近代物理实验教学中多媒体的应用

2013-04-10尤素萍蔡本晓石小燕

实验室研究与探索 2013年6期

尤素萍，吴玲，蔡本晓，石小燕

(杭州电子科技大学理学院，浙江杭州310018)

0 引言

近代物理实验容纳了近半个世纪的物理与技术，在整个物理学发展史起到重要作用［1］。相对于大学物理实验［2］，该课程具有以下几个特点:①知识范围更广，②知识深度更深，③技术设备更现代化，④技术领域更接近科技与运用前沿。因此学习该课程需要学生对近代物理学有着全面地了解和认识，可由于实验与理论教学几乎都不是同步进行的，因此学生在实验的过程中，对已学过的理论知识只是来源于记忆，实验过程也只是记录数据，却不理解其物理意义，所以在学习得过程中往往失去了对物理学的兴趣。国内外多所高校针对近代物理实验教学中存在的问题提出了相应的改革方案［3-5］。本文在借鉴其它高校改革的优点的基础上，结合我校的特点，提出了将多媒体技术和演示实验相结合应用到近代物理实验教学中，这种新的教学模式能给学生以直观的认识，使原本复杂难懂的物理概念简单化。在巩固所学理论知识的基础上，培养了学生学习的主动性与积极性。

1 近代物理实验教学中所存在的问题

近代物理实验是物理类专业高年级学生的一门重要基础课，主要由在近代物理学发展中起过重要作用的著名实验，以及体现科学研究中不可缺少的现代实验技术的实验组成。它所涉及的知识面广，综合性强，包含物理、电子、计算机技术等学科的专业知识以及多学科交叉渗透的领域，是理论课程学习与实践相结合的一门课程［1］。在传统的教学模式下，近代物理实验内容多为验证性实验，实验过程中要求学生严格按照实验讲义进行操作。教师上实验课时，由于课堂时间的限制，可能更加重视的是操作过程，而对理论知识只是做个简单介绍。在这种教学模式下，由于一些物理概念比较抽象复杂，学生无法获得完整的感性材料，容易造成感知上的障碍，从而没有达到好的教学效果。另外，在近代物理实验教学中，由于受到实验仪器和学校条件的限制，实验效果往往不尽人意，学生很难通过实验加深对物理概念的认知。实验教学时，学生往往是得到了实验数据，却不知实验结果是如何实现的。同时，由于实验和理论教学在安排上很难达到一致，理论教学与实验教学基本上都不是同步进行的。这种教学模式下，最终的教学效果可想而知，学生学理论课时觉得概念枯燥无味，在上实验课又因理论知识学习在时间上的脱节，而无从下手。因此，在整个教学过程中，学生缺乏学习兴趣与主动性。

2 多媒体教学的优势

作为现代教育手段的多媒体技术，具有信息量大、生动直观等一系列优点［6-10］。在近代物理教学过程中，通过多媒体技术模拟实验的辅助，进行一些必要的实验演示，可以显著提高课堂效率［11-13］。同时，通过多媒体的技术手段将演示实验与物理实验的有机的结合在一起，可以突破常规仪器的局限，弥补常规仪器的不足，充分发挥信息技术的优势，对那些难以观察到的、比较复杂和难以演示的实验进行模拟和提供帮助，成为常规实验的补充，有助于学生发现规律、获取知识、提高学生的科学文化素质和实验技能水平，培养学生的创造性思维和创新能力［14-15］。

3 近代物理实验多媒体课件的制作与应用

针对近代物理实验传统教学存在的问题，并结合多媒体技术的优势，将多媒体体技术和演示实验相结合应用的近代物理实验教学当中，在培养学生动手能力的同时，又提高了学生学习的积极性，并给学生提供了一个新的创新平台。因此制作优秀的多媒体课件是提高多媒体教学质量的基础［16］。本文结合近代物理实验教学的内容，根据教学中的重点、难点，制作一套适合我校近代物理实验教学的多媒体课件课件，该课件具有以下几方面的特点:

(1)紧扣教学内容体现其科学性。近代物理实验多媒体课件的制作依照教学大纲和教学要求，合理安排教学内容，做到主次分明，突出教学重点和难点。在课件的制作的过程中适当加入相关的视频、动画及趣味图片，这些不仅给课堂教学带来完美的视觉效果，也丰富了课堂教学的内容。但课件的制作在讲求生动形象同时，应注意在物理概念规律、展示时间顺序、实验模拟及表现形式、声音动画搭配以及课件的操作等都需讲究其科学性和严密性，不能因为要求课件的完美而与教学实际脱离。

(2)与演示实验相结合体现其实用性。传统实验教学受自身条件的限制，实验的效果往往并不明显、直观，不能完全地发挥其教学作用。而多媒体技术与演示实验相结合应用于近代物理实验教学当中，能够克服实验条件的限制，提高演示实验的可见性，增加演示实验的实效性，保障演示实验的安全性，从而最大限度地发挥演示实验的教学作用。多媒体技术与演示实验相结合的优势在于它能给学生创造一个生动形象的学习环境，从而激发学生的学习兴趣，变被动接受为主动学习，改善实际教学效果。

