物理器材實驗與多媒體模擬實驗在物理實驗教學中的優勢互補

林榮

摘 要： 物理是一門以實驗為基礎的自然科學，而多媒體模擬實驗則是在真實物理實驗基礎上的虛擬再現。雖然多媒體模擬實驗教學克服了器材實驗教學的許多弊端，給物理實驗教學帶來了極大的方便，但我們在物理實驗教學中不能僅依靠多媒體模擬實驗，而不親自做實驗。否則，就會給學生不真實的錯覺。多媒體模擬技術應該用于彌補物理器材實驗過程中的不足，而不應該盲目模擬。所以，只有實現物理器材實驗與多媒體模擬實驗的優勢互補，才能充分發揮作用，相得益彰。

關鍵詞： 器材 多媒體 物理實驗 優勢互補

隨著本世紀現代信息技術的迅猛發展，計算機、多媒體、網絡、智能手機等在融入我們工作、生活的同時，也融入我們的學習中。這些現代信息技術給教育教學帶來了很大的方便，使舊式的教學模式、方法受到極大沖擊，當然，同時給我們帶來新的機遇和挑戰。在這種形勢下，利用計算機新技術進行教學和實驗成為一種必然。于是，不少同行提出：利用多媒體模擬實驗代替“真實、繁瑣”的物理器材實驗，便能直觀教學生探究和學習物理實驗規律。對此筆者持有不同看法。物理是一門以實驗為基礎的自然科學，而多媒體模擬實驗則是在真實物理實驗基礎上的虛擬再現。雖然多媒體模擬實驗教學克服了器材實驗教學的許多弊端，給物理實驗教學帶來了極大的方便，但我們在物理實驗教學中，不能僅依靠多媒體模擬實驗，而不親自做實驗。否則，就會給學生不真實的錯覺。多媒體模擬技術應該用于彌補物理器材實驗過程中的不足，而不應該盲目模擬。所以，只有實現物理器材實驗與多媒體模擬實驗的優勢互補，才能充分發揮作用，相得益彰。

一、物理器材實驗有其自身的優勢

1.和多媒體模擬實驗相比，物理器材實驗更真實、更有效。

多媒體模擬實驗是在真實成功實驗基礎上的模擬再現，所做的模擬實驗一定會出現（也只能出現）理想和預期的結果，確實很方便、很美觀，也很理想化，老師常常樂于使用這種方法。但它不能反映實驗規律的真實性，因為實踐是檢驗真理的唯一標準，多媒體模擬實驗的結論是不能十分令人信服的，而物理器材實驗得到的數據則更真實，現象更直觀，結論更可信，更有說服力，往往不容置疑。

筆者聽了一堂《探究彈簧彈力和彈簧伸長長度的關系》的公開實驗探究課。教師整堂實驗探究課都用多媒體課件探究，從刻度尺、鉤碼的個數，到彈簧伸長的示數，多媒體模擬實驗做得都十分漂亮，數據非常精確，動態效果很好，課堂實驗探究中“學生反應良好”，公開實驗探究課“順利、成功”地完成。但課下聽許多同學議論：多媒體模擬實驗課件做得很漂亮，可真實的實驗數據真是這樣的嗎？沒有誤差嗎？學生普遍不太相信。然而筆者以往用物理器材做實驗進行教學時，就不會出現這種現象。

物理學是一門實驗科學，為了促進探究式物理教學，物理教學中盡可能多地進行物理器材實驗探究是必要的。無論是學生分組實驗，還是老師演示實驗，甚至課外小實驗，都希望返璞歸真，盡可能以人們容易獲得的、真實的實驗器材來實現。老師應該讓學生自己動手做實驗，自己動腦分析實驗數據，總結實驗規律，老師在旁加以引導，從而進一步探尋物理世界的規律。多媒體動畫可以用來分析和解釋那些無法直接觀察到的內容，而這個實驗完全無需動輒動畫，其很明顯是完全可以通過學生實驗完成，這樣讓學生親身體會一下實驗過程，更有利于知識學習與鞏固。

