近代物理實驗教學中多媒體的應用

尤素萍， 吳 玲， 蔡本曉， 石小燕

(杭州電子科技大學理學院，浙江杭州310018)

0 引言

近代物理實驗容納了近半個世紀的物理與技術，在整個物理學發展史起到重要作用［1］。相對于大學物理實驗［2］，該課程具有以下幾個特點:①知識范圍更廣，②知識深度更深，③技術設備更現代化，④技術領域更接近科技與運用前沿。因此學習該課程需要學生對近代物理學有著全面地了解和認識，可由于實驗與理論教學幾乎都不是同步進行的，因此學生在實驗的過程中，對已學過的理論知識只是來源于記憶，實驗過程也只是記錄數據，卻不理解其物理意義，所以在學習得過程中往往失去了對物理學的興趣。國內外多所高校針對近代物理實驗教學中存在的問題提出了相應的改革方案［3-5］。本文在借鑒其它高校改革的優點的基礎上，結合我校的特點，提出了將多媒體技術和演示實驗相結合應用到近代物理實驗教學中，這種新的教學模式能給學生以直觀的認識，使原本復雜難懂的物理概念簡單化。在鞏固所學理論知識的基礎上，培養了學生學習的主動性與積極性。

1 近代物理實驗教學中所存在的問題

近代物理實驗是物理類專業高年級學生的一門重要基礎課，主要由在近代物理學發展中起過重要作用的著名實驗，以及體現科學研究中不可缺少的現代實驗技術的實驗組成。它所涉及的知識面廣，綜合性強，包含物理、電子、計算機技術等學科的專業知識以及多學科交叉滲透的領域，是理論課程學習與實踐相結合的一門課程［1］。在傳統的教學模式下，近代物理實驗內容多為驗證性實驗，實驗過程中要求學生嚴格按照實驗講義進行操作。教師上實驗課時，由于課堂時間的限制，可能更加重視的是操作過程，而對理論知識只是做個簡單介紹。在這種教學模式下，由于一些物理概念比較抽象復雜，學生無法獲得完整的感性材料，容易造成感知上的障礙，從而沒有達到好的教學效果。另外，在近代物理實驗教學中，由于受到實驗儀器和學校條件的限制，實驗效果往往不盡人意，學生很難通過實驗加深對物理概念的認知。實驗教學時，學生往往是得到了實驗數據，卻不知實驗結果是如何實現的。同時，由于實驗和理論教學在安排上很難達到一致，理論教學與實驗教學基本上都不是同步進行的。這種教學模式下，最終的教學效果可想而知，學生學理論課時覺得概念枯燥無味，在上實驗課又因理論知識學習在時間上的脫節，而無從下手。因此，在整個教學過程中，學生缺乏學習興趣與主動性。

2 多媒體教學的優勢

作為現代教育手段的多媒體技術，具有信息量大、生動直觀等一系列優點［6-10］。在近代物理教學過程中，通過多媒體技術模擬實驗的輔助，進行一些必要的實驗演示，可以顯著提高課堂效率［11-13］。同時，通過多媒體的技術手段將演示實驗與物理實驗的有機的結合在一起，可以突破常規儀器的局限，彌補常規儀器的不足，充分發揮信息技術的優勢，對那些難以觀察到的、比較復雜和難以演示的實驗進行模擬和提供幫助，成為常規實驗的補充，有助于學生發現規律、獲取知識、提高學生的科學文化素質和實驗技能水平，培養學生的創造性思維和創新能力［14-15］。

3 近代物理實驗多媒體課件的制作與應用

針對近代物理實驗傳統教學存在的問題，并結合多媒體技術的優勢，將多媒體體技術和演示實驗相結合應用的近代物理實驗教學當中，在培養學生動手能力的同時，又提高了學生學習的積極性，并給學生提供了一個新的創新平臺。因此制作優秀的多媒體課件是提高多媒體教學質量的基礎［16］。本文結合近代物理實驗教學的內容，根據教學中的重點、難點，制作一套適合我校近代物理實驗教學的多媒體課件課件，該課件具有以下幾方面的特點:

(1)緊扣教學內容體現其科學性。近代物理實驗多媒體課件的制作依照教學大綱和教學要求，合理安排教學內容，做到主次分明，突出教學重點和難點。在課件的制作的過程中適當加入相關的視頻、動畫及趣味圖片，這些不僅給課堂教學帶來完美的視覺效果，也豐富了課堂教學的內容。但課件的制作在講求生動形象同時，應注意在物理概念規律、展示時間順序、實驗模擬及表現形式、聲音動畫搭配以及課件的操作等都需講究其科學性和嚴密性，不能因為要求課件的完美而與教學實際脫離。

(2)與演示實驗相結合體現其實用性。傳統實驗教學受自身條件的限制，實驗的效果往往并不明顯、直觀，不能完全地發揮其教學作用。而多媒體技術與演示實驗相結合應用于近代物理實驗教學當中，能夠克服實驗條件的限制，提高演示實驗的可見性，增加演示實驗的實效性，保障演示實驗的安全性，從而最大限度地發揮演示實驗的教學作用。多媒體技術與演示實驗相結合的優勢在于它能給學生創造一個生動形象的學習環境，從而激發學生的學習興趣，變被動接受為主動學習，改善實際教學效果。

