利用计算机多媒体辅助物理实验教学
来源:用户上传
作者:
【摘 要】本文通过计算机多媒体辅助物理实验的教学研究,阐述了计算机多媒体在物理实验教学中的辅助地位和重要作用,以及物理实验在物理教学中的基础地位,阐明了在物理实验教学中如何弥补各自的不足来优势互补,发挥各自不可替代的重要作用。
【关键词】计算机多媒体物理实验教学
物理是以实验为基础的自然学科。物理概念、规律和定律的建立都是在实际实验的基础上。物理实验是物理教学的内容、方法和手段,是物理教学的重要组成部分,实际的物理实验更为重要。而计算机多媒体辅助物理实验只能是“辅助”,是交流学习的工具,使两者合理整合,提高教学效果。
一、真实实验是物理教学的基础,可用计算机多媒体辅助物理实验
真实实验是人类认识世界的重要活动,是进行科学研究的基础。当今物理教学倡导学生自主学习、合作学习、研究性学习,真实实验为此打下了基础,并提供了物质保证。
在物理实验教学中,学生不仅学到了知识和技能,还体验到了探索的乐趣和成功的喜悦,学会了合作。在实验过程中,学生实现了很多心理活动。如:提出问题、猜想假设、设计实验、进行实验、观察分析、总结交流、掌握实验方法、提高实验能力等。这些科学探究过程都是学生素质提高的重要方面。
利用计算机多媒体辅助物理实验只是辅助手段,只能是处于教学的辅助和补充地位。如用计算机演示“连通器”原理,能够演示相同液体液面相平的物理过程,且不受时间很短、液面变化很快的限制,慢慢地呈现在学生面前。但这不能代替真实的连通器的观察,辅助的无论多完美也不能给学生真切的感受,不能让学生领略自然现象的美妙与和谐。再如,用计算机演示电磁感应现象。真实的电磁感应实验,教给学生的不只是一个道理,更让学生体验到大自然中蕴藏的奥秘,在学生的心灵中播下探索的种子,培养他们终身探索的兴趣。相应的计算机演示应在实验之后作为辅助教学的手段,借助计算机多媒体演示电磁感应现象,用磁感线来展示磁场方向、运动方向和感应电流方向之间的关系等,来帮助学生理解,方便学生观察,这样更有立体感,可以培养学生空间想象能力,对培养学生的发散思维很有帮助。因此,利用计算机多媒体辅助物理实验教学也很重要。
二、利用计算机多媒体辅助物理实验的优势
随着现代教育技术的飞速发展,现代教育媒体辅助物理实验教学也显得十分重要了。实验作为一种传统的教学手段,也应不断的创新。这就要求实验与现代教育手段有机整合,实现优势互补。
现代教育媒体,特别是计算机多媒体,在辅助物理实验方面,可以提供众多的工具,如各种多媒体制作工具。通过各种传感器连接,计算机可以成为万能的实验仪器,如温度计、示波器、声波检测器、电流表、电压表、测力计等,这些利用计算机与传感器相结合的仪器能真实有效地直接与客观环境相互作用,它们具备常规实验仪器的功能,还具有很强的数据分析功能,其功能比普通的实验仪器更加方便、精确、快捷。计算机还可以模拟实验,特别是模拟一些费用高或者有一定危险性、危害性及一些规模较大的实验。对于一些普通的实验,可先实验后模拟实验,以帮助学生理解实验原理,展示真实实验无法展示或不便展示或展示效果不明显的现象,并用生动形象的形式显现出来,教学效果自然不同了。
1.利用计算机多媒体模拟真实实验不便展示的物理模型。物理模型是建立并描述物理概念和物理规律的基本研究方法,是人们抓住研究对象的主要矛盾而对研究对象的一种抽象。物理实验通常不便于实现或展示物理模型,而用计算机多媒体能模拟物理模型,有助于弥补学生直接经验的不足,引导学生向抽象思维发展,使探求知识的智力过程大为简化,实现学生从感性认识到理性认识的飞跃。
“光线”是光学中的一个基本模型,是研究光的传播规律和成像规律的基础。但是,光线在物理实验中却不便于展示,这可能对学生理解光传播规律和成像规律产生影响。对于平面镜成像和透镜的成像规律,由于在实际实验中不易观察“光路”,在学生的头脑中很难建立有关光路的物理图景,对于由几组数据得出的结论也很难接受和理解。若利用计算机多媒体模拟“光线”,很容易形成物理图景,在平面镜成像、透镜成像实验中模拟物理实验中的“光线”,而使成像光路和成像过程一目了然。
