例谈多媒体技术在物理教学中的应用

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在中学物理问题中有很多的物理状态和物理过程比较抽象，或者是用学生现有的知识无法解决的，只能是教师告知这个物理过程就是这样的.这种灌输式的教学极大地限制了学生的自主学习，这时学生只能是被动接受，这对其理解物理问题能力的提高，物理兴趣的培养都是负面的.随着信息科技高速的发展，以多媒体技术为核心的技术教育正在快速地得到普及与推广.我们应该将多媒体技术引到中学物理课堂中来，让学生获取动态图象、信息，从而形成鲜明的或感性的认识，为进一步形成物理概念，理解物理规律，上升为理性认识奠定基础，可以极大地提高物理教学的效率.当然，在实践摸索过程中，也表明，应用中也存在一些问题，但这些不应该阻碍多媒体教学应用的发展.如何在物理教学过程中有效地运用多媒体教学手段达到提高教学效果和教学效率的目的，值得我们长期深入研究.

1 适合运用多媒体技术突破的物理教学问题

物理学是一门教给学生物质结构和运动规律基础知识的学科.物理教育不应只限于向学生传授知识和技巧，而更应重视物理思想，物理方法的渗透.利用多媒体技术，可以让学生获取动态图象、信息，从而形成鲜明的或感性的认识，为进一步形成物理概念，理解物理规律，上升为理性认识奠定基础.多媒体技术能对文字、视频、音频、图像、动画等进行处理，并使之有机地结合在一起应用于教学中.特别针对于长期以来学生普遍性认为难学且理论性要求较高的物理学科，多媒体技术教学与传统教学相结合将显示出独特的优势.

1.1 可以模拟一些现实中不能直接再现的物理现象

在物理教学过程中，应用多媒体技术可模拟一些现实中不能直接再现的物理现象.例如，原子弹的爆炸过程（原子核裂变和聚变），因为有巨大的危害性，在现实生活中不能直接再现.应用多媒体技术模拟，并在模拟原子弹爆炸过程中，加入声音、色彩和与之形成对比的环境现象更加逼真，让学生犹如身临其境，感受到爆炸的巨大威力.还可以应用多媒体技术模拟一些现实并存在的物理模型，电场、磁场、磁通量等，加深学生的空间想象力.

1.2 可以模拟某些物理现象不明显或难以操作的演示实验

在物理教学过程中，应用多媒体技术可模拟某些物理现象不明显或难以操作的演示实验.例如，“仿真物理实验室”内置了基本的物理定理，建立了基本的物理模型，在物理平台上建立实验室，不再考虑任何的数学模型中，提供了一个如同真实实验室的虚拟实验平台.它可以模拟理想化的实验，可以对重力场、磁场、电场、质量、电荷量等各个物理场景和所涉物理量按照所需进行设置，并且可以输出所需要的数据或者图像.这样教师在教学过程中可以用“仿真物理实验室”模拟一些抽象的、在现实条件下无法实现的物理过程.学生在视觉的刺激下对物理的印象也会非常深刻、直观，也极大地提高了教学的效率.

又例如，理论讲解配合简单的PPT课件对静电机起电过程的动画模拟，可以更好地帮助学生深刻、清楚地掌握起电机的起电原理和起电过程，效果要比单纯地用语言讲解、让学生抽象地去理解要好得多.

1.3 可以模拟由于设备限制而无法进行的近代物理实验

在物理教学过程中，应用多媒体技术可模拟由于设备限制而无法进行的近代物理实验.使学生对理论的理解有一个感性认识，而不仅仅是对着书本示意图想象.例如：α粒子散射实验，中学不可能做，书本上也只有一个示意图.利计算机模拟这一实验过程，可以帮助学生理解实验过程和结论.又如，光的衍射是光的波动性的一种直观表现.运用Matlab编程开发软件根据配色原理，将白光衍射的情况分解为三基色衍射场的分布图，并且给出程序代码，使得结果形象直观.利用计算机模拟光衍射，不但可以不受实验仪器和实验场所的限制，计算机模拟演示可以方便地改变实验参数，得出不同条件下的实验现象和结果，动态直观地展现各种物理量之间的关系，有利于光学实验教学的开展，有利于学习者的理解.

1.4 可以帮助学生尽快理解实验结论

在物理教学过程中，应用多媒体技术演示实验，可以帮助学生尽快理解实验结论.例如：在研究平抛运动的实验中，课本上是依据开始做平抛运动的物体和做自由落体运动的物体总是同时落地这一实验现象得出平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动这一结论.现象到结论，不管用什么语言，总显得不够实在.若用FLASH制作一个动画，在实验演示以后播放，就可以很清楚、很实在地说实验结论.首先，重视实验现象，然后过两个一起下落的小球连在一条水平直线，使直线随小球一起下落，并放慢动画速度.这样一来，学生接受实验结论时就觉得自然、合理.

