淺談基于Flash技術的物理模擬實驗的設計

李曉慧

摘 要：為了更好地促進教學，更好地發揮模擬實驗的優勢，本文以“牛頓試管”課件為例，介紹了基于flash技術下的中學物理模擬實驗的設計研究過程，并對該模擬實驗課件進行了總結評價。

關鍵詞：模擬實驗;Flash技術;中學物理教學

一、基于Flash技術的中學物理模擬實驗的設計

（一）模擬實驗的設計理念

模擬實驗是按照模擬的科研活動來設計，讓學生掌握實驗的基本技能、操作規范、自我測評。其中，實驗模擬是主要內容，是一個用虛擬現實技術開發的模擬實驗室。學生通過鼠標可以輕松操作整個實驗過程。實驗現象逼真且有趣味性，不但讓學生做實驗如若身臨其境，而且還集娛樂與探索科學知識于一體。該軟件本著操作通用易學、生動形象的設計理念，為用戶展示了一個界面友好、數據準確、內容豐富的實驗操作平臺。讓學生通過實驗活動驗證所學的理論知識，掌握實驗技能，提高動手操作能力，培養觀察能力、分析能力、想象設計能力、創新能力和科學探究的能力。

（二）模擬實驗的設計原則

1.以建構主義的認知理論為基礎

模擬實驗的設計必須以學生為主體，促進學生進行自主學習，要重在輔“學”，而非輔“教”。實驗的設計、裝置、操作過程、現象等必須具有科學性、真實性。在以往的中學物理實驗教學中，教師是實驗的主體，很多教師為了節約實驗的時間，獲得實驗的現象，由教師為學生設計和完成實驗，學生則只能被動的觀看，這種教師為主體的實驗方式，難以展示出學生的能動作用，不能從學生的認知和理解能力出發，提升實驗的效率。而在模擬實驗設計中，必須要將認知理論作為實驗設計的基礎，從學生的實際學習能力出發，讓學生成為模擬實驗的主體。

2.以科學實驗為核心

科學實驗是指實際操作的實驗，而實踐是不可替代的。實驗類網絡課件的作用是輔助實驗現象的觀察、分析、探索、輔助基本訓練以及輔助實驗的設計。它只能處在輔助的位置，其服務對象是學習者，其任務是幫助他們落在科學實驗的實處。不要企圖以模擬的演示實驗替代真實的實驗。

3.以真實的科學研究為靈魂

實驗過程，是科學研究的過程，是認知主體由感性到理性的必由之路，來不得半點的虛假。實驗的目的，不應片面追求“唯一正確”的結果，而應始終強調“求真”的科研精神。模擬實驗的設計要以真實的科學研究為靈魂，體現科研的精神，介紹科研方法，要給學習者留有充分的拓展空間，協同他們進行科學研究，促進學生科學意識的培養，能力的發展和學習方法的提升。

二、基于Flash技術的中學物理模擬實驗的實現

隨著信息技術的高速發展，其在中學物理教學中的應用頻率越來越高，信息技術為物理模擬實驗提供了技術支出，能夠延伸物理實驗的深度和廣度，并將很多在實驗室難以完成的實驗，通過模擬的方式展示出來，增強了學生對物理知識的理解和感知能力;將Flash技術應用到模擬實驗中，使得實驗現象更加直觀和清晰，有助于對實驗細節的展示，為學生展示出實驗數據，幫助學生分析實驗結果，進而極大的增強了物理教學的效率。Flash技術在具體的課件制作上能得到很好的開發利用。Flash是美國Macromedia公司新推出的一款矢量動畫制作軟件。因其強大的動畫制作功能，友好的界面受到全世界數以億計人們的喜愛，用FLASH制作物理模擬實驗的課件有著其它軟件無法比擬的優越性。其一，它的動畫制作功能非常強大，給模擬實驗的創作者提供了廣泛的創作空間;其二，能為模擬實驗提供良好交互性，可創作界面美觀、便于操作的友好界面;其三，它所執行的模擬實驗文件體積很小，便于攜帶和網上傳輸;其四，其兼容性非常良好，它所執行的模擬實驗文件自帶播放器，在Win9X、Winme、Win2000、WinXP系統下均可播放。