2.利用计算机多媒体辅助物理实验,模拟真实实验中不便观察的物理现象。在很多情况下,物理实验直接呈现的物理现象,不便于观察。合理应用计算机多媒体,根据情况采用放大、慢镜头、定格、重放等手段,削弱时间和空间对观察的限制,将进行很快或缓慢的实验过程显示出来,强化实验的观察主体。物理现象微弱,呈现时间很短,微观领域中的物理现象等都不便观察,也不便于分析理解,而用计算机多媒体辅助物理实验,有其交互性和可控性,为学生观察、分析、理解提供了帮助。
在学习分子运动的初步知识时,分子的运动是肉眼看不见的,教学时可利用计算机多媒体模拟分子的运动。在模拟情况下,学生能看到分子的运动情况和分子之间及与器壁的碰撞情况,容易使学生想象出分子的运动情况,有利于学生的学习。分子之间既有引力又有斥力,学生很难想象、理解,教学时用计算机多媒体辅助实验,设计用弹簧振子模拟分子之间的引力和斥力,用两球(振子)表示分子,弹簧的拉力和推力表示引力和斥力,线段的长短表示物理量的大小,箭头方向表示物理量的方向,不同的物理量用不同颜色的箭头表示。这样可使复杂的物理量变化简化为几个带颜色的箭头,形象直观地表示出来,对分子之间何时表现为引力,何时表现为斥力,显而易见,易于理解,使学生学习兴趣浓厚,记忆深刻,教学效果良好。
3.利用计算机多媒体辅助物理实验,可弥补真实实验中信息量不足的缺陷。物理实验中某些物理参数的值是有限的,信息量不足,实验中的观察和分析是两个过程,建立完整的物理图景对于观察现象后能正确分析物理规律是很有必要的。计算机有强大的计算功能和多媒体功能,可给参数赋值,来实现物理过程,并且具有实时分析、对结果及时展示和其它一些所需要的功能。
利用计算机多媒体辅助演示凸透镜成像实验,能随时将物体从远至近地拖向透镜,时实显示出像的大小、正倒、虚实的变化,帮助学生掌握凸透镜成像实验的过程和规律。可在真实实验后运用,或在总结复习时运用,都可起到生动形象地显示实验条件或参数的变化对实验结果的影响,使学生更好地理解实验。但它不能完全达到真实实验的效果,不能取代真实实验。
4.利用计算机多媒体完成真实实验中限于条件不能做的实验。限于条件,许多物理实验不能做、不便做、不准做,因而无法将实验真实呈现给学生。用计算机多媒体演示相关实验内容,也能起到很好的教学效果,提高教学效率。如学习“大气压的测定实验”时,托里拆利实验用的是水银,其蒸气有毒,不利于学生的健康。为了解决这个问题,可用计算机多媒体模拟该实验,由教师控制模拟实验中的各种操作,随时讲解,让学生观察并分析讨论,最后学生对实验有了深刻的印象,从而弥补了实验缺失而带来的影响。
在学习连通器时,可用计算机多媒体模拟船通过船闸的全过程。教师控制,让学生根据动画图示,说明船通过船闸的过程,使学生更清楚地了解船闸的原理,突破教学难点,起到辅助教学的作用。
5.用计算机多媒体重现现实生活中与物理实验有关的音像资料。提供与物理相关的生活和社会背景,为学生展示现实的物理情境,展示与物理实验有关的切合学生学习实际的音像资料也是十分必要的。
用计算机多媒体播放有重要物理意义的、展示科学技术发展的实况资料。如学习“浮力”时,播放热气球上升,轮船、潜艇、航空母舰的实际航行;学习水能和风能的利用时,观看山村水磨和风车田以及雄伟的三峡大坝;针对惯性现象,播放飞机飞行时投放救灾物资时的真实事件,以及科学家的历史资料和科研工作者的工作过程等。这些实况资料用计算机多媒体重现,能对物理实验教学起到很好的辅助作用。
总之,在物理教学中实验是基础,利用计算机多媒体辅助实验是实验的模拟和再现。我们可以充分利用计算机多媒体的集成性、交互性、智能性和易扩展性,贴近真实逼真的模拟,但不能代替真实的实验。要积极研究计算机多媒体在物理实验教学中的应用,使其发挥更大作用。
参考文献:
[1]孙沛.计算机辅助教学[M].呼和浩特:内蒙古大学出版社,2000.
[2]赵相国.计算机辅助物理教学[M].北京:人民教育出版社,2001.
[3]钱昆明.多媒体应用技术教程[M].北京:高等教育出版社,2002.
[4]刘成章.信息技术教育学[M].北京:高等教育出版社,2002.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-11985263.htm
