信息技术与物理实验的优势互补探究

李景发

摘要:本文结合教学实例探讨了利用多媒体课件进行物理实验教学的优势,同时也阐述了多媒体辅助实验教学应该注意的问题。

关键词:信息技术;物理实验;优势互补

中图分类号:G633.7 文献标识码:A文章编号:1003-6148(2009)11(S)-0068-2

物理是一门以实验为基础的学科,实验教学是中学物理教学的重要一环。丰富多彩、生动有趣的实验是物理实验教学的特点,利用实验课不仅可以让学生记住某些相关结论、实验步骤,而更为重要的是能够使学生透彻理解并且完全掌握得出实验结论的过程。

随着计算机多媒体信息技术及网络技术在教学中应用的普及,越来越多的学校在课堂教学中应用了多媒体的辅助手段进行课堂教学。它是教师用以传授知识传递教学信息的物质媒介。特别是在表现一些抽象的概念和不易观察的物理现象时,用多媒体辅助教学,可以起到极好的作用,收到显著的效果。多媒体课堂教学与物理实验更好结合是我们进一步的目标。

1 在物理课的实验教学中,利用多媒体课件进行辅助教学可收到较好效果的若干范例

(1)在物体间的相互作用时间很短,物理过程不易观察的物理现象中,或需慢镜头观察的实验演示中可以应用多媒体课件。如两个小球的碰撞过程,作用时间很短,可以通过多媒体课件进行演示观察;分子的运动、容器壁受到的气体的压力这些现象在宏观情况下不易观察,可以用多媒体课件进行模拟演示说明;平抛物体的运动虽然是宏观物体的运动,但是过程进行得较快,在课堂上做了演示实验后,再利用多媒体课件配合说明合运动与各分运动之间的关系会收到很好的效果。

(2)多媒体课件应用在物理过程中比较抽象、语言不宜表达的物理现象演示中,如波的叠加、波的干涉、波的衍射等物理过程,很难用语言表达清楚,即使利用挂图和板画也很难说清楚振动叠加后形成干涉现象的过程,利用课件的动画效果可以很好地表现这种不易表达清楚的物理过程。

(3)多媒体应用在某些演示实验器材很小,不易观察的物理现象教学中,可以利用实物投影仪进行放大分析,如游标卡尺,螺旋测微器,在课堂中做演示实验,学生很难看清楚,可以利用实物投影进行观察,也可以做成课件,来进行练习读数的教学。

(4)在复习内容较多、板书量较大时,可以采用多媒体进行辅助教学。以电磁感应一节课的教学为例,在这一节课中,可以利用学生分组实验进行探究性教学,可以以产生感应电动势的三种情况,即:磁铁在线圈中上下运动线圈中产生感应电流;通过改变滑动变阻器滑动头的位置、或者开关的通断来改变小线圈的电流,从而使大线圈中产生感应电流;导体棒在磁场中做切割磁感线运动回路中产生感应电流,分别让学生进行分组实验。为了节省时间,便于学生连接电路,可以让电路的三个联接图分别出现在屏幕上,并在屏幕上显示出学生实验中需要观察的内容,学生通过实验得出结论后,要对这些表面的现象进行深入的分析,找出电路中产生感应电流的条件。需要对三种情况进行比较、综合、分析,在学生实验的基础上,对每一种情况进行分析时,可以借助多媒体,进行动画演示,在前两种情况中,可以通过穿过线圈中磁感线的变化说明磁感应强度的大小变化,即:前两种情况都是穿过线圈中的磁场的变化使线圈中产生了感应电流,第三种情况可以通过动画效果再现实验现象,说明线圈的面积发生变化,使闭合电路中产生了感应电流,综合三种情况分析,可以引导学生得出结论:当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,线圈中就产生感应电流。

(5)在普通物理课堂的演示实验中,由于受到常规实验仪器和环境本身的限制,实验效果常不如人意。而通过多媒体技术模拟一些重要的,现实实验环境下难以完成的物理实验,可弥补常规实验仪器的不足,提高物理实验的演示效果。制作“凸透镜成像”让学生探索凸透镜成像的条件、物的位置、像的观察范围等;制作“弹簧振子”让学生探索弹簧振子的回复力、加速度、速度、位移四者的关系等。学生在探索中学习,在尝试中成功,对所学内容就有更深层次的理解, 同时有助于数理之间的联系和物理图景的动态分析。

