對計算機輔助高中物理教學的認識

隨著信息時代的發展，再加上新課程改革的逐步實施，傳統的教學方式不再適應目前的教學，改進中學物理學科的教學手段已成為中學物理教師的一項緊迫任務。計算機技術和網絡技術的普及，為更新物理教學手段提供了便利的條件，計算機輔助教學也日益成為課堂教學中不可缺少的組成部分。

傳統的教學系統是由教師、學生和教材三要素組成，教學模式是以教師為中心，采用“粉筆+黑板”的形式向學生傳遞信息。這種傳統的教學模式存在局限性。

1）傳統的課堂教學中教師在黑板上書寫靜態而單一的文字和圖像，學生只有通過想象才能使圖像在大腦中產生動態，但大多數的中學生很難把抽象的問題形象化，形成相應的物理情境或物理過程。這樣的課堂教學表現為視覺、聽覺的單一，缺少動態感和多樣性。再者，課堂上較長的板書如例題、練習題或較長的概念、規律，無形中要占用較長的時間，從而或多或少地減少了課堂的容量。

2）傳統的實驗教學很難反映某些物理現象、微觀世界及比較復雜的物理過程的動態變化規律，有時雖然能夠反映出來，但也不易根據實際情況進行控制。比如研究平拋運動的物體在水平和豎直方向的分運動時，演示實驗速度太快，學生不容易觀察清楚；再比如人造衛星的運動或生活中一些典型的物理現象在傳統教學模式中無法向學生展示。這對創設物理教學情境而言是個很大的缺陷。

3）傳統的教學模式對學生的抽象思維能力、分析能力提出過高的要求，中學生只有極少數能達到這樣的要求，結果大部分學生感到物理太難學，失去學習物理的興趣，從而學習的效率較低，導致學習成績很差，教師也感到物理很難教。

中學生的思維活躍，精力充沛，他們的情感和興趣易隨外界環境的變化而變化。心理學研究表明：中學生好奇心很強，興趣廣泛，情感豐富，對新鮮事物異常敏感。從認知規律上分析：中學生抽象邏輯思維能力日益增強，但具體形象思維仍然占有重要的地位。在物理教學過程中要通過形象思維促進抽象思維的發展，培養學生在時間、空間和微觀動態上的想象力。物理學上很多知識比較抽象，對學生的抽象思維能力要求過高，使很多學生望而止步，不利于學生思維能力的提高，中學階段的物理教學有必要把一些抽象的知識形象化。計算機輔助教學能給學生形象、直觀的動態圖像、視頻等信息，容易激發學生的學習動機和培養學習物理的興趣，可以提高教學質量。

心理學家曾通過大量的實驗證實：人類獲取的信息中83%來自視覺，11%來自聽覺，3.5%來自嗅覺，1.5%來自觸覺，1%來自味覺。在記憶上，單純靠聽覺一般能記住15%，單純靠視覺一般能記住25%，如果視聽并用，其記憶率可達65%。計算機輔助教學通過動畫、視頻等向學生傳遞信息，能夠調動學生的視覺和聽覺同時發揮作用，教學效果會更好。現在腦科學研究表明：左腦主要進行抽象思維，右腦主要進行形象思維。傳統的教學模式傾向于左腦的言語和邏輯訓練，使左腦接受了過渡的教育，而右腦接受的訓練則嚴重不足。中學物理教學不但要培養學生的抽象思維能力，而且還應促進學生形象思維的發展。為此，物理教學中應注重學生左右腦的同步開發。只有左右腦思維能力得到平衡發展，大腦才處于最佳狀態，發揮最佳的思維效應，才能培養學生的創造性思維能力。

實踐證明，開發右腦的主要方法有動畫展示、音樂激發、錄像播放等手段。物理教學中計算機輔助教學的應用，為開發右腦提供了必要的條件。教學課件的動畫設計，物理現象的視頻再現，音樂的插入等手段，可以起到視聽并用，激發學生的情感，使學生的形象思維得到開發利用，提高學生的學習效率。