三、基于Flash技術的中學物理模擬實驗實例

（一）“牛頓管實驗”教學分析

1.教學重難點

“自由落體運動”是高中物理力學教學中重要的演示實驗之一，高中學生由于受日常經驗的影響，形成了對重的物體落得快，輕的物體落得慢的“定勢思維”，本節教學的重點和關鍵就在于說明不同物體在真空中下落速度是一樣的。在素質教育的背景下，中學物理教學有了更高的要求，傳統的教學思路以及教學方法，已經與中學生發展和成長的需求不相匹配，教師需要積極創新教學理念，充分的借助信息技術，化解物理教學中的難點，讓學生能夠掌握物理學習的方法。由于中學物理學習中，有些實驗本身具有一定的抽象性，加上中學實驗室場地和設備的限制，就很難將其清晰的展示出來，“自由落體運動”實驗的要求比較高，對比實驗、操作步驟、數據測量、結果分析等都需要適合的實驗材料與實驗設備，這樣才能讓學生清晰的觀察自由落體運動的原理，消除學生的思維定勢，采用更加科學和完善的思路分析物理實驗和實驗現象。

2.教學目標

在以往的中學物理教學中，教師受到應試教育的影響，采用的教學思路和教學方式比較單一，開展灌輸式的講解，與學生之間的互動性不強，并沒有從中學生對物理的實際學習情況出發，為學生制定出明確的教學目標和方向，使得學生在物理學習中存在極大的盲目性，物理學習的效率不高，因此在模擬實驗教學中，教師首先應該為學生設計學習目標，采用“問題——討論——實驗——歸納”的探究性教學模式，讓學生在獲得知識的同時，學會科學研究的方法。

教師可以借助Flash技術為學生設計出“自由落體運動”的實驗對比，讓學生觀察和分析對比實驗的現象，并記錄實驗數據，最終得出實驗的結論。比如：教師可以選擇質量不同的羽毛和小球在不同情境下的對比實驗，讓學生充分的觀察實驗的現象，并得出關鍵性的結論：如果沒有空氣阻力，物體在重力的作用下由靜止開始下落，它們將同時到達瓶底。借助Flash技術開展“自由落體運動”的對照實驗，學生能夠觀察對羽毛和小球在不受空氣阻力的情況下，同時滑落到瓶底，有助于提升學生的思維能力和探究能力，對學生的發展和成長具有十分重要的作用。

（二）“牛頓管實驗”模擬實驗的評價

本實驗主要采取的方法為對比實驗。對比實驗是以實驗操作和觀察為基礎，以實驗現象為依據，對實驗過程中通過人為控制所產生的類似現象之間的差異進行對比分析的一種實驗教學過程。運用對比實驗開展探究活動，有利于激發學生的興趣，培養學生的科學思維能力和探究能力。

該實驗遵循了物理的學科邏輯。課件符合學習者特征的需要，能在短時間內將要求內容向學生呈現，讓學生在自主的學習過程中順利完成學習任務。該實驗采用了觀察法來達到教學目的，其目的在于提高學生的觀察能力，發展學生邏輯思維能力。

該實驗是按照模擬的科研活動來設計。課件讓學生掌握實驗的基本技能、操作規范、自我測評。其中，實驗模擬是主要內容，是一個用Flash技術開發的模擬實驗室。學生通過鼠標可以輕松操作整個實驗過程。同時，實驗現象逼真且有趣味性，讓學生做實驗如若身臨其境。

本著操作通用易學、生動形象。該課件為用戶展示了一個界面友好、數據準確、內容豐富的實驗操作平臺。讓學生通過實驗活動驗證所學的理論知識，掌握實驗技能，充分提高了學生的動手操作能力，培養了學生的觀察能力、分析能力、想象設計能力、創新能力和科學探究的能力。

四、總結與展望

目前，基于Flash技術的模擬實驗在中學物理教學中較普遍地受到了重視，但在具體的實施中還存在著一些不盡如人意的地方，這主要是源自兩個方面，一是認識上的偏差，二是投入上的不足。再加上其他一些方面因素的影響，如課時等，使得我國中學物理模擬實驗的教學情況參差不齊。為了提高教學質量，采用基于Flash技術的模擬實驗是個良好的技術選擇。

隨著“互聯網+教育”的不斷推進，Flash技術下物理模擬實驗會得到進一步的發展，其各項功能會更加全面，不僅能夠為學生清晰的展示出模擬實驗的步驟、原理、過程、數據、現象以及結果等，同時其還會將師生互動、實驗特色、實驗不足、實驗評價等環節融入其中，展示出Flash技術在中學物理模擬實驗中的最大價值和功能，為教師提供完善的教學工具，為學生提供系統化的學習載體，讓Flash技術與中學物理實驗進一步融合與發展。

參考文獻

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