(3)學生參與制作體現其創新性。在多媒體制作過程中，可以與學生一起進行交流探討，讓部分感興趣的學生也參與到這門課程的多媒體制作，學生在參與的過程中，不僅鞏固了所學的知識，而且培養學生的綜合實踐能力，提高學生科學素養，成為適應社會發展需要，基礎扎實，具有實踐能力和創新精神的應用型人才，促進我校物理創新實驗基地的發展和物理實驗中心的建設。

(4)與科研問題相結合體現其研究性。在多媒體制作的過程當中，可以將當今的科研問題與近代物理實驗教學內容相結合起來，并設計一些與實驗相關的科研命題引導學生思考，將原有的驗證性為主的教學模式轉變為綜合創新為主的研究性教學模式，實現教學模式的創新。在實驗教學中引入科研，將教師的科研命題整合到多媒體課件當中，在進一步鞏固和深化學生的基礎知識之外，以更開放、更靈活的方式培養學生動手能力，合作精神和對科研問題的思考方式，形成開放式創新思維。這樣的實驗教學模式才真正實現了學生為主體，教師為主導，充分激發學生對實驗的興趣，努力培養學生的實際動手能力和研究創新能力。

4 應用多媒體技術的優點

將多媒體技術應用到近代物理實驗教學當中，教學實踐表明，這種教學模式不僅實現了物理概念的直觀化，而且提高了教學與學習的效率，在培養學生動手能力的同時進一步激發了學生學習物理的興趣，為培養創新性人才提供有利的條件。

(1)實現物理概念的直觀化。近代物理實驗教學中，抽象的物理概念、物理現象及過程，無法生動形象地展現在學生面前。同時，也存在一些不易觀察、危險性、沒有條件或無法進行的實驗。通過多媒體教學與實驗演示相結合，不僅能夠讓學生通過自身觀察獲得物理概念的感性認識，而且能夠較為真實地再現物理變化過程，讓學生清楚觀察實驗的現象和細節，直觀地了解操作過程和技巧。因此，多媒體教學能夠突破時間和空間的限制，化靜為動，化繁為簡，使抽象物理概念直觀化，為學生提供大量的感性材料，開闊學生的視野，幫助學生加深認識，深刻理解抽象和復雜的教學內容。這種教學模式既能活躍學生思維，又能訓練學生的觀察能力和抽象思維能力。

(2)提高教學與學習效率。實驗課堂教學時間是有限的，因此，使學生在有限的時間內獲取更多的知識尤為重要。“粉筆加黑板”的傳統教學方式面對較多公式和復雜圖形的物理課程時，無法避免書寫浪費時間的問題，運用多媒體教學，可以大大節省書寫和繪圖的時間，從而給教師留下更多的講解時間。優秀的多媒體課件能包含非常大的信息量，不僅包含教材上重要的文字、圖片及公式推導等信息，而且包含物理現象、規律由來和動畫等。從而可以是學生在相同的時間內獲取更多的知識。與此同時，多媒體課件能將物理現象借助圖片或動畫等方式再現，使抽象問題具體化，在直觀的教學中獲取知識，化解了教學難點，顯著提高學生的學習效率。

(3)激發學習興趣。近代物理實驗課程的授課對象通常都是物理系大學三年級的學生，學生在這一學年當中所學科目比較多，學習任務比較繁重。然而近代物理實驗又是物理系學生的專業基礎課程，也是對已學得物理知識的一個鞏固的過程。可是在傳統的教學模式下，由于理論與實驗環節的脫節，而實驗課堂中，教師沒有過多地課堂時間來講述理論知識。因此在傳統教學的教學模式并沒有實現其教學目的，學生也缺乏學習的動力。因此，在近代物理實驗教學的過程中適當加入多媒體教學，能夠避免專業課程學習的局限性，將生硬的文字描述，瞬間以實驗形式展現在學生面前，能夠使他們體會到近代物理知識的同時又激發學生的學習興趣。良好的開端是成功的一半，因此利用多媒體技術教學調動學習積極性，對于近代物理實驗教學尤其重要。

5 結語

綜上所述，多媒體教學與近代物理和實驗教學相結合，能激發學生學習興趣，提高實驗技能水平，培養學生思維和創新能力，實現了現代媒體技術與優化教學的完整統一。但是盡管多媒體技術在知識講解和實驗演示等方面具有其他教學方式無法比擬的優越性，可其教學過程中它始終只是一種輔助工具，無法代替教師，教師永遠是教學過程的設計、組織、傳授及先進媒體的策劃和控制者，課堂上師生之間的知識交流和感情交融是提高教學質量的關鍵。因此，在近代物理實驗教學過程中，教師是主導而學生是主體，教師可以在多媒體的輔助下更好地引導學生積極思考，充分調動學習積極性。

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