論述物理實驗教學中的多媒體模擬實驗

茹武年

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：C 文章編號：1672-1578（2016）05-0128-01

時下，隨著計算機在人們社會生活中的迅速普及，教育領域也因多媒體計算機的介入引發了一場空前的技術革命。傳統的教學媒體如黑板、教材等已遠不能滿足現代教學的需要，甚至就連幻燈、投影、錄音、錄像等新媒體在現代教學中也暴露出很多局限性，應運而生的多媒體計算機集合眾多教學媒體之長，靈活地對文字、圖形、圖像、視頻、動畫和聲音等多種信息進行整合處理與控制，很方便有效地實現了人機對話，具有集成性、可控性、交互性的特點，可以說，多媒體計算機進入教育領域代表了教育技術向現代化發展的主要趨勢。

在中學物理實驗教學中，多媒體計算機也發揮了巨大作用，倍受廣大中學物理教師的青睞，越來越多的中學物理教師把視線投注到多媒體計算機上，甚至競相效仿，似有泛濫之勢。

如何有效地利用多媒體計算機為中學物理實驗教學服務，正確發揮計算機模擬實驗在中學物理實驗教學中的作用，需要我們認真分析計算機模擬實驗在教學中顯現出來的優點和不足。

1 計算機模擬實驗在中學物理實驗教學中的優點

1.1 利用計算機的色彩作圖功能，在演示中增強學生的直觀感覺

計算機在演示中利用圖形變化激發學生的好奇心，補充演示實驗的不足，它的聲音和色彩也有助于加深學生的直觀印象，為學生創造良好的物理情景，使學生多種感官參與工作，加深感知程度，強化記憶。例如，用計算機模擬凸透鏡成像實驗時，我們能清楚的看到物體的光是怎樣通過凸透鏡會聚成像的，把很抽象的問題變得形象直觀了。

1.2 利用計算機建立物理模型

建立物理模型是物理研究中常用的重要方法，抓住主要因素，忽略次要因素，形成物理模型。常規演示往往無法突出主要矛盾，學生容易被表面現象所迷惑，例如，在用計算機模擬動滑輪實質時，我們看到的就不再是一個圓形的輪子，而是抽象成一個個連續替換的繞支點轉動的杠桿，很好的突出了主要因素，排除干擾因素，凸顯了動滑輪的實質。

1.3 放大微觀世界，放慢高速運動

物理學許多問題要揭示其本質，就得深入到物質的微觀構成去研究，我們用傳統方法無法向學生演示微觀世界，運用掛圖也只能看到靜態的物質微粒模型，利用計算機模擬實驗在這里卻能發揮巨大的作用，例如，用計算機模擬電路中電流的形成過程，在沒有接通電路時，導體中的自由電荷做雜亂無章的無規則運動，當接通電路后，在電壓的作用下，導體中的所有自由電荷都做了定向移動，從而在電路中形成了電流；再如，計算機模擬分子的無規則運動和原子核結構時，我們能在畫面上看到無數個被放大了的分子、電子的運動情況，實際物質微粒運動速率是非常快的，我們在屏幕上看到的也只是被人工放慢了的運動模型。

1.4 替代有毒、爆炸等危險性大的實驗

這類實驗我們現在要盡量用計算機模擬完成。如，演示托里拆利實驗，水銀有劇毒，課堂上不可能進行真實演示，借助計算機運用課件我們就能給學生展示大氣壓的存在和大氣壓能支持的水銀柱的高度。

2 計算機模擬實驗在中學物理實驗教學中的缺陷

2.1 減弱了學生的感知，降低了物理概念和規律的信度

多媒體計算機進行的模擬實驗是虛擬的，較之實際學生實驗，學生的主體地位發生了變化，由主動探究變成了被動接受，導致學生的探究興趣下降，親身體驗弱化，實驗的真實感漸漸喪失，如果過多用多媒體模擬實驗代替實際實驗，學生會對得出的物理概念和規律的正確性產生懷疑。

2.2 缺失了對學生多種能力的培養和科學方法的訓練

在實際實驗中，通過閱讀實驗資料可培養學生的自學能力；通過實際操作、觀察現象、分析數據、得出結論的過程可以培養學生的動手能力、觀察能力和思維能力；通過探究實驗方案的設計可以培養學生運用物理知識解決實際問題的能力；通過交流討論和書寫實驗報告，可以培養學生的表達能力。同時在實際實驗中，為了得出正確的結論，必須要注意運用科學的方法。這些能力的培養和科學方法的訓練在多媒體模擬實驗中是無法實現的。

2.3 不利于學生意志品質的鍛煉和科學態度的養成

科學實驗是嚴謹的，無論是老師還是學生，在實驗操作中都必須實事求是、嚴肅認真，來不得半點虛假，因此實際實驗對學生形成實事求是的科學態度和嚴謹細致的科學作風是十分有益的。同時，實際實驗探究過程總是伴隨著多次失敗走過來的，學生的意志就是在經歷了多次失敗以后得到磨練的。模擬實驗因缺少了學生的主動參與，意志品質自然得不到鍛煉，科學態度的養成也大打折扣。

3 結語

綜上所述，多媒體計算機模擬實驗在物理實驗教學中有利有弊，我們絕不能摒棄先進的教學手段和教育資源不用，但也不能盲目追求時尚，不加選擇的運用多媒體計算機。在下列情況下可以充分發揮多媒體計算機模擬實驗的作用：

（1）條件不具備的實驗。如學校實驗儀器數量少或者沒有儀器，演示儀器太小看不清等。

（2）微觀模擬實驗。如原子核結構、分子的運動、電流的形成等。

（3）需要放慢過程和放大細節的實驗。如凸透鏡成像的光路實驗、抽水機抽水的過程、儀器的認識和使用規則。

（4）需要建立模型的。如滑輪實質的模型、日食月食的形成模型等。

（5）有危險性的實驗。如托里拆利實驗等。

每一位中學物理教師要把多媒體模擬實驗與實際實驗配合運用，互相補充，要盡量多引導和組織學生進行實際實驗操作，合適地運用多媒體計算機輔助教學，使新課程背景下的物理實驗教學達到一個新的高度。