多媒體技術與物理實驗教學的和諧整合之思考

周 宏

（西南大學物理科學與技術學院，重慶 北碚 400715）

1 引言

隨著多媒體計算機技術的迅速發展和深入普及，運用多媒體技術進行輔助性實驗教學，已經越來越受到廣大教師的重視.多媒體技術可以將文本（字）、動畫、聲音、圖像等多種媒體結合起來表現信息，進一步增強信息的真實感、表現力和感染力.運用多媒體技術展開實驗教學，其積極作用是多方面的，既可以使一些實驗內容更加形象生動、具體直觀，又可以加大課堂教學容量、節約時間，還可以促進學生的智能發展……可是在實際教學中，由于有些教師誤認為在講課時只有使用了多媒體才算現代化的教學，于是許多教師便一股腦兒把多媒體課件帶進了課堂和實驗室.由此便出現了“三代”現象：即課件上所設定的提問代替了教師的嘴，精美的圖像代替了教師的板畫、板書，動畫的演示代替了學生的動手操作.此時的黑板便成了課件的陪襯，實驗的器材成了動畫課件的驗證品，師生的眼光都盯著聲色俱全的多媒體課件.同時導致課堂上出現了“三少”現象：即師生之間的眼光交流少了，學生之間的討論少了，學生動手操作的機會也少了.對此，筆者談談對多媒體技術的運用與物理實驗教學的和諧整合的想法，請同行指正.

2 多媒體技術的運用與物理實驗教學和諧整合的必要性

多媒體教學確實能激發學生學習的興趣和參與熱情，提高教學效率，但如不注重多媒體技術的運用與物理實驗教學和諧整合，不適宜地運用多媒體技術，只追求華麗的形式，而不顧教學效果，只顧重視多媒體技術的開發而忽視了在課堂教學過程中適當的使用和要解決的問題，使得多媒體成為現代化的“滿電灌”，則對課程實現“三維目標”的教學效果就會產生負面的影響.

2.1 不適宜地運用多媒體技術不利于學生實現“過程與方法”目標的培養

物理學很多知識都是抽象的，無論是力學的受力分析，還是電學的電路規律，經過信息技術的處理，都清楚展示在課堂上.如果不經過教師的精心設計處理，只是讓學生看和聽，結論是得出來了，可學生像看電影一樣，沒有時間和空間思考，不能提出自己的看法和疑問，不能嘗試自己的認識過程，這樣不利于科學學習方法的培養，還會造成造成學生的視覺疲勞和思維滯后，從而影響學習效果.

2.2 不適宜地運用多媒體技術會削弱學生的觀察和思維能力

多媒體在課堂中的應用具有內容多、信息量大的特點，對物理學科來說，課件中例題和練習的準備，能夠節約大量的時間，可在較短時間內介紹各方面的知識，擴大學生的知識面，但卻不能全面培養學生觀察的能力.因為許多材料是經過處理加工的，具有片面性，例如：熱學加熱時間的縮短或延長，電路實物的放大或縮小等.如果只讓學生看多媒體課件，而不讓他們親自接觸實驗，實際去做一做，摸一摸，試一試，則他們會缺少觀察的過程，很難形成對知識的全面理解.像“連接串聯和并聯電路”的實驗，只有讓學生自己動手連接出符合要求的電路，才能使他們形成對電路的形象認識，這種認識是無法通過多媒體課件完成的.

2.3 不適宜地運用多媒體技術會削弱學生的實際操作能力

在中學物理實驗課堂中，由于學校軟件和硬件條件限制，或由于實驗本身難度大，實驗操作時間過長，實驗材料準備不當等原因，許多教師就采用觀看多媒體課件取代實驗操作的教學方法.多媒體課件能夠進行輔助實驗教學，指導學生的實驗操作，但完全取代學生的實驗操作過程，無疑是削弱了對學生操作能力的培養.因為，學生的實驗操作能力的形成只有通過實際的操作訓練才能獲得.由此可見，多媒體輔助教學是不可能完全取代現行的物理實驗，多媒體的過度使用，必然會破壞課堂教學的生成性，會使我們的課堂由“滿堂灌”變成“滿堂看”，它必須和傳統的物理實驗教學進行和諧整合.

3 瞄準多媒體技術運用與物理實驗教學的和諧整合切入點

3.1 利用多媒體能突破時間和空間的限制，彌補課堂實驗的不足

高中階段物理教學的教學的內容從基本粒子到宇宙天體，有些宏觀的或是微觀的實驗內容已經不可能在課堂上通過傳統教學的操作呈現給學生.在學習萬有引力定律和原子內部結構的相關知識時，常會出現用言語無法準確表達，學生在迷茫狀態下學習的現象，利用多媒體可以突破時間和空間的限制，再現客觀的物理規律，為學生提供豐富的感知材料，從而創設出感性的教學環境，達到教學過程的最優化.例如講述“天體運動”時利用Flash軟件可以把月球繞地球轉動，同時地球繞太陽公轉和自轉制成課件呈現給學生，學生更容易理解和消化相關的知識.再如，可以利用FLASH軟件和3DSMAX軟件將人造地球衛星運行的物理圖景、盧瑟福a粒子散射實驗的示意模擬、核裂變的模擬以動畫的形式呈現給學生看，通過多媒體突破時空限制，將其實驗過程動靜結合，圖文并茂地展現出來，讓學生超越時空，化抽象為具體，獲得更為形象的感性認識，同時感受科學家探索科學世界的艱辛，培養學生不畏艱辛、勇于探索科學領域的優秀品質.

