淺談多媒體在物理教學中的作用

摘要：中職學校學生的現狀和物理學自身的學科特點決定了，中職衛生學校的學生在物理學習過程的內在認知負荷和關聯認知負荷相對較大，傳統教學方法使學生學習中的外在認知負荷也比較大，它們的累加會使總的認知負荷超出學生的總體承載能力，從而容易導致學生陷入學習困境，失去學習興趣。而學生的內在認知負荷和關聯認知負荷，一般難以減少，在教學中恰當使用多媒體技術可以較大程度上減少學生學習的外在認知負荷，降低學習的總認知負荷，從而使學生比較輕松快樂地學習，激發學生學習的興趣。

關鍵詞：多媒體；物理教學；作用

物理學作為一門基礎學科，它對學生學習專業知識有著不可或缺的作用。但是由于1998年招生改革，高校擴招，中專學生由過去的挑挑撿撿，變為現在的“一窩端”，甚至有相當一部分是因成績不理想，好學校上不了，被家長無奈地逼來的，使得中等衛生職業院校生源質量逐年下降。中職衛生學校的學生的物理知識背景很不樂觀，加上職業學校物理課時少，造成學生在學習過程中認知負荷過重，新知識與原有知識建立聯系困難。物理學的內在認知負荷是由它的知識結構、知識特點及物理知識與學習者的專業知識之間的交互作用形成的，教學設計者不能對內在認知負荷產生直接的影響，所以老師常常難以降低物理學的內在認知負荷。在多年的教學實踐中，我發現，傳統的物理課堂教學基本上靠教師口授、板書、演示，這樣易造成學生的腦細胞活動疲勞，大大削弱了有意識的心理活動的興奮度，無形中還增加了學生學習的外在認知負荷。物理課要上好、上活，就要在掌握教材內容的基礎上，按照直觀性原則，使學生獲得生動的表象，從而比較全面、深刻地掌握知識。而恰當利用多媒體教學，用鮮明、生動、直觀的圖象，加上生動的語言，就會使教學內容得以充分表達。特別是在一些物理過程比較復雜、抽象的章節中，如果用多媒體輔助教學，就會變靜為動，變抽象為直觀，使物理知識以盡可能簡單的方式呈現在學生面前，降低教學中的外在認知負荷，使學生總的認知負荷降低，從而比較輕松地掌握所學知識，進而極大地提高課堂教學效率，達到事半功倍的效果。下面我以液體表面性質一章的教學為例，介紹我在課堂教學中如何利用多媒體降低學生學習過程中的外在認知負荷。

第一，在引入課題時，傳統教學中常常單純地用語言描述，這往往難以激發學生的學習興趣。如果使用多媒體技術，聲與圖相結合可以吸引學生的多種感覺器官參與，從而激發學生的學習興趣。例如，在液體表面性質的教學用，我用高山流水的音樂作背景，配上充滿生機的夏日池塘視頻，水面上穿梭著很多昆蟲，調動了學生的聽覺和視覺參與，從而使他們在輕松的環境中產生好奇：為什么這些昆蟲可以把水面作為它們的競技場呢？

第二，多媒體對物理實驗的展示有很大幫助。在做物理實驗時，由于有些實驗現象發生在一瞬間，過程太快，學生來不及觀察或還沒觀察就結束了，因此，用傳統教學方法，常常需要反復多次，而且邊做邊用語言提醒或者解釋，學生才能觀察到。但將實驗過程制作成視頻后，教師可以通過調節視頻播放的速度，從而使實驗過程中的物理現象緩緩展現，即使教師不用語言解釋提醒，學生也可以清楚地觀察到實驗的各個細節。由于不需要用聽覺通道而只需通過視覺通道加工信息，所以大大降低了學生在這一學習過程中的認知負荷。例如，在演示液體表面層有收縮到最小面積的趨勢的實驗時，直接給學生演示，將系有棉線圈的金屬環浸入肥皂液中取出后，金屬環上附著一層肥皂液膜，棉線圈也附著在液膜上且形狀不規則。刺破線圈中的肥皂液膜后，在線圈外的表面張力作用下，棉線圈被拉成一個標準的圓形。棉線圈被拉成圓這一過程進行得很快，學生如果注意力稍有分散，就觀察不到這一過程。但將這一演示實驗制作成視頻后，既可以反復播放視頻讓學生觀察，也可以改變播放速度讓棉線圈被拉成圓這一過程慢慢展現，使學生直觀地感受到液體表面的收縮趨勢。

