多媒体教学在理科实验教学中的应用

马一鸣

【摘 要】实验教学中的一些实验很难通过实际仪器完成，利用现代化教学技术可以虚拟这些实验，从而保证教学能够顺利完成，使学生得到理性的理解，提高教学质量，保证教学效果。

【关键词】多媒体教学；实验教学；虚拟

在现在教学特别是理科教学中，实验教学是一个无可缺失替代的环节。而这些传统的实验教学都是要依靠实验仪器来完成。由于学校中实验仪器大多都是专用的，所以，每个学校能开多少分组实验或者演示实验，基本上取决于仪器的种类和数量。而实验成功能不能成功，得出正确结论就取决于仪器的性能质量、实验的难度以及实验的环境等。传统的实验方式如果进行，从空间上来说，学生必须到实验室操作；从时间上来说，学生必须在实验时间才能做。

以信息技术为核心的现代教育技术的迅猛发展，改变了传统教学方法和模式。虚拟实验就是现代化教学的一个典型运用，对改革理科实验教学起到了积极的推动作用。第一，虚拟实验教学改革和创新了传统实验教学模式，打破了传统实验教学实验环境与实验时间的限制，使实验教学从空间上和时间上得到了延伸。第二，有助于使学生深化理解物理和化学现象、概念、规律，尤其是一些肉眼无法看到的物理化学现象和抽象的知识，如原子结构、粒子散射实验、电场、磁场等，以及一些实验中难以显现和控制的过程。

比如，高中物理斜抛运动这一实验，传统方法是使用斜抛运动演示器。其核心装置是一个方向可调的弹簧枪，分别使弹丸以不同仰角发射，可看到产生不同的弹道轨迹，并达到不同的射程。此外，该演示实验还有闪光照相法和喷水法。闪光照相法太复杂，不能立即出结果；喷水法误差较大。改用虚拟实验，用计算机模拟炮弹飞行曲线实验，使用FLASH软件制作炮弹从发射到落地的运动轨迹的动画，虚拟炮弹发射实验的全过程，在计算机中播放。比照传统和虚拟这两种实验方法，多数学生都感受到用计算机演示有以下效果：①能在短时间内多次重复；②能随意控制播放速度；③能观察任意时刻图像；④能将空气阻力设定为不同值进行比较。这些优点是传统实验所不具备的。

目前，在实验教学中虚拟实验的应用主要有以下几方面：

（1）突破实验教学中的重点和难点。反应速度过快的实验，如钾、钠与水的反应；有的实验现象模糊不易观察，如胶体的电泳现象；有的实验因条件限制不能完成。这些实验可以先让学生通过真实的实验过程有了感性认识，再通过虚拟实验与现实实验有效整合，通过媒体重显和控制显现整个实验过程，引导学生从多角度进行观察，揭示出实验反应的本质和规律。

（2）虚拟实验可以模拟放大微观和缩小宏观过程，促进对基本概念和原理的理解。如物理实验中原子核的内部结构观察，天体的运行规律等，这些实验基本无法通过正常渠道在课堂予以演示，通过虚拟实验用图像化的形式来模拟显示微观和宏观运动的动态过程为学生提供形象直观的感性材料，为学生真正认识实验现象的本质和规律起到了很好的辅助作用。

（3）用虚拟实验来促进学生加深对误操作的认识，提高实验素养。如对具有危险性的实验，学生可以在虚拟环境中反复练习，规范自己的实验操作。如在稀释浓硫酸的操作中，必须将浓硫酸沿烧杯壁缓缓地倒入水中，而不能将水倒入浓硫酸中。如果实验演示错误操作，其后果具有一定的危险性。那么使用虚拟实验，用动画的方式模拟出水倒入浓硫酸时沸腾和四溅现象并提示出错误和危险，会加深学生对这一操作的认识，对学生的实验操作起了良好的指导作用，学生实际动手操作时将有显性认识，不致操作失误。

但是，计算机屏上显示的实验，都属再现型实验，而创新型实验，还必须用实验仪器真正动手做，才能得出创造性的结果。在素质教育中，要求学生在实验中调动一切感知手段去观察、去思考、去实践，而这一切都必须在实际的实验中实现。同时同一个实验因实验者的不同和条件的差异，其过程及现象也不尽相同，甚至实验会失败。但这对实验者也是一种经验的积累，是提高动手能力的过程。

现代化教学手段的软件技术水平直接制约现代化教学手段的使用。一方面，教学媒体软件的制作技术尚不全面成熟；另一方面教学软件的制作确有相当的技术难度，因为它涉及到多门学科的理论与技术，而同时精通多方面学科、熟悉制作全过程技术的老师比较少。所以，教学软件制作和使用依然是困扰教育界的问题。

虚拟实验不能完全代替实验教学，它仅仅是实验教学的补充，起着重要的辅助作用。所以，不能用计算机完全取代实验仪器。在制作虚拟实验中，一定要科学、准确、无误地表现科学实验的本来面貌，虚拟出来的场景和现象要真实地符合科学规律，防止凭空想象，误导学生。我们要正确把握虚拟实验在实验教学中的辅助作用。只要认清这些道理就能够正确理解现代化教学在实际教学中起到的具体作用，而不至于主次不分，顾此失彼。现代化教学才能够长足发展。