(6)网络虚拟实验环境还可以提供一些学生在现实中无法体验的情景,例如电流表的接线柱不能接错、电压表不能超过量程,电池组不能短路。很多实验不允许学生自己操作,这些规定无形中扼杀了学生的创造性思维。在信息技术环境下,倡导学生自主探讨实验,既可保护仪器又能培养学生的创新能力,并能把很多传统实验做不到的效果再现。再如重力加速度对单摆周期的影响,可以虚拟不同重力加速度情形,来观察对单摆周期的影响,起到了较好效果。

课件在运用过程中切记不要哗众取宠,喧宾夺主,不要为了应用多媒体课件而去应用多媒体课件,摆花架子,做表面文章。要明白任何多媒体课件的应用都是教学的辅助手段,传统的课堂教学不能全部抛开。

2 利用多媒体辅助实验教学应该注意的问题

在一次观摩课活动中,我们看到了通常使用的小铁屑加投影仪的实验组合,学生们好奇的目光始终追随着老师的实验,看到轻敲玻璃板时磁铁周围的小铁屑在某种“神奇的力量”下竟然“听话地”排出规则的形状,学生们兴致勃勃,课堂内充满着探究的喜悦。如果没有最后的点睛之笔,我们几乎认为这是一堂传统意义上的“好课”,但是高潮出现在整节课的最后:当讲解到磁体周围的磁场是存在于整个空间的、是立体的、而不是平面时,教师终于用了电脑,他播放了两段三维动画,模拟了磁感线从磁体北极到南极的指向及空间分布,动态、立体、清晰的画面带来的强烈视觉冲击使学生不由自主地发出了阵阵惊叹,多媒体的合理应用取得了绝佳的效果,也将课堂气氛推向了高潮。

再如“单摆振动周期”一节课观摩教学,虽然有现成课件,可通过改变摆球质量、改变振幅、改变摆长、改变重力加速度来观测影响周期因素。这样虽简便易行,但会给学生们一种不真实感,无法给学生们呈现物理规律探究方法、更无法调动学生上课的探究情绪。因此,观摩课上可让学生先猜想影响单摆周期因素,然后再利用单摆实验定性验证学生们的猜想,这就很容易激起学生的探索欲望,使学生感受到物理真知来源于生活、来源于对事物的探索。

因此,能够做的演示实验,就不要人为地去做成多媒体课件在课堂中演示,只有实验才是真实可信的。物理概念和规律都是来源于生活、生产实际和科学实验,特别是中学物理中的大部分概念、规律都来源于生活实际,很多生活中的物理现象,学生平时已有感受,只是不注意观察思考而已,课堂中结合生活中的实际例子,再配合必要的演示实验,完全可以产生很好的教学效果。如果盲目的追求多媒体课件的运用,反而会适得其反。如在讲全电路欧姆定律时,本来演示实验就能够很好地说明电路中的电流与电阻之间的关系,而非要做成课件,在屏幕上放映通过改变电阻使其电流自动变化,去说明电路中电流和电阻间的关系,这样学生会认为是假的,这些变化是你人为做出来的课件,不一定是真实的情况。多媒体信息技术永远不可能全部取代传统的课堂演示,传统的课堂教学能够充分地发挥师生的互动作用,能够充分调动学生参与课堂教学的积极性,能够使得师生充分地进行课堂感情的交流,教师的主导作用和学生的主体作用才能够得以更加充分的体现。即使使用多媒体课件进行辅助教学,在设计和制作的过程中,要注意,为避免学生视觉疲劳和分散注意力,模板色彩既不能太鲜艳,也不能过于呆板;保证界面简洁、文字醒目、条理清晰;动画效果应与教学内容相配合,要紧密围绕教学主题,且不宜过多使用,否则会给人以眼花缭乱的感觉。教师在教学活动中始终要处于主导地位,整个教学过程是在教师的操作下完成的。要摆正教师、媒体、学生三者之间的关系,学生比机器重要,机器为人所用。

3 小结

总之,在应用多媒体辅助教学中,要突出重点,重在表现那些抽象的概念和不易观察的现象。绝不可用多媒体代替实验,实验才是真实的客观实际。更不可搞花架子,为了应用多媒体而应用多媒体。而是切合实际地使用,真正起到应有的作用。

(栏目编辑张正严)