3.2 利用多媒體能反復觀察實驗現象、動態分析物理現象，認清物理變化過程

有些物理實驗由于其持續的時間較短，如果想讓學生觀察清楚實驗過程，教師只能一次次地重復實驗的操作，這樣既費時又費力，而多媒體的運用可以通過模擬實驗，在關鍵的時候再以慢鏡頭的形式讓實驗過程緩慢地呈現于學生，這樣也就可以讓學生反復觀察、分析.例如在探究“自由落體”運動規律時，自由落體運動是稍縱即逝的，學生是難以從瞬變的動態中得到其變速的具體特征.但可通過FLASH軟件對自由落體運動進行模擬，即時地將演示實驗中小球的下落過程進行延緩處理，讓學生初步觀察到“自由落體運動”變速的具體特征，然后進一步通過計算機設定相等時間間隔并獲取相應的小球位置，讓學生讀出背景標尺上相應的刻度，從而進一步地進行計算、推論小球的運動規律.

傳統的教學手段通常是通過實驗、掛圖等向學生展示物理事實與物理過程，而平面靜態圖形難于全面、準確地顯示出動態的物理過程，導致物理事實與物理過程的展示受到很大的限制.多媒體技術可通過動畫、文字等處理方式，在教學過程中清晰的再現動態的物理過程，為學生呈現直觀、逼真的感性材料.再如，新教材中“機械波的形成及傳播過程”知識點的教學，由于機械波的形成及傳播過程是瞬息即變的，學生初次學習是難以從瞬變的動態中理解波的成因及規律的，但用多媒體技術中的FLASH軟件編制的多媒體軟件，模擬“機械波的形成及傳播過程”的情境，一方面不僅是教師，學生也能方便的分步、反復地再現各不同時刻各質點的位置，從而領會介質中各質點是被逐步帶動的，且離波源近的質點先振動，離波源遠的質點后振動，故能形成凹凸（或疏密）相間的機械波.另一方面還能播放動畫，再現機械波的傳播情境，使學生能多次仔細觀察與探究，得出機械波傳播過程中的一些規律.例如：介質中的質點只能在其平衡位置附近振動，并不隨波遷移；波的傳播方向上，介質中各質點剛開始振動時的振動方向都是相同的……等規律.最后教師還可在“波動”的任一瞬間“定格”再現某同一時刻，波傳播方向上介質中各質點的位置，并分析不同時刻波的圖像，從而突破學習難點.

3.3 利用多媒體為學生模擬物理實驗的微觀本質

雖說學生已經進入高中階段，但是對于剛接觸的事物的抽象思維能力還是比較弱的，特別是對于物理實驗的微觀本質就更是如此.在實際的物理實驗教學中，教師可以通過多媒體將一些抽象的物理實驗的微觀本質形象化，這樣可以激發學生的想象，讓他們更好地認識事物的本質.例如利用安培分子電流假說解釋磁化現象和去磁現象時，借助多媒體模擬實驗就可以清楚地說明問題的本質.又如“楞次定律”教學的實驗，如配以多媒體模擬，直接模擬外磁場、感應電流產生的磁場、感應電流，從而能更形象、更方便地研究它們的關系，從而幫助學生歸納出楞次定律.

3.4 通過多媒體模擬實驗錯誤操作的后果

一些實驗帶有一定的危險性，雖然教師在進行實驗之前往往再三叮囑學生正確的操作，但是學生由于好奇，認識不到操作不當引起的后果的嚴重性，所以實驗教學事故仍然是不可避免地發生.根據這種情況，教師可以利用多媒體模擬實驗錯誤操作的后果，讓學生認識到嚴重性.例如，電學實驗教學中，教師要反復強調電流表的接線柱不能接錯、電壓表不能超過量程，電池組不能短路等不允許學生進行的操作，效果并不十分理想.為了讓學生知道錯誤操作的危害性，采用電學實驗虛擬實驗室的虛擬實驗模擬錯誤操作的后果：電表燒毀，電池很快發熱而毀壞，實驗不能正常進行，甚至可能引起火災或引發觸電而造成財產和人身傷亡事件.通過多媒體模擬實驗模擬錯誤操作的后果，使學生領會到正確進行實驗操作的重要性.

