在物理演示實驗中巧用多媒體技術

崔蘭坤

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2014）19-0253-01

物理學是一門實驗科學，演示實驗是進行物理教學的重要手段，也是物理教育功能得以發揮的有效途徑。如何很好地利用演示實驗，充分發揮其教育功能，是每一位物理教師必須深入探索的。特別是實施素質教育和現代化教學手段廣泛應用的今天，物理教學中的演示實驗更應作為一個新課題來研究和探討，使其更為優化和多元化。本文擬從這個角度展開一些探索：

1.傳統物理演示實驗在教學中的作用及局限性

眾所周知，沒有實驗就難以正常開展物理教學活動，脫離演示實驗，物理課堂教學就失去了堅實的認識基礎。演示實驗在物理教學中除提供典型事例，作為認識的出發點或檢驗真理外，還具有以下重要的教育功能。

1.1 有效利用演示實驗，能充分地激發學生的求知欲望，從而逐漸養成學習物理的濃厚興趣，更好發揮寓教于樂的學習優勢，使學習變得輕松愉快。如應用人頭樣式的驗電羽演示靜電感應和感應起電，驗電羽的絲羽（即小人頭的頭發）會似撐傘樣飄浮起來，狀似怒發沖冠，如果再加上教師幽默風趣的語言，必能有效地吸引同學們的好奇心，引發學生強烈的求知欲和學習動機。

1.2 物理教學中使用演示實驗，能將抽象的、難以為學生掌握和理解的知識，形象、直觀、簡潔地讓學生接受，從而有效地突破教學難點，掌握重點。

1.3 通過物理演示實驗可培養學生的科學態度以及學習科學思想的方法。物理學是一門以實驗為基礎的科學，其研究問題的方法，一般是以觀察、實驗事實為基礎，通過分析、推理和判斷，提出假說，再用實驗驗證、充實或修改假說最終形成理論的。在物理教學中，學生對某些概念常存在一些前概念：如"落體的速度和落體的重量成正比"、"物體必須受力才能維持運動"等，教師利用演示實驗不僅可糾正學生的想當然認識，更能讓學生明白：真正的科學，不是靠主觀臆斷去獲得，必須樹立實事求是的科學態度。所以，物理教學中的演示實驗不僅有助于學生對物理理論的建立過程和物理理論意義的理解，而且能使學生領悟到物理學研究的一般方法，并接受這方面的初步訓練，這對師范生今后從事教學教研工作乃致科技發明創新都有重大意義。

此外，物理演示實驗還有利于培養學生實驗、觀察等方面的能力。但是，在物理教學中，僅僅依靠常規演示實驗這單一教學媒體，也存在下述局限性：

（1）受時空的局限。有些物理現象或物理過程，如原子核式結構模型、太陽系的運轉、分子運動等動態特點，利用傳統的演示實驗是不能或很難實現的。

（2）實驗條件不足的局限。有時如果因缺乏實驗設備或儀器數量不足，或因為偶然原因導致實驗條件不具備，教學便要受到影響。如在進行"光的色散"教學時，為了演示太陽光經過棱鏡后在光屏上形成一條彩色光帶的實驗，有時會碰到沒有太陽光，實驗便不能進行。

（3）演示實驗本身難度和可見度的局限。利用氣電導軌進行"牛頓第二定律"的演示，儀器裝置與實驗步驟很多，要達到理想效果很難，且數據處理又太繁，實驗中需幾次重復和人為的各種因素拖延時間，教學任務較難完成，而且后排的同學看不清實驗現象。甚至因實驗演示效果不好還易讓學生對其科學性產生懷疑，從而形成模糊的概念。

（4）由現象到本質揭示的局限。在教學牛頓第一定律中，伽利略的斜面實驗，是一種理想實驗，雖很重要，但學生理解有困難。想由實驗現象和數據精確揭示出物理本質是不可能的，利用定性實驗說明又難以體現物理思想方法。

（5）信息傳遞容量的局限。傳統的演示實驗常常受制于實驗設備條件的優劣和教師水平的高低，表現在信息傳播速度慢，部分實驗可見度和可聞性不高，而且傳輸信息的形式較單一，從而限制了課堂教學中的信息傳播容量。

2.傳統演示實驗與多媒體技術結合的綜合應用功能

當前，要優化物理教學，必須打破傳統的教育模式，使物理教學中的演示實驗與現代多媒體技術有機結合起來，充分發揮多媒體組合的綜合教育功能。

2.1 順應學生認識水平的"橋梁"功能。傳統物理演示實驗與現代多媒體技術有機結合，符合學生"具體->半具體->抽象"的認識規律。根據戴爾的"經驗之塔"理論，現代多媒體的演示實驗大都包含在塔的中間層，傳統的演示實驗分布在塔底，而理論則分布在塔尖。這說明，使用現代多媒體技術作為學習經驗的手段，它具有介于學生認識從"具體"到"抽象"之間橋梁的作用，能大大彌補傳統演示實驗中過于具體之不足。學生從直觀實驗到圖像替代再到利用抽象符號學習，是逐層發展的過程，恰能順應學生抽象思維正處發展階段的認識水平。如在"靜電感應"教學中，學生看過教師的實物演示實驗后，由于對靜電感應、感應起電等現象中電荷的運動及分布情況看不到，因而對其理解仍然覺得困難。此時若利用計算機工具軟件PowerPoint制作成"靜電感應"課件，實物演示靜電感應現象和感應起電的方法后，接著再利用課件動態、逼真、形象地模擬出靜電感應、感應起電和靜電屏蔽現象中正負電荷的運動及分布情況，學生由于有了具體和半具體的經驗，再形成理論就很容易了。所以，物理教學中，傳統的演示實驗與現代多媒體技術有機結合，既順應了學生認識的規律，又適應了學生學習的需要。

2.2 演示實驗與多媒體技術結合的強化攻關功能。傳統物理演示實驗與現代多媒體技術有機結合，可突破教學重點和難點，彌補傳統演示實驗可見度差的缺陷，從而提高實驗效果，增強教學效率。如利用氣電導軌進行"牛頓第二定律"的演示，整個過程較為復雜，若能采用計算機與氣墊導軌聯網，直接采數、自動數據處理、自動顯示結果的智能化演示方法，并通過投影監視器將運行結果投影在大屏幕上，可增加演示實驗的準確度，并激活課堂氣氛。另外，傳統的演示實驗，有時現象和過程可見度小，不易被全班學生觀察到，如波的干涉和衍射現象，通電導線周圍小磁針的偏轉、各種電學實驗中的操作過程及電表指針的偏轉情況、液體表面張力等。這時，如能結合現代先進的教學設備，采用多媒體電化教學手段，利用投影將其放大讓學生觀察，可有效地突出重點，易化難點，從而提高教學效率。

可見，當今物理教學中的實物演示實驗與多媒體技術有機結合，不僅能將演示實驗的功能充分地發揮出來，更能克服單一演示實驗的局限，開拓新的教育功能。綜上所述，物理教學中的演示實驗，既是物理教學的重要內容，又是物理教學的重要手段。有效地利用這一教學手段，不僅能優化教學，培養學生實事求是，嚴肅認真的科學態度。同時還可以幫助學生了解現代多媒體技術，拓寬學生分析問題和解決問題的能力。因此，深入探索物理教學中現代多媒體技術在演示實驗中的綜合教育功能，是提高物理教學質量的重要途徑。