Flash多媒體技術在光學實驗教學中的應用

辛建英

（肇慶學院 電子信息與機電工程學院,廣東 肇慶 526061）

大學光學實驗具有內容多、儀器精密、調整復雜、現象難觀察、實驗數據要求精確等特點[1－2].實驗課課時有限，要想獲得理想的實驗效果，教師一般會讓學生先預習并寫好實驗預習報告，教師在課堂上進行講解指導，學生在課后先處理數據再寫出正式實驗報告.由于學生只有到實驗室才能接觸到儀器，預習時往往對實驗操作的說明難有感性認識，預習中學生對一些抽象的理論也難以理解，因而無法掌握實驗原理，最終影響到他們的預習興趣.為了完成老師布置的預習任務，學生只好機械地將實驗原理搬到預習實驗報告上，沒有認真領會，根本達不到預習效果.教師在實驗室指導實驗時，多數儀器調整時無法讓多人同時觀察光學現象[3]，教師講解儀器使用方法時學生看不到調整的效果，因而很難明白教師所講的內容.由于光學實驗對光學系統及環境條件的要求較高，而學生在做實驗時若不能正確調整儀器就無法規范操作，所以他們一般會機械地按照教材上的實驗步驟進行操作，這樣雖然能得出實驗結果卻不能正確分析實驗現象，有時還會出現實驗不成功或是實驗誤差較大的現象，學生自己卻很難找出其原因.各個環節存在的脫節現象，嚴重影響了實驗結果的精確度，給數據處理帶來困難.應用Flash多媒體技術可以將抽象和微觀的現象進行直觀演示，闡明許多用文字和語言難以解釋的物理現象和規律，激發學生的學習興趣，提高其學習效率.

1 Flash多媒體課件的特點[4－6]

目前，Flash已成為一種網上二維動畫的事實標準.通過一段時間的研究，筆者發現Flash多媒體課件具有4個特點.

1.1 縮放不變形，界面友好，短小精悍

Flash應用了矢量圖技術，所謂矢量圖是使用直線和曲線描繪圖形，矢量圖也同樣具有顏色和位置屬性.當你對矢量圖形進行編輯的時候，可以對表述形狀的線條及曲線的屬性進行修改，無論對其進行多少倍的縮放或者拉伸，圖形質量都不會受影響.Flash生成的SWF動畫文件很小，一般只有幾千到幾兆字節之間，并且Flash所制作的動畫做動畫素材很容易為Powerpoint和Authorware所調用，方便制作各種多媒體課件.

1.2 Flash多媒體具有很強的繪畫和聲音功能

Flash自帶的圖片處理工具功能強大，它的繪畫工具齊全，色彩可以任意設計，線、圓形、漸變色等也可設定，因此可在課件上創作有立體感的圖片.此外，它還可配合Macromedia的Fireworks處理多種格式的圖片.Flash集成了強大的聲音編輯功能，能導入多種聲音格式，而且Flash播放文件中的聲音文件可設定為mp3格式；因此，想做聲音效果豐富的Flash課件并不困難，而且生成的課件小巧精美.

1.3 Flash編輯功能強，高度交互，資源豐富

在Flash中制作多媒體軟件不可缺少的內部函數編輯功能很出色，Flash的函數編輯器可以讓用戶輕松地編輯所需的幀函數或元件動作函數，而這很大程度上可以通過按鈕或勾選實現，使編程輕松自如，而且能保證軟件的可靠性和穩定性.Flash強大的資料管理和組件技術能讓教師根據教學情況自由組合課件，資源可多次重復利用.對于相同的組件對象，通過設置不同的屬性及參數值，可達到不同的效果，完成不同的功能.Flash多媒體教學課件實現了“人機對話”，計算機根據使用者的操作進行不同的反映，具有很強的智能性，它能根據學習者的要求選擇學習內容和控制學習節奏，能及時反饋教學信息，充分調動學習者的興趣和潛力發揮，縮短學習時間.Flash創作教學資源非常豐富，它包括Flash軟件使用手冊、Flash資源網站和網上論壇，其配有教學光盤的參考書內容豐富，一般都提供示范動畫源程序及其素材，優秀作品的源程序具有較強的教學示范價值，值得揣摩和品味.

1.4 Flash生成的課件使用方便

Flash生成的課件使用方便，這是Flash的最大優點.Flash制作的課件完成后導出擴展名為swf的文件，即Flash影片文件.這種文件小巧，播放也極其方便，在播放方式上，Flash采用的是插件工作方式.觀眾只要在某個時候安裝1次插件，以后就可以快速啟動并觀看動畫，因為Flash生成的動畫文件很小，因此調用的速度非常快.

2 Flash多媒體課件在光學實驗中的應用

2.1 Flash多媒體課件在分光計調整實驗中的應用

分光計是光實驗中常用的光學儀器，是一種精密的測角儀[7].熟練掌握分光計的調整技巧和基本使用方法是十分必要的.然而學生在預習分光計的調整與使用方法時，常因為缺乏感性認識而無法理解，在具體調節操作時感到難度大且花費時間較多.為了保證測量的精確度，實驗時要讓學生先對分光計進行粗調，之后再微調，按照實驗步驟進行調整，直至達到實驗測量要求.在傳統實驗模式下教師在指導學生調節儀器時，面對儀器講操作方法，教師邊講邊示范操作；但分光計的調節中出現的光學現象只能在阿貝目鏡中觀察到，學生無法做到在教師講解過程中親眼看到每一步驟，因此難以理解和接受[8].