物理學中的微觀世界中的分子、原子、電子等的運動情況無法通過實驗演示讓學生觀察到。而通過計算機可以模擬微觀世界運動情況。如“熱學”的布朗運動，通過顯微鏡觀察到的是小顆粒的運動，但液體分子的無規則運動卻無法觀察到。這時可以通過動畫形象地模擬演示出來，并可以模擬顆粒的大小和溫度對布朗運動的影響。

在課堂上受條件的限制，有些實驗無法進行，教師則可通過動畫模擬，播放視頻材料等方式展示出來。比如在講“超重與失重”時，可播放乘坐電梯時的超重和失重現象，“神舟”宇宙飛船運行時的完全失重現象，這樣可以進一步理解超重、失重和完全失重現象。在講“宇宙航行”一節時，可用動畫模擬不同軌道上的人造衛星繞地球運動時線速度、角速度、周期隨高度變化的情況；講“閉合電路歐姆定律”時，可通過動畫進行抽水機工作與電源的電動勢的類比，理解電動勢的概念。

粒子散射、重核裂變等一些近代物理實驗，中學物理實驗室中無法進行，則可以利用課件進行現象模擬。通過這些手段，不但可讓學生更容易地理解物理概念和規律，同時激發學生學習物理的興趣。

有些物理現象或物理過程，雖然可用實驗演示出來，但有時不利于觀察或進行分析研究。利用計算機的動畫模擬，不但可以補充演示實驗的不足；還可以根據實際需要進行控制：動靜結合，快慢適中，大小可變，有利于分析研究，同時加深對知識的理解。在課堂上教師應先做演示實驗，讓學生進行有目的的觀察，再播放模擬實驗彌補真實實驗的不足。如平拋運動的分解，通過實驗演示學生不易觀察到水平和豎直方向的運動情況；可通過頻閃照相拍攝平拋運動的現象進行慢鏡頭播放，這樣會更加直觀地展示分運動的情況。探究楞次定律的實驗中，學生通過動手實驗，再用動畫模擬出原磁場和感應磁場的磁感線，這樣更有利于學生得出規律。研究光電效應的規律時，通過對光電實驗裝置的操作讓學生觀察現象，再利用動畫模擬改變頻率、光照強度時對應的現象，學生更容易發現規律。

物理知識來源于生產生活，運用物理知識解釋物理現象，服務于生產生活是物理教學的宗旨。為此，可把日常生活中的相關物理現象拍攝成照片或制成影視材料，在相應的教學中進行播放。如在講“生活中的圓周運動”時，可播放火車轉彎、汽車過拱橋、水流星、翻滾過山車等視頻材料，可以激發學生的學習興趣，調節精神狀態，有利于提高學習效率。傳統的教學模式中由于板書占用較大的時間，使課堂的容量減小。采用課件，可把較長的板書或其他閱讀性的材料、例題和練習題制成課件，并可以把復雜的物理過程制成動畫，大大節省教師板書的時間，把更多的時間還給學生。同時也為擴大課堂的容量提供了條件。由于制作課件和視頻比較麻煩，可以借鑒一些課件，加工成適合自己的教學內容。

實現計算機輔助教學與傳統教學模式的有機結合應注意到下列幾點。

1）搞清需要用黑板板書的內容。比如一節課的知識要點是需要在黑板上板書出來的，這樣不但有利于課堂小結，而且有利于學生明白這節課的主要內容；解題時示意圖的畫出，對示意圖的分析，解題的大致過程也是板書的內容，因為教師畫示意圖的過程和分析問題的過程對學生的思維過程的形成起到的引導作用是多媒體課件無法替代的。解題時規范的步驟可以通過課件展示出來，有利于學生養成規范解題的習慣。

2）實驗教學的作用不可替代。物理是一門以實驗為主的基礎學科，它的概念的建立和規律的獲得都是以實驗為基礎的，包括人們提出的各種假設和設想都要通過實驗來加以驗證。這就決定了中學物理教學不能是純粹的理論教學，而應該以真實的實驗為基礎，通過實驗演示讓學生觀察到真實的現象，進而總結出規律和建立正確的概念。為此，教材上安排的實驗應盡量做，實驗條件較好的學校還應通過自制教具等設計一些演示實驗，也可把一些演示實驗改為學生分組實驗。這樣有利于培養學生的動手能力、思維能力、想象能力，養成尊重科學事實的習慣。

（作者單位：河北省滄縣中學）