物理實驗是人們根據(jù)研究和學習的目的,利用物理儀器、設備等物質(zhì)手段,再現(xiàn)自然現(xiàn)象或者人為控制條件(排除各種偶然、次要因素的干擾,突出主要因素)模擬再現(xiàn)自然現(xiàn)象并予以研究的科學實踐活動。是一種目的性很強的、可重復進行的、簡約化的探索和論證過程。通過物理實驗可以激發(fā)學生學習知識的興趣,培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和良好的學習習慣,開發(fā)學生的智力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,進而提高學生的綜合素質(zhì)。但就目前中學物理實驗教學的實際情況而言,其效果卻往往不盡如人意。因此,筆者認為,應將現(xiàn)代多媒體技術靈活、有效地整合到中學物理實驗教學中,充分發(fā)揮多媒體技術的優(yōu)勢,打破課堂教學常規(guī)、環(huán)境、條件等因素的制約,切實改變當前物理實驗教學水平不高、效果不佳的現(xiàn)狀,使實驗教學煥發(fā)出自身應有的強大的生命力和活力。
一、將多媒體技術運用于中學物理實驗教學的必要性
(一)傳統(tǒng)實驗教學存在一定的局限性
傳統(tǒng)的實驗教學雖不乏其優(yōu)點,如理論講解透徹、操作簡單、教師易于控制等;但是其內(nèi)容相對陳舊,受外界因素制約較大,手段也單一,尤其是以教師為中心的模式,使得實驗教學自身應有的優(yōu)勢如實驗原理的科學性、操作的獨立性、參與的廣泛性、過程的體驗性、結(jié)果的差異性等很難體現(xiàn)出來,導致學生進行實驗的積極性和主動性不高。同時,由于一些中小學校對實驗教學存在一定偏見,重視和支持力度不夠,實驗儀器、設備數(shù)量上嚴重短缺,質(zhì)量上陳舊、老化,破損不堪,或者更新?lián)Q代慢,跟不上教材改革和教法改革的步伐,導致有些演示實驗只能湊合,大部分學生實驗無法正常開設,實驗教學質(zhì)量大打折扣。
(二)多媒體技術具有自身的優(yōu)越性
“多媒體技術”是指將數(shù)字、文字、聲音、圖形、圖像和動畫等各種媒體有機結(jié)合,并與先進的計算機通訊和廣播電視技術相結(jié)合,形成一個可組織、存儲、操縱和控制多媒體的集成環(huán)境和交互系統(tǒng)的技術。它具有極強的可視性、模擬性、交互性、重組性以及高度的智能化。中學物理實驗教學中,由于時間、空間、資源等的限制,實驗中常常出現(xiàn)實驗過程、現(xiàn)象不清楚、不全面或根本不可能實現(xiàn)等問題。而運用多媒體技術,充分利用其集成聲音、圖像、文本、影像、動畫的功能,突破空間、突破時間、化抽象為具體、動靜結(jié)合,對實驗現(xiàn)象進行模擬甚至仿真,既能吸引學生注意又可以充分調(diào)動學生的各種感官刺激,使學生在最短的時間內(nèi)盡可能獲得更多的信息,取得更好的教學和實驗效果。如衛(wèi)星的運動、日(月)食的形成、鏈式反應、電荷在電磁場中的運動等這些在實驗室根本無法完成的實驗,如運用多媒體技術則既能最大程度地保證實驗的效果,還可增強實驗的趣味性和直觀性。基于以上兩點,我們可以認為,將多媒體技術運用于中學物理實驗教學中,不僅是必要的,而且也是提高物理實驗課堂教學效果的重要途徑之一,它必將成為物理實驗教學的一種趨勢。
二、多媒體技術在中學物理實驗教學中的應用
(一)應用的策略