2.和多媒體模擬實驗相比，物理器材實驗更有利于學生科學思維探究和創新能力的培養。

物理課堂教學并不是一種簡單的、教條式的教學，應以學生為主體、教師為引導者組織進行教學。教師可以根據學生這個主體的變化，隨時變革和調整課堂教學方式和方法，盡可能調動學生積極性和主動性，努力激發學生學習和探究的潛能。而要實現這些目標，物理教學中用多媒體模擬實驗模擬物理實驗進行教學，較難滿足要求。原因是多媒體模擬實驗是老師在上課前就已經做好的，是一種“理想化的實驗”，特別多媒體模擬實驗數據精確、沒有差錯、完美無缺，給人不真實的感覺。這樣，學生思維、探究、創新能力就很難得到發展和培養。但物理器材實驗完全可以彌補多媒體模擬實驗的缺陷，學生在做物理器材實驗或教師在做演示實驗時可能會遇到“意想不到”的問題，雖然實驗課上得很“不順”，但這往往能帶動學生課堂學習氣氛，激發學生學習物理的樂趣，從而使實驗教學處于真正的“探究”之中，對培養學生優良探究意識和創新才能有很大幫助。

記得筆者有一次給學生做《描繪小電珠伏安特性曲線》的實驗，連接電路時有一根電線內部斷了，電路連接好后燈沒亮，在檢查線路連接過程中沒有發現任何問題。這下熱鬧了，學生紛紛提出建議：有的說是燈壞了要換燈；有的說是電池沒電了要換電池；也有的說是電線內部斷線要換電線。各種說法都有，連平時聽課總愛睡覺的幾個后進生的興趣都激發了出來，開始兩眼炯炯有神地和周圍同學們積極討論起來，給老師提建議。盡管教室里“像超市”，但從那以后學生每次自己做物理器材實驗或看教師做演示實驗時都極有興趣，遇到故障時都能認真對待，積極思考，主動探究，解決問題，不再像以前那樣等待教師告知答案。而且學生每次自己解決好問題之后，都會自豪地跑來告訴老師，并提出自己的想法，在教師的鼓勵下使他們更喜歡物理了。這樣大大激發學生學習物理的興趣，而在使用多媒體模擬實驗教學時，很少能達到這樣的效果。

二、比起物理器材實驗，多媒體模擬實驗也有它的優勢

1.多媒體模擬實驗課件是介紹如何使用實驗儀器的好助手。

物理實驗教學過程中經常會出現一些學生從未見過的實驗儀器。教師清楚介紹它們的結構、原理、性能及使用方法就成為做好物理實驗的前提，這時如果使用多媒體課件模擬實驗儀器，老師教起來就會輕松許多。

如給學生介紹如何使用螺旋測微器這種實驗器材時，因螺旋測微器個頭較小，它上面的讀數那就更小了，向全班學生講解，第一排座位的學生大都看不清，如果一組一組講解既費時效率又低，給教學帶來很大困難。怎么才能向學生介紹清楚如何讀數呢？這時如果利用多媒體動畫將“如何使用螺旋測微器”制作成課件，再對照學生手中的實驗器材進行講解，學生學習起來就更直觀、更容易、更理想了。

2.多媒體模擬實驗能對已完成的物理器材實驗進行驗證。

實驗過程中，由于一些物理實驗操作不易控制（如速度很快等），或者存在環境和人為的某種干擾，或者誤差比較大等，就會影響物理實驗的順利完成，常常造成學生對主要物理現象的觀察不甚詳細和不明了，從而不能得出準確的結論或不能很好地驗證物理規律，影響教學效果。若我們先做真實的物理器材實驗，再用多媒體動畫模擬演示，把主要物理現象盡可能展示出來，這樣會大大提高物理實驗教學效率。