第三，對于衛生職業學校的學生來說，如果能及時地將所學物理知識與人體生理或病理過程聯系起來，使其感受到學習物理知識對自己專業課程學習的幫助，就會增強學生在學習中的意志力。但是用物理知識去分析人體生理或病理過程對于中職學生來說，內在認知負荷常常比較大。如果授課方法不當，會產生很多外在認知負荷，會使學生的總認知負荷更重，從而使學生陷入認知困境，這樣不僅起不到增強學生學習意志力的作用，還會使學生失去學習興趣。在教學中我發現恰當使用多媒體技術，可以大大降低這一過程中的外在認知負荷，從而降低學生學習中的總認知負荷。例如：在學習了液體的表面性質后，可以運用這些知識理解表面活性物質在穩定肺泡形態中的作用。理解這一生理過程需要用到彎曲液面附加壓強和表面活性劑的知識，學習的內在認知負荷和關聯認知負荷都比較大，教學中在學習了彎曲液面附加壓強之后，采取將一個大問題分成多個小問題的方法，將如何理解活性劑對肺泡形態的穩定作用分成以下幾個小問題：肥皂泡靜止時其中所包裹的氣體的壓強是多少？將大小不等的肥皂泡連接起來，它們的形態將如何變化？人的肺泡為什么沒出現這種情況？活性劑是如何穩定肺泡形態的？讓學生反復觀察肥皂泡破裂的演示實驗，并用FLASH動畫的形式顯示大肥皂泡破裂小肥皂泡萎縮的過程，然后再用FLASH動畫的形式顯示如果肥皂泡內有了表面活性劑后，肥皂泡形態的變化，即隨著大泡縮小，其中的活性劑密度也增大，表面張力系數降低得多；隨著小泡擴大，其中活性劑密度減小，表面張力系數降低得少。反復把這兩個FLASH動畫過程對比播放，可以減少語言描述，以比較簡單的方式將這些知識呈現給學生，從而使學生比較容易地理解了表面活性在穩定肺泡形態中所起的作用，進而有助于學生理解新生兒呼吸窘迫綜合征的病因（主要因表面活性物質不足而導致肺不張，故又稱“表面活性物質缺乏綜合征”，它是引起早產兒早期呼吸困難及死亡的最常見原因）和預防（對早產兒及有圍產期缺氧史者，靜脈注射地塞米松l～2mg以促進肺表面活性物質的生成及釋放）以及治療方法（肺表面活性物質替代療法：可用肺表面活性物質100mg／kg作氣管內滴人。應用的時機、次數和劑量等尚未確定。且此藥只能提供改善肺泡張開的條件，而不能治療已經發生、發展的機體病理生理改變）。

第四，在物理教學中，有些物理過程在理解中還需要大量的相關物理概念和規律，這使得學生在學習過程中的內在認知負荷比較大，再加上這些物理過程的變化不太顯著，所以即使通過實驗，學生也難以觀察它的變化。如果用語言來給學生講解，不僅耗時耗力，而且加重學生的外在認知負荷，使學生在學習過程中遇到很大的困難，進而失去學習興趣。如果利用多媒體，將這物理過程制作成FLASH動畫，學生在學習時，可以減少想像，容易理解。例如在氣體栓塞形成過程的教學中，由于學習材料中包含的概念、知識、規律比較多，關系比較復雜，導致學生學習的內在認知負荷本身就大，如果通過圖片、板書、語言去講解，會使學生思維負荷過大，難以理解實際液體的分層流動到底如何使氣泡前后兩個面的彎曲程度發生變化。如果采用多媒體技術，將這個過程制作成動畫，學生可以從動畫中清楚地看到，由于實際液體流動時管子中心處液體流速快，管子邊緣處流速慢，導致氣泡前邊液面的彎曲度變大，后邊液面的彎曲度變小。因為在這一學習過程中學生主要是通過視覺通道加工信息，所以大大降低了學生的外在認知負荷，同時增加了學生的學習興趣。

總之，當內在認知負荷和關聯認知負荷無法降低時，在物理教學中恰當地使用多媒體技術，可以降低學生學習的外在認知負荷，從而使學生學習過程中總的認知負荷降低，避免陷入學習困境，使學生輕松學習，經常能體驗學習成功的快樂，激發學生更大的學習興趣。