3.5 利用多媒體能增強實驗的可見度、清晰度

物理教學中一些實驗器材體積小，或者實驗中現象變化微小，遠距離的學生難以看清楚，只能是前面少數學生的專利，后面的學生由于不好意思到前面觀察實驗過程只能呆在后面看看熱鬧，沒有觀察到現象又怎么能喚起學生的思考呢？我們可以使用展臺和實物投影機進行放大處理，增大可見度.例如游標卡尺、螺旋測微器的結構原理及讀數等.又如在講自感時，利用自感線路板演示實驗時，后面的同學無法看到燈光亮度慢慢變化的現象，對斷電自感和通電自感的認識也就不到位，通過實物投影儀放大在屏幕上，能讓學生清晰地觀察和分析，增強了學生的感性認識.

3.6 利用多媒體處理圖表和圖像

在物理實驗中要根據所測的實驗數據，用圖解法得出反映物理規律的解析方程，方程參數的誤差不僅與所得數據的誤差有關，而且與坐標紙的大小、坐標比例的選擇以及作圖質量等緊密聯系.如果利用Excel中的插入圖表功能處理實驗數據，可以把復雜的數據處理和作圖轉化為簡單的計算機操作，這十分有利于物理實驗教學質量的提高，同時又節約了數據處理和作圖的時間.

4 找準多媒體技術的運用與實驗教學和諧整合平衡點

4.1 應給學生留足思維時間，不搶學生思考空間

多媒體教學以其容量大，速度快，易操作、課堂教學高效率而自豪.然而若畫面的切換太快，沒有充分考慮學生的思維水平和思維速度，象電視或電影畫面那樣一閃而過，不容學生細看和思考，那將極大地影響教學效果，因此課件教學中要給學生留有足夠的思維活動時間，確保學生理解和掌握相關的知識內容.因此教師在設計課件時要根據教材的內容和學生的認知規律，重點放在問題的引入和重難點的突破，不能一味地追求高密度和大容量，應給學生留足思維時間.

多媒體教學要注意培養學生獨立思考問題能力和創新能力.如果在課件中把所有抽象思維、文字語言的理解都用多媒體形象展現出來，實際上是扼殺了學生邏輯思維能力和創造能力的培養.課件應是師生雙邊活動中的一種輔助或補充，要充分考慮學生智力和能力的培養，尤其是創新能力的培養，激發學生學習的主動性和創造性.

4.2 遵循創造情境原則，注重師生交流的互動

我國的教學一貫注重“言傳身教”，在使用多媒體時，我們要抓住每一個可以和學生進行交流的瞬間，及時的通過板書、語言描繪、肢體手勢、模型展示、實物演示等傳統做法進行師生的情感交流.中學物理實驗教學是學生掌握必要的基礎知識和基本技能的手段這一，應用多媒體應注重理論聯系實際，而物理本身是以實驗為基礎的學科，通過讓學生親手做實驗，培養學生規范的動手操作能力和觀察思考的能力，遠比單純讓學生看動畫要實在得多，深刻得多，即所謂“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”.只有教師和多媒體兩方面的優勢都發揮出來，才能達到教學的一種完美結合.

4.3 遵循輔助性原則，靈活掌控多媒體內容

教師的課堂教學不可能是統一模式，教師要依據教學對象的變化不斷改變教學方法、統籌全局，引導學生適時開展各種教學活動，從而充分發揮教師的主導作用.因此課件應具備很強的交互功能，教師能及時調整教學內容、程序以達到最佳教學效果.加大課堂的引導力度和“掌控性”.在實際的運用中教師還要注意不能將多媒體教學作為噱頭，造成自己教學主題的地位下降，這也是得不償失的.在軟件設計、制作情境時，明確要解決什么問題，培養哪一種思維；明確使用軟件的對象，包括他們原有的基礎知識和技能，使用者特征等，分析使用者認識結構和認識能力從而使制作出來的軟件對學習者更有針對性.

另外，教學過程中使用多媒體，課堂氣氛異常活躍，教師既要關注學情又要操作課件，對自控力較低學生的掌控減弱，個別學生閑聊、睡覺、不認真思考問題的現象就會抬頭，教師應有意識的關注這部分學生，不斷用簡單的問題刺激，增強學習物理的信心，帶動他們共同進步.

5 結束語

在中學物理教學中，我們必須深入研究和恰當地設計，使多媒體技術與其他教學手段有機、和諧地結合起來.只有用得好，用得巧，用得恰如其分，才能使現代教育媒體技術真正為實驗教學服務，才能真正做到以學生為本，切實提高課堂的教學質量.多媒體的運用與傳統實驗教學手段整合要有好的教學效果，教師必須要注意提高自己的專業知識的同時，也要提升自己的設備技術，只有這樣才會使多媒體技術的運用與物理實驗教學的整合更加合理，更加有效.

1 廖伯琴.中學物理課程改革的目標與實施.北京：高等教育出版社，2003.

2 王柏廬.走進中學IT教學.北京：高等教育出版社，2003.

3 劉益民.試論高中物理課程教學與信息技術整合的調和.物理教學探討，2012（1）.