如研究電流與電壓和電阻關系時，由于電源電壓不足、短路和斷路等因素影響，實驗結論不夠明顯，就可以先做實驗，然后通過多媒體模擬驗證，從而幫助學生分析實驗中的優點和不足，矯正實驗結論。

3.比起物理器材實驗，多媒體模擬實驗可以模擬一些物理實驗室無法完成的實驗。

多媒體模擬實驗能夠把一些抽象的物理規律、現實中人難以直接操作的實驗、不易觀察清楚的物理變化過程等一一用直觀的模擬方式呈現出來。

例如，在講述橫波在介質中的形成和傳播規律時，我們可將介質設定成肉眼可直接觀察到的“圓形小球”，變“無形”的介質為“有形”的小球，通過觀察“圓形小球”在平衡位置附近往返運動，同時對比水波形成和傳播規律，學生很容易弄清橫波在介質中的形成和傳播規律。又如在《開普勒三定律（軌道定律、面積定律、周期定律）》的教學中，我們可預先用多媒體動畫軟件把太陽和地球、火星等九大行星等按天體中的坐標放置好，使它們按實際情況運轉起來，然后老師和學生一起探究和驗證開普勒三定律。這種情況，多媒體模擬實驗比起物理器材實驗顯得更直觀、更形象、更具體、更生動，學生一看就明白，理解起來容易，掌握起來自然又快、又牢、又好。

三、物理器材實驗和多媒體模擬實驗優勢互補，實現教學的優化

物理學是自然科學的帶頭學科，是一門以實驗作為檢驗真理唯一標準的學科，還是一門重視探究、崇尚邏輯推理的學科。為了幫助學生理解物理知識，提高探知物質世界規律的興趣，物理課本中的學生實驗和演示實驗顯得尤為重要。而多媒體模擬實驗在物理實驗教學中的使用，則進一步促進物理實驗在教學內容、教學方式、教學過程等方面的全面優化；有效改善物理實驗教學的多樣性和表現力，優化教學效果，從而實現物理器材實驗和多媒體模擬實驗的優勢互補。

如在一次物理說課比賽中，某老師對《平拋運動》的教學設計如下：首先通過小球沿水平方向拋出做曲線運動引出平拋運動的課題，利用多媒體動畫課件模擬平拋運動；接著介紹平拋運動的定義及其條件；然后借助課件動畫一步一步慢慢地模擬展示真實實驗，引導學生分析，并得出平拋運動的規律……筆者覺得這節課只能說是基本實現了教學目標，因為學生對平拋運動的特點及其規律只是硬性接受了，而沒有真正理解。這節課中，課本要求的探究實驗是必須做的。課本中的實驗通過讓兩個小球同位置同時分別做自由落體運動和平拋運動，引導學生分析，并得出平拋運動的規律，給學生以真實感，激發學生探究物理規律的興趣，培養學生探究物理規律和分析處理數據的能力。應該講這是多媒體課件不能替代的，但是我們可以利用多媒體課件把這兩個小球做自由落體運動和平拋運動的頻閃照片一張一張地放映，然后引導學生分析，這樣可以使學生更深刻地理解平拋運動的性質及規律。

總之，筆者認為物理教學一定要倚重于物理器材實驗，通過對物理實驗的研究、設計﹑實驗、分析、總結、修正，最終達到探索研究物質世界、自然規律的目的。而制作和使用多媒體模擬實驗課件則應該用來補充物理器材實驗的不足，幫助學生理解抽象的物理概念，或者用來輔助學習，提高學生學習效率。物理器材實驗和多媒體模擬實驗只有優勢互補，才能使現代先進的教學手段——多媒體模擬實驗在物理教學中適得其所，發揮最大作用，收獲最好的教學效果。

參考文獻：

[1]賀小花.物理教學中多媒體課件模擬實驗與用儀器所做實驗的利與弊.考試周刊，2012（41）.

[2]孔九生.中學物理實驗教學方法的研究.學位論文湖南師范大學，2006.