1.5 可以把渐变的物理量展现出来，防止学生因缺乏想象力而形成思维障碍

在物理教学过程中，应用多媒体技术可以把渐变的物理量展现出来，防止学生因缺乏想象力而形成思维障碍.例如静力学中的动态平衡，它表现为弹力、静摩擦力动态的变化的过程，教师在黑板上作画，难于帮助学生在头脑中建立起动态的画面.小球在挡板逐渐倒下的过程，要从静态图了解动态的过程，需要学生有丰富的想象力.为了突破该教学的难点，可以用flash的动画功能，利用对线段的伸缩和旋转，反映动态过程中弹力和大小和方向的变化，使原来要凭学生想象才能得到的动态变化过程展示出来，及时纠正学生头脑中异样构思，提高学生对知识理解的准确度.再如几何光学中的透镜成像，演示物体沿主轴由远及近向透镜移动的过程中像的大小及运动距离变化，在学生有了实验的感受性认识和理性分析后，给他们一个形象的、连续的鲜明的知识提炼.

2 多媒体技术在物理教学中应用的优势

2.1 可以优化课堂教学和提高课堂教学效率

利用多媒体技术，不仅减少板书时间，而且可通过多媒体播放大量精彩、有趣的图片和动态的演示过程，这样让学生易于进入教学场景、触发学生灵感、促进师生交流，在扩展学生知识面的同时，也增大了物理课堂教学的容量，优化教学过程，解决物理教材知识点多而课时少的矛盾，达到提高教学效率的目的.

对于上物理复习课来说，课堂教学内容容量相当大.在课上包含有例题、练习题及实验演示等.如果在一课时都采用传统的教学方法快速讲解，但所达到的效果是远远不够的.因此，授课教师可以根据教学目的，自己在课前编制、选择好相应的多媒体（课件、投影、幻灯片等）教学手段，这样就可以边讲边操作，结合物理教学内容，展示事实，创设背景，呈现过程，提供示范，把教学信息直接、生动、形象地展示给学生，在较短的时间内成功教学.

例如，测量电阻实验是高中电学实验考核的基础内容，以此为切入点衍生的实验题名目繁多.如何选择测量电路、供电电路和滑动变阻器，为什么要这样选择，学生对此往往感到无从下手，借助几何画板研究电阻的测量方法和滑动变阻器的选择方法，可以方便教师教学，帮助学生理解，在较短的时间内成功教学.

2.2 有利于提高学生课堂的参与意识，激发学生兴趣

在物理教学过程中，应用多媒体技术，教师摆脱了单纯口授或局限于应用传统媒体的讲授方式，改变了传统教学中粉笔加黑板的单一教学形式，能将抽象、生涩、陌生的知识直观化、形象化，激发学生学习兴趣，充分发挥现代教学媒体动态、直观、信息量大的特点，使课堂内容丰富起来，调动学生主动学习的积极性.采用多媒体技术可将理性化的科学提供充实的材料、场景，进行显示模拟、仿真，通过图像、文字、动画、声音等信息完整地表达给学生，这些信息吸引了学生的注意力，调动了学生的大脑、眼睛、双手、耳等感觉器官，促进学生的主观能动性.因此在传授知识的同时，也大大地激发了学生求知的主动性、积极性和对知识的探究欲望，同时也达到了在教学中培养学生学习兴趣、自主学习能力的目的.

2.3 能有效解决物理教学公式化、理论化、抽象化、定理化的特性，突破重点难点

物理教学是自然科学的重要组成部分，物理学的研究成果和研究方法，在自然科学的各个领域都起着重要的作用.物理学科对理性要求较高，有着高度公式化、抽象化、定理化的特征.这些给物理教学带来困难，而中学物理课本中的很多公式定理是通过实验、假设而推导总结出来的，因此对于理论化的东西很难生动形象地教授给学生，这种缺乏感性的教学将影响学生对物理知识的掌握.

例如：高中物理人教版第一册的“机械能守恒定律”一节中，机械能守恒定律是本节的重点难点.结合物理教材，再通过一定的动态实验演示，就能轻松展示机械能守恒定律的意义.对于机械能守恒定律的内容：在只有重力（和系统内弹簧的弹力）做功的情形下，物体的动能和重力势能（及弹性势能）发生相互转化，但机械能的总量保持不变，这个结论叫做机械能守恒定律，即：E1=E2.

当老师为初学者讲解所谓只有重力做功，不受其他的力，如自由落体运动的情形，机械能守恒，即在小球自由下落的整个过程中（不计空气阻力）总满足E=Ek+Ep时，我们可以通过物理动态实验演示小球自由落体运动过程中动能与重力势能及总机械能的动态变化演示出小球在整个运动过程中动能和重力势能相互转化，但总机械能始终保持不变.很多学生只是死记硬背公式和定律的内容，但是通过动态的演示，学生在边看动画边思考能量如何转化――图1展示当小球在自由释放时动能Ek=0，仅有重力势能Ep，总机械能E=Ep；图2展示小球在下落过程中由于有一定的速度vy，且离地面有一定的距离hy，此时均满足 E=Ek+Ep；图3展示小球落地时重力势能Ep=0，E=Ek.学生在愉快的课堂中容易地理解了只有重力做功的情况下机械能守恒定律.