(3)学生参与制作体现其创新性。在多媒体制作过程中，可以与学生一起进行交流探讨，让部分感兴趣的学生也参与到这门课程的多媒体制作，学生在参与的过程中，不仅巩固了所学的知识，而且培养学生的综合实践能力，提高学生科学素养，成为适应社会发展需要，基础扎实，具有实践能力和创新精神的应用型人才，促进我校物理创新实验基地的发展和物理实验中心的建设。

(4)与科研问题相结合体现其研究性。在多媒体制作的过程当中，可以将当今的科研问题与近代物理实验教学内容相结合起来，并设计一些与实验相关的科研命题引导学生思考，将原有的验证性为主的教学模式转变为综合创新为主的研究性教学模式，实现教学模式的创新。在实验教学中引入科研，将教师的科研命题整合到多媒体课件当中，在进一步巩固和深化学生的基础知识之外，以更开放、更灵活的方式培养学生动手能力，合作精神和对科研问题的思考方式，形成开放式创新思维。这样的实验教学模式才真正实现了学生为主体，教师为主导，充分激发学生对实验的兴趣，努力培养学生的实际动手能力和研究创新能力。

4 应用多媒体技术的优点

将多媒体技术应用到近代物理实验教学当中，教学实践表明，这种教学模式不仅实现了物理概念的直观化，而且提高了教学与学习的效率，在培养学生动手能力的同时进一步激发了学生学习物理的兴趣，为培养创新性人才提供有利的条件。

(1)实现物理概念的直观化。近代物理实验教学中，抽象的物理概念、物理现象及过程，无法生动形象地展现在学生面前。同时，也存在一些不易观察、危险性、没有条件或无法进行的实验。通过多媒体教学与实验演示相结合，不仅能够让学生通过自身观察获得物理概念的感性认识，而且能够较为真实地再现物理变化过程，让学生清楚观察实验的现象和细节，直观地了解操作过程和技巧。因此，多媒体教学能够突破时间和空间的限制，化静为动，化繁为简，使抽象物理概念直观化，为学生提供大量的感性材料，开阔学生的视野，帮助学生加深认识，深刻理解抽象和复杂的教学内容。这种教学模式既能活跃学生思维，又能训练学生的观察能力和抽象思维能力。

(2)提高教学与学习效率。实验课堂教学时间是有限的，因此，使学生在有限的时间内获取更多的知识尤为重要。“粉笔加黑板”的传统教学方式面对较多公式和复杂图形的物理课程时，无法避免书写浪费时间的问题，运用多媒体教学，可以大大节省书写和绘图的时间，从而给教师留下更多的讲解时间。优秀的多媒体课件能包含非常大的信息量，不仅包含教材上重要的文字、图片及公式推导等信息，而且包含物理现象、规律由来和动画等。从而可以是学生在相同的时间内获取更多的知识。与此同时，多媒体课件能将物理现象借助图片或动画等方式再现，使抽象问题具体化，在直观的教学中获取知识，化解了教学难点，显著提高学生的学习效率。

(3)激发学习兴趣。近代物理实验课程的授课对象通常都是物理系大学三年级的学生，学生在这一学年当中所学科目比较多，学习任务比较繁重。然而近代物理实验又是物理系学生的专业基础课程，也是对已学得物理知识的一个巩固的过程。可是在传统的教学模式下，由于理论与实验环节的脱节，而实验课堂中，教师没有过多地课堂时间来讲述理论知识。因此在传统教学的教学模式并没有实现其教学目的，学生也缺乏学习的动力。因此，在近代物理实验教学的过程中适当加入多媒体教学，能够避免专业课程学习的局限性，将生硬的文字描述，瞬间以实验形式展现在学生面前，能够使他们体会到近代物理知识的同时又激发学生的学习兴趣。良好的开端是成功的一半，因此利用多媒体技术教学调动学习积极性，对于近代物理实验教学尤其重要。

5 结语

综上所述，多媒体教学与近代物理和实验教学相结合，能激发学生学习兴趣，提高实验技能水平，培养学生思维和创新能力，实现了现代媒体技术与优化教学的完整统一。但是尽管多媒体技术在知识讲解和实验演示等方面具有其他教学方式无法比拟的优越性，可其教学过程中它始终只是一种辅助工具，无法代替教师，教师永远是教学过程的设计、组织、传授及先进媒体的策划和控制者，课堂上师生之间的知识交流和感情交融是提高教学质量的关键。因此，在近代物理实验教学过程中，教师是主导而学生是主体，教师可以在多媒体的辅助下更好地引导学生积极思考，充分调动学习积极性。

［1］吴思诚，王祖铨.近代物理实验［M］.北京:高等教育出版社，2005.

［2］胡建人.大学实验物理教程［M］.北京:科学出版社，2010.

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