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计算机辅助对物理教学的整合与优化

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著名的心理学家布鲁纳认为:“在学校教育教学中,所有教学计划在很大程度上将依赖于为达到教学目标而采用的媒体.”教育心理学也告诉我们:人们从听觉获得的知识能够记忆15%,从视觉获得的知识能够记忆25%,如果同时使用这两种传递知识的通道,就能接受知识65%.所以计算机辅助教学应运而生.

1 计算机辅助的特点

计算机辅助教学通过投影,影视,图像,声音等手段,把教学过程中不容易讲清楚比较抽象的知识点通过实物或者影像的方式向学生展示.计算机不仅能呈现单纯的文字、数字等字符教学信息,而且还能输出动画、视频、图像和声音,能非常容易做到教学信息的图、文、声并茂,这种多维立体的教育信息传播,增强了信息的真实感和表现力.另外,计算机作为教学媒体,学生可利用一定的输入、输出设备,通过人机“对话”的方式进行学习,这种人机交互作用是计算机媒体所特有的.所以也更容易达到并优化我们在物理教学中所期望的各种教学效果.

2 教学中的优化尝试

教学的一个基本过程是将知识用信息表现的方式进行传播的过程.物理教学也不例外.在这个过程中,如何将知识用直观、清晰的形式展现出来是每个教学工作者追求的一个目标.例如,在“质点在平面内的运动”一节时,书中有这样一个演示实验:竖直玻璃中有一段蜡块可由底部匀速上升至顶端,当玻璃管水平匀速运动时可看到蜡块同时参与两种运动及其轨迹.这个实验教师可在课堂上演示,但学生中有一部分即使看到现象也会问:轨迹一定是直线吗?蜡块是加速上升吧?若是加速上升,轨迹怎样?玻璃管若有加速度呢?等一系列问题.这时若能运用多媒体课件进行演示,不但可以解决学生这些疑问,而且可以继续深入揭示这一物理现象和过程的本质.既避免了抽象的理论分析解释,学生又一目了然,最大限度地消除了教学上的难点――蜡块如何同时参与了两种运动,合运动与分运动究竟有什么联系.又如在“探究作用力与反作用力的关系”实验中,可以用两把弹簧称对拉来做,但是用计算机结合DIS力传感器来做的话,效果更加明显.

其实利用计算机辅助物理教学除了利用其演示现象揭示本质的功能之外,还经常利用它来模拟实验,培养学生分析解决问题的能力.例如,在讲《机械运动》这一章时,关于水平弹簧振子、简谐运动、简谐运动的图象、单摆及其周期公式等节内容多涉及到一些演示实验.我们在做好演示实验的基础上通过FLASH制作了相关物理课件,创造了一个虚拟的模拟物理实验环境.学生通过这个虚拟的模拟物理实验环境可以模拟物理实验过程,可以改变劲度系数k、摆长L、摆球质量m、振幅A、周期T等诸多物理参量,自己动手做实验,探索物理规律,也可以自行选择研究方法和手段,实现探究式的学习;学生还可以控制演示的播放速度或利用其强大的交互功能和辅助分析手段,对简谐运动的过程和现象进行直观的、有序的辅助分析,以揭示回复力F、与位移x、速度v、加速度a、之间的区别和联系,达到理解物理概念,掌握物理规律,培养学生分析问题和解决问题的能力.

计算机辅助教学还可以用来比较直观的处理一些实验数据.如在“探究加速度与力、质量的关系”中,记录下数据后,用图象来反映它们之间的关系的话,就能很直观,简洁的反映出这种关系来,而且学生也容易接受.如果人工画图,效果是好,但是很耗时,在一课时内很难完成教学任务.如果用计算机中的Excel,它具有很强的数据处理和图像功能.针对本堂课的实际情况,设计了一个样表,专门用来根据已知的两个量的数据来作图,反映两者之间的关系.当学生把数据输入电脑以后,先用散点图先描出所有的数据点,再根据这些数据点来画出它们的趋势线,这样就可以消除一些偶然误差,相当于有个取平均的效果.再把趋势线进行预测,看它是否经过原点来判断两者是否成正比关系,得到图象如下:

这样的图象一出来,学生对这时a与F之间的关系就一目了然了.同理,也可根据在拉力F一定的情况下,通过实验得出物体质量和加速度的几组数据,设计样表用Excel作出F与1/m的图象,也可轻而易举的得出a与m的关系来了,这里就不在赘述.最后引导学生分析实验结果,得出牛顿第二定律.这样利用Excel辅助实验数据处理,提高了课堂密度,在一个课时内可轻松完成实验探究.并更多地调动学生主动参与,使其动手动脑,更利于发挥其主体作用.

利用计算机技术呈现实际生活实例,模拟实际生活场景,可以给学生创设出逼真的物理情景,使学生感受到生活中有那么多的物理知识,从而提高其对物理的学习兴趣,帮助其从生活走向物理.

如:在“多普勒效应”时,预先录制了生活中的多种多普勒效应的声音:放礼花、飞机(汽车)急驰而过、火车鸣笛呼啸而过……,让学生亲身领略声音频率的改变,大大地增加了多普勒效应的直观性,可读性,让学生深刻体会到物理与生活是那么的贴近,只要你有善于发现、善于提问的好习惯,你会发现物理就在你身边.

计算机辅助教学在复习、练习课中也有很大的用处.复习、练习课是指巩固已学过的新知识.在复习课上,往往一个知识 点需要用几道题目的讲解来巩固.但是如果在黑板[JP]上抄题目或者画特别大的示意图时,往往比较容易费时间.通过