根據分光計的調整步驟，筆者應用Flash多媒體技術分別制作了仿真實驗課件，如圖1所示.我們通過校園網絡將其提供給學生預習時使用，讓學生在預習時應用課件模擬操作儀器，學生預習到相應內容與步驟時通過點擊課件進行實時操作，把抽象的概念與說明變成直觀的圖像與動畫.學生通過仿真實驗能很快掌握實驗原理，記住實驗儀器的操作步驟.教師上課時再用課件演示“各半調節法”，學生就能馬上理解并很快將分光計調整好.這種做法縮短了實驗操作時間，提高了實驗效率，更重要的是激發了學生探索科學的興趣.

2.2 Flash多媒體課件在單縫衍射實驗中的應用

光的衍射現象是光的波動性的重要表現之一[9－10].當光在傳播過程中經過障礙物而造成振幅或相位突變時，必然伴隨衍射的發生.然而，只有當障礙物的尺寸與波長相近時，這種衍射現象才容易被觀察到[11].所有光學系統，特別是成像光學系統，一般都將光波限制在一個特定的空間域內，這使得光波的傳播過程實際上就是一種衍射過程，因此，單縫衍射實驗是光學實驗教學中必不可少的實驗.由于光波波長較短，制作與此相應的衍射屏較為困難，而且實驗過程中對光學系統及環境條件的要求較高，目前該實驗所用儀器的功能未能盡如人意.由于多種因素的影響，實驗操作難度大，結果誤差也比較大，有時難以得到正確的實驗結論.而利用Flash多媒體課件制作的單縫衍射實驗（圖2），能正確快速地進行實驗仿真，讓學生直觀、方便地觀察到模擬的實驗現象.

圖2 單縫衍射實驗

當學生操作計算機做完用Flash多媒體制作的單縫衍射仿真實驗后，很容易了解單縫衍射原理，掌握光的波動性.這樣做突破了實驗課時及實驗儀器不足等因素的限制，將抽象難懂的概念、規律，通過實驗仿真生動、形象地表現出來，使學生更易于理解實驗.

3 結束語

利用Flash多媒體課件能打破空間限制，從整個實驗系統的剖析到單個儀器元件的組成，學生都可以借助它進入這些物體的內部進行觀察，這是電視、錄像和實物所無法比擬的.利用Flash多媒體課件還可以突破時間的限制，讓一些需要長時間才能觀察到的變化過程，在很短的時間內就呈現給學生觀察.

雖然使用Flash多媒體課件有許多益處，但多媒體課件只是輔助教學的工具和手段，不能用多媒體實驗教學替代教師的教學，也不要僅僅在形式上追求多媒體教學.教師要根據教學內容進行具體分析，采用與之相適宜的教學手段.

此外還要注意不能用多媒體課件仿真實驗取代真實實驗.盡管仿真技術可以讓學習者進入“虛擬現實”，但多媒體課件絕不可以“以假代真”.有些實驗操作本身并不復雜，在實驗室很容易實現；若完全采用多媒體課件會降低學生對物理環境的體驗，特別是對物理實驗直接的感受；因此，簡單易做的實驗應該在真實的實驗室中進行，讓學生更切實地觀察、感受實驗，對實驗過程進行積極思考.學生通過實驗可以直接獲得成功與失敗的體驗，培養實事求是的科學態度和理性批判的科學精神.

[1] 胡昌奎,楊應平.光學實驗計算機仿真平臺的構建[J].大學物理實驗，2011(1):69-72.

[2] 楊述武,趙立竹,沈國士.普通物理實驗三光學部分[M].3版.北京:高等教育出版社,2000:3-4.

[3] 金丹青.CCD在光學實驗中的應用[J].寧波廣播電視大學學報,2010,8(1):120-122.

[4] 林華,姜靈敏.Flash 8.0中文版動畫制作[M].廣州:華南理工大學出版社,2007:1-5.

[5] 田雷.新編中文版FLASH 8入門與提高[M].西安:西北工業大學音像電子出版社,2005:5.

[6] 肖華,梁小兵.精通Flash MX 2004[M].北京:清華大學出版社,2004:3-5.

[7] 楊述武,趙立竹,沈國士.普通物理實驗3光學部分[M].4版.北京:高等教育出版社,2009:8-14.

[8] 王朝陽.在物理實驗教學中充分利用網絡及多媒體教學體系[J].中山大學學報論叢,2004,24(3):59-61.

[9] 李學慧.大學物理實驗[M].北京:高等教育出版社,2005:247-253.

[10] 江美福,方建興.大學物理實驗教程[M].北京:科學出版社,2009:222-225.

[11] 張山彪,桂維玲,孟祥省.基礎物理實驗[M].北京:科學出版社,2009:144-146.