術與傳統的教學手段有機結合，科學運用，才能彌補常規實驗的不足，增強物理實驗的教學效果，使實驗教學變得形象、直觀，而且從視覺、聽覺多方面刺激學生，使學生能夠在輕松的環境中獲取知識，服務新時期的教育教學。

參考文獻

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[2]郭昭全，何勝紅.高中物理學生實驗課改革的實踐與思考[J].物理教學探討，2000，18(8):4-5.

（作者單位：山東省平度市第九中學）