2.4 互联网技术促进了教学互动，拓展了交流的空间

随着互联网技术向宽带、高速、多媒体方向的发展，校园网络在很多学校已经广泛建立，在校园网中建立学习资源库，对于教学是一个行之有效的途径.利用方便快捷的互联网，老师和学生可以在Internet中，筛选、整理出教学中需要的素材，直接将他们收集到素材资源库，也可以把自己整理的作品或课本相关的光盘中有用的东西收集到素材库，从而建立校园网素材库.通过学生上机实作进行月考、章节检测等定期检测方式，培养学生的自主性学习习惯，有利于捕捉教学反馈信息；建立相关的教学交流区，提供了教学交流与互动的平台，加强师生双边交流活动，便于解决课后学生提出的问题.多媒体及网络辅助教学不仅是教学模式的转变，教学手段的更新，更重要的是教学理念的转化，有利于为培养创新型人才，为学生良好个性品质的形成提供理想的环境.

3 多媒体技术应用在物理教学中存在的问题

应用多媒体教学是课堂教学改革的方向之一.但在物理教学实践中，必须注意解决好以下几个问题.

（1）物理实验教学不能用多媒体教学完全代替

物理是一门以实验为基础的学科，通过实验建立对课堂讲授内容的感性认识，可以增强学生对学习内容的理解和记忆，开发学生智力，增强教学效果.在物理实验教学中，尤其在物理演示实验教学中，充分运用电教多媒体这种比较先进的教学手段，可以弥补实验器材本身的不足及实验条件的限制，激发学生学习的兴趣，提高学生的求知欲望，促进学生对知识的理解和记忆，拓宽思维，有效地培养学生的各种能力.但是，教师也不能用多媒体完全取代传统物理实验教学，因为传统实验教学毕竟是学生掌握物理知识的主要、重要的途径.许多实验只有学生亲身去做，才能将物理知识理解得更加透彻，应用得更自如.多媒体只能是起到优化物理实验教学的目的，而不是代替.在物理实验教学中，学生实际动手操作是根本和基础，多媒体演示实验是辅助手段，切不可本末倒置.

（2）教师在物理教学中的主导地位不能被削弱

大量运用多媒体进行教学以发挥学生的主体作用，但同样需要发挥教师的主导作用.其实，多媒体教学作为一种现代化的教学手段，是用来提高课堂教学的效率、解决一些传统教学不易解决的问题的，并无法取代教师.有些教师把多媒体说成是提高教学效果的灵丹妙药，过多地追求和利用多媒体的使用功能，致使学生感觉是在看教师演戏.教师凭借自身丰富的教学经验和生动的讲解，通过师生间的情绪感染，来调动学生学习的积极性，并使学生能够自觉的参与到新的教学当中去，这种作用不但不能削弱相反更需加强.另外，由于课件事先做好，灵活性可能较差，有时会限制教师的临场发挥，这时就要求教师发挥自身的作用来解决这个矛盾，实现课堂教学效益的最大化.

（3）投影屏幕不能完全替代教师板书

现实中不少老师利用多媒体和网络教学时已经脱开了粉笔和黑板，但作为传统象征的黑板仍有一些地方是现代教学媒体无法替代的，教师在使用多媒体教学有时会突然而至的灵感，这些灵感往往是教学艺术的动人之处，却往往无法加到板书中去而生出许多遗憾.

在传统教学方式下，教师板书的同时学生也就完成了记笔记的过程.但在多媒体教学方式中由于教师不需要在黑板上板书，就加快了讲课的节奏，就可能出现学生做笔记忘了听课，听课又做不了笔记的问题.如有可能，教师可以事先将讲课提纲发给学生，让学生做好预习，这样学生就可以专心听课而不用再想着做笔记的事情，这样对教学效果的提高大有裨益.

综上所述， 在物理教学中应用多媒体教学已被实践证明是一种行之有效的教学手段.利用多媒体教学，一方面学生能够通过二维或三维动画形式等，进行信息处理和图像输出，在显示屏幕上进行微观放大、宏观缩小、瞬间变慢.让学生获取动态图象、信息，从而形成鲜明的或感性的认识，为进一步形成物理概念，理解物理规律，上升为理性认识奠定基础，可以极大地提高物理教学的效率；另一方面，应用中也存在一些问题，但这些不应该阻碍多媒体教学应用的发展.如何有效地运用多媒体教学手段达到提高教学效果和教学效率的目的，值得我们长期深入研究.