1?受條件限制的實驗應運用多媒體技術。如前所述,在中學物理實驗教學中,很多實驗在實驗室根本就不能完成,我們就應該借助多媒體技術的強大模仿力,利用動畫技術模擬無法直接用實驗演示的物理現(xiàn)象、物理過程,為理解、接受和記憶有關抽象物理知識創(chuàng)設生動形象的物理情景。如筆者在進行α粒子散射實驗教學時,利用仿真實驗室展現(xiàn)出整個實驗過程,動態(tài)模擬出從裝有放射性物質(zhì)釙的鋁盒中不斷有α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),并且有極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角超過90°,有的甚至被彈回,偏轉(zhuǎn)角幾乎達到180°�？催^α粒子散射實驗的動態(tài)模擬過程后,師生再共同分析出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因,探索原子結(jié)構(gòu)。這樣,學生很容易記下α粒子散射實驗裝置、過程、現(xiàn)象,深刻理解了盧瑟福的原子核結(jié)構(gòu)理論,使得教學效果和效率都得到提高。
2?需要展示細節(jié)和過程的實驗應運用多媒體技術。一些物理實驗非常強調(diào)實驗操作的細節(jié)和方法的演練,強調(diào)實驗條件的控制和注意事項等,這些就應充分利用多媒體系統(tǒng)強大的投影放大展示功能,提高實驗演示的可見程度,強化實驗教學效果。如:利用多媒體視頻展臺將實驗儀器、實物、模型、標本等直接投影放大,讓全體學生直觀地了解它們的構(gòu)造細節(jié)、儀器規(guī)格以及使用方法。利用攝像頭對演示實驗的操作過程進行同步放大直播,提高現(xiàn)象、過程、方法示范的可見程度,強化實驗方法和實驗操作的示范作用,讓全體學生同時獲得過程與方法的直觀感覺,培養(yǎng)實驗觀察能力。利用影碟機、錄像機展示相關實驗和知識的社會、生活背景,展示宏觀的無法搬入課堂的自然現(xiàn)象,展示微觀過程的顯微攝像資料,展示瞬間快速發(fā)生的物理過程或現(xiàn)象,并通過快錄慢放或者慢錄快放和暫停定格技術,擺脫實驗的時間、空間限制,給學生創(chuàng)造學習必需的情景氛圍,讓他們充分詳細地了解相關物理過程或現(xiàn)象的細節(jié)。
3?對儀器和設備損耗較大的實驗應運用多媒體技術。多媒體技術輔助物理實驗教學的一個最大優(yōu)點就是實驗中所涉及的儀器、設備、耗材、原料等都是虛擬的,既不需要專門的資金購買,也不存在任何污染和浪費,還可以多次使用。有鑒于此,在中學物理實驗教學中,凡涉及的實驗對儀器和設備損耗較大、實驗耗材和原料昂貴、實驗操作過程危險等,理應選擇多媒體技術。
(二)應用的原則
1?針對性原則。和傳統(tǒng)的教學模式相比,多媒體輔助物理實驗教學有著明顯的優(yōu)勢,但如果因此而走上了另一極端,認為“無多媒體不是優(yōu)質(zhì)課”、“無多媒體不成公開課”、“課課都用多媒體”,以為多媒體課件用得越多課就越上檔次,把教育手段等同于教育方法,認為教育手段先進了,教學中采用多媒體課件了,教育理念便先進了,這就與使用多媒體技術的初衷背道而馳了。因此,在物理實驗教學中,使用多媒體輔助教學應堅持針對性原則,區(qū)別不同的實驗,在確有必要的情況下才使用。
2?實踐性原則。物理實驗教學不僅僅是為了演示一個物理現(xiàn)象、驗證一個物理原理、發(fā)現(xiàn)一條物理規(guī)律,更為重要的是通過實驗來引導學生掌握科學實驗的方法,樹立科學實驗的思想,培養(yǎng)學生科學實驗的能力。利用多媒體技術雖然可以很方便地實現(xiàn)模擬實驗,但如果熱衷于在計算機上模擬實驗而忽視學生的實踐操作,勢必不利于學生動手能力的培養(yǎng)。同時,由于模擬實驗不是真實實驗,其可信度不高,如果長期讓學生接受他們所懷疑的信息,那么必然會使他們喪失質(zhì)疑、創(chuàng)新的欲望,重新回到機械記憶的老路上,這也是與運用多媒體技術的初衷相背離的。因此,在利用多媒體技術輔助物理實驗教學時,還必須堅持實踐性原則,只要條件允許,就一定要讓學生親自到實驗室動手操作,以培養(yǎng)學生的實踐能力。
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