多媒体技术在中学物理教学中的应用研究

李海峰

摘 要：本文从中学物理教学实际出发，通过计算机多媒体技术的物理实验模拟、动画演示、知道提炼等方式，在促使学生理解掌握知识激发学生学习兴趣、教师因材施教等方面的应用进行了探讨和研究。

关键词：中学物理教学；多媒体技术；CAI

物理学是以实验为基础的学科，物理教学过程也是以物理现象为研究基点的，学生对物理要领的认识、理解和掌握，要依靠对物理现象的感知。由于中学物理实验条件有限，某些物理现象学生不能得到完整的感性材料，容易造成感知上的障碍而影响物理学习。而计算机技术不仅能再现或模拟各类物理现象，而且还能通过各种手段使复杂的问题简捷化，将漫长或瞬间的物理演变过程成为可控、有序的演化过程，可以使学生在课堂上完整、清晰、形象地感知于物理现象，给学生提供思维过程中必须的感受性材料，大大激发学生的学习兴趣，降低教学难度，很好地促进学生认识能力的健康发展。CAI手段的主体是CAI课件，课件的选择与运用好坏将直接影响到教学效果。在近几年的教学中，我们尝试利用一些常用的软件操作系统，如Flash、3DMAK、Photoshop和几何画板等创意并制作了一些小巧的课堂教学动画软件，应用于课堂教学收到了良好的效果。

一、通过对物理实验模拟，降低学生对所学知识的理解难度，化抽象为形象。

在物理教学中，有很多物理量是看不见、摸不到的，只能从其表现出来的现象进行分析、归纳、演绎、推理等方法总结出结论。这就要求学生有很强的想象力。借助计算机，能将这些抽象的知识模拟出来，直观形象地显现在学生面前，降低学生对所学知识的理解难度。例如：在研究磁体周围的磁场时的情况就是这样的。磁体周围的磁场是客观存在的，可是我们既看不见也摸不到，如果只凭学生想象将会困难重重。这时我们就可以借助计算机将磁体周围的磁场模拟出来，让学生一目了然。这里强调的物理模拟，不是示意性的简单动画，它演示的物理过程接近于物理的真实。如，电流是电荷的定向移动，这种移动是叠加在电子无规则运动基础上的定向移动；电容器充电、放电的过程；两球碰撞时先压缩、后恢复，其过程中两球速度、加速度的变化，粒子散射、核裂变的过程等。

模拟实验是计算机辅助教学的重要功能之一。利用计算机做实验，准确、逼真（有动画感），能够较好地反映出物理现象变化的全过程。例如：将编制的金属发生光电效应的模拟动画程序，在显示中配以相应的文字及图像，学生在分组“模拟实验”的操作过程中，清楚地看到光电效应的各种现象，达到良好的教学效果。

二、进行动画演示，调动学生学习物理的积极性，激发学生学习物理的兴趣。

物理学本身是一门实验科学，许多物理知识的理解是要依靠直观的实验做基础的，但在中学教学中有很大的一部分实验，尤其是微观实验是无法实现或较难实现的，不做实验就会对学生掌握知识以及教学效果带来很大影响。以往遇到这种情况，多是教师对着挂图或书中插图讲实验，学生没有形成具体的认识，较难接受。利用微机则可以化小为大、化远为近、化机械抽象为生动具体，使本来看不见或者不清的东西变为具体形象的动画片，利用动画作为中介，逼真地展现在学生面前，帮助学生理解掌握物理知识，从而可以给学生提供大量的感性材料，丰富教学内容，帮助学生形成科学概念，深刻理解较抽象和较复杂的教材内容，使学生在轻松、愉快的环境中去学得知识，将学习物理当成一种乐趣，而不是枯燥乏味的去完成任务。有些物理现象可以做实验让学生观察，但是由于一些实验条件不易控制，或存在某种干扰，使得学生对主要物理现象的观察不甚详细和明了，在课堂教学中，可先做物理实验，再表演计算机动画，把主要现象尽可能清楚地表现出来，可谓锦上添花。如简谐振动的图像，把弹簧振子振动的实物图，相应的圆周运动以及振动图像的形成有机地联系起来。计算机在一幅画面中演示这种有联系的连续的动画，这在教学中能起到化解难点、突破重点的作用。如设定初始条件，那么“位相”、“位相差”、“初位相”等概念，在中学物理教学中也大可不必回避，进而讲“波的干涉条件”，时也用不着“犹抱琵琶半遮面”了。

又如在直流电路中，学生遇到的困难常常是不能看出电路的串并联关系。如何培养学生的这种分析和想象能力呢？借助于计算机动画，使电路图从难以辨别的方式渐变到容易识别的方式，就可以帮助学生掌握电路的结构特点。当学生将这种方法掌握熟练了，它将转化为一种学习能力，使学生在今后的学习当中能够把很多的知识融会贯通，达到教学的目标。

三、进行知识提炼，加大课堂密度，增大课容量。

这里所说的知识提炼是以计算机特有的方式进行的知识的复习、巩固、小结，它能够把物理规律集中表现出来。例如：透镜成像是几何光学中的重点内容，要求学生掌握透镜成像的虚实、正倒、大小及物体移动时像的变化和移动的情况，在教学过程中学生通过实验法、作图法、公式法学习这部分知识。作为这一单元的小结，计算机演示物体沿主轴由远及近向透镜移动的过程中像的变化和运动，在学生有了实验的感性认识和理性分析之后，给他们一个形象的、连续的、鲜明的知识提炼，达到复习、巩固的目的。物理是以实验为基础的学科，而每一个实验都是经物理学家的许多次实验后才得出的结论，所以我们要掌握这些知识的来龙去脉。对培养学生的创新精神是大有益处的，而课堂的时间短，如果真的用实验一个一个地去完成确是一件困难的事，这时我们可以将前人走过的路（即实验目的、实验准备、实验过程等）用微机给出，让学生沿着前人走过的正确道路去做。这样既能准确地完成任务，又不至于使学生走向弯路，能在短时间内高效地完成任务。

四、因材施教，利用现代化教学手段对学生产生一种好的潜移默化的影响。

以往传统的教学手段不易实现老师、学生的双向信息交流，学生只能被动地接受，不易主动发挥。但利用计算机制作的习题课件可实现以学生为中心、教与学相结合的课堂结构模式，不但界面友好，而且信息反馈及时，通过人机对话，学生能发挥学习的主动性和灵活性，有力地促进智力开发和学习效率的提高；又由于学生可以根据自己的情况控制学习进度，还可实现因材施教、因人施教、突出个性发展的素质教育的目的。

在教学班中，老师只能面对大多数学生讲课，“因材施教”仅是一个努力的方向，但是有了合适的计算机辅助教学软件，“因材施教”便可成为一个激动人心的事实。我们用教学软件进行“振动和波”的复习，每个学生可根据自己的J情况选择复习内容和练习题，老师根据每个学生的具体情况给予个别指导，达到了较好效果。随着现代化教学手段的不断应用，既方便了教学，也向学生展示了一种科技的发展情况，无形中在号召学生应努力学习，不断地丰富和完善自己，使自己有足够的知识，才能跟上时代的要求，才能去使用现有的现代化工具，才有可能去创新，才能走在时代的前列。

计算机多媒体技术在教学中的应用也有其副作用的一面，这就得看能否在教学中适时恰当地应用。计算机多媒体实验模拟辅助教学，不能完全替代教师，也不能完全替代学生的思维。计算机只能把某些难点、重点形象化，以便于学生理解和思考，但是过多使用就会使学生过于依赖计算机多媒体，另外，过于繁杂的画面也会过多地吸引学生，使其注意力发生转移从而影响教学效果。

只要走出计算机辅助教学的误区，充分调动广大教师创作使用CAI手段的积极性，教学中适时使用，突破重点、难点，就能使课堂教学中师生乐教乐学，有效地激发学生的学习兴趣，最大限度地提高学生的学习效率。作为21世纪这个信息技术高度发展的新时代下的学校教育教学，计算机多媒体技术如何发挥其应有的作用，还需要我们进一步探讨和研究。

参考文献：

[1]胡礼和.网络与多媒体的教育应用.华中师范大学出版社。

[2]陈启安.多媒体软件设计基础.西安电子科学大学出版社。

[3]周恕义.多媒体CAI开发实用教程.中国水利水电出版社。