借多媒体之“慧眼”，妙现物理实验之理

桑建栋

摘 要：物理学是一门以实验为基础的学科。通过实验能提高学生实践能力，也是探索物理规律的重要途径，因此，实验教学是中学物理教学的重点和难点。但传统的课堂实验受客观条件的限制，有些实验效果不够理想，所以在物理实验教学中，借用集各种信息传输手段为一体的多媒体信息技术手段，从多方面使教学更加便捷、形象和直观。由此也拓宽了学生学习物理的视野、激发了学生的兴趣，便于学生接受、理解和掌握。从而优化了实验教学过程，提高了物理实验效果。

关键词：多媒体;实验教学;演示实验;模拟实验;形象化

物理学是一门以观察和实验为基础的学科，实验教学是物理课堂教学的重点和关键，直接影响课堂教学质量。它对学生分析、研究物理概念和规律，学习探索未知世界的方法，起着积极的作用。但有时演示实验因实验环境、器材本身的局限性，无法直接让全班学生都观察清楚实验的操作过程及实验现象，甚至有些实验无法在课堂中完成，致使实验的科学性、直观性、探索性和操作性等特点在教学中都未能真正体现，从而使现有的物理实验在物理教学中具有一定的局限性。如果能适时、恰当地运用电教媒体对演示实验加以改进、完善或模拟，正好可以克服这些实验条件的限制，既达到通过实验突破重难点的目的，又优化了课堂教学结构，提高了实验教学质量，从而达到预期的效果。那么如何才能让多媒体信息技术优化物理演示实验教学呢？本人就结合平时的实验教学谈谈个人浅要的看法。

一、借多媒体“呈现奇景”之慧眼，激发学生参与兴趣

正可谓“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”，所以兴趣是学生最好的老师，是能激发学生好奇心和求知欲，从而促使学生自主学习的内在动力。因此，在物理实验教学中，创设与教学内容相吻合的教学情境，可以充分地激发他们的学习兴趣和求知欲望，使他们的学习变得轻松愉快，进而收到很好的教学效果。要实现这一点，就必须在枯燥无味的传统实验中灵活运用多媒体信息技术辅助实验教学。比如：在探究实验《力的合成与分解》前，用视频展示帆船或冲浪的人迎风前进的情景让学生产生疑问：在没有其他驱动力下，为什么物体可以逆风而上呢？应该是顺风而下才是呀？又如：在探究《碰撞中的动量守恒》时展示丁俊辉在斯诺克世锦赛中高超的台球技术，让学生对观看中发现球与球之间的碰撞类型和碰后所发生的惊险、奇特现象产生设疑，如：为什么他可以做到一个球与另个球相碰使被撞的球运动方向发生偏移且恰到好处，有时又能做到去碰撞的球可以在到球袋边缘时的同时碰后又达到瞬间静止等等。这些现象中到底包含那些规律呢？有没有什么技巧呢？这样可以通过神奇而又非常贴近生活的物理现象提高学生的学习兴趣，使学生带着强烈的求知欲去展开探究活动，从而有助于高质量的达到实验的教学目标。

二、借多媒体“现场直播”之慧眼，增强实验演示效果

在物理实验教学中，经常会碰到有些仪器可见度小，导致演示实验效果差。如：在探究力的合成与分解;游标卡尺、螺旋测微器测长度;测定电源电动势和内阻等实验中碰到弹簧秤、游标卡尺、螺旋测微器、安培表、伏特表等的原理、使用方法和读数时，就算能保证每位学生手中都有这些仪器，但由于这些仪器刻度比较小，有的甚至很小，如：螺旋测微器中的刻度线和数字。这样导致教师不论是讲解还是示范都会力不从心，最多也是让一两个学生在讲台处读出，至于操作的过程和读数的正确与否，下面的学生是很难看出，同时也很难有互动过程，最终实验的效果可想而知就不是很好。又如：有些实验只能在讲台等平面上做，可见度差，从而受到极大的限制，不利于学生观察掌握。如：演示水波的干涉和衍射现象中，一般为了达到好的效果往往利用水槽中产生的两列相干波进行演示，如果学生不走近讲台根本无法看清这一现象，当然更无法实施教师结合此现象所展开的一系列教学活动。若将这些实验利用投影仪把演示、测量、读数、分析等现象投到屏幕上，就能使全班同学都看清这一“直播”过程。当然，在此也可以利用实验的视频投到屏幕上来演示，虽然沒有现场演示效果好，但也总比虽有现场演示，却无法让学生难以观察和分析的好。因此利用实物投影仪或幻灯机等电教媒体的放大和现场“直播”作用，能让全体学生都能够详细、全面观察到教师的具体操作和分析过程，不至于“雾里看花，不知所云”，从而极大地弥补了实验的不足，增强了实验演示效果。

三、借多媒体“模拟现实”之慧眼，虚拟尽显万物规律

物理学中所研究的物体和现象的范围非常之广，所以在课堂实验上无法演示一些宏观的、微观的、极快的、极慢的、隐蔽的、局限性的等各方面影响而难以实现或实物演示效果不理想的物理实验，而通过模拟实验可以有效的突破时空的束缚，进行灵活地放大或缩小物理场景，同时又达到生动逼真的演示实验效果，使学生通过模拟实验对物理现象和规律的认识得到加强、理解也更为透彻。

在宏观领域如：万有引力让天体做近似圆周运动的天文现象;天体间的红移现象;月相的变化;人造卫星的发射和运行;宇宙的产生和演化等等。如：在讲万有引力定律时讲到变轨问题，可以用多媒体动画结合实际航天活动，展示嫦娥一号运行和多次变轨的FLASH视频，既结合了人文和科技，又在美感中便捷的通过观察和分析去理解和掌握相关的天体运行知识。让学生通过天体间的相互作用和相互联系把万有引力定律和圆周运动等相关规律深刻而牢固的掌握。

在微观领域，也可以用模拟实验显示带电粒子在电场、磁场中的运动;α粒子散射现象;核裂变和聚变的反应过程;电子能级的跃迁;正负电子的碰撞;粒子的波动性等实验，这样通过课件动画模拟实验内容，将一些微观中平时难以做到和观察到的物理实验，通过模拟实验展示出来，拓展了学生更大的视野，让学生对物理现象的了解和规律的掌握有了更好的效果。

在日常生活中的模拟演示实验会更多，如：模拟自行车在运动中前后轮的摩擦力;生活中的共振现象;弹簧振子模型;单摆模型等等。如：在学习传感器这一下中要分析电饭煲加热和保温功能的过程和原理以及电熨斗加热和调温功能的过程和原理，可以利用多媒体动态展示其内在的奥秘，而不一定要提供实物并拆开加以探究和讲解。在探究自由落体运动时虽然可以用牛顿管来演示物体下落快慢影响的因素，但下落过程太快，以至在探究相同时间里物体下落的距离的规律是怎样变化就很难用课堂实验演示，而利用模拟实验就可以很好的把物体在间隔相同时间内下落时所在的位置模拟拍照过程把它拍下来，让学生很“悠然”的观察其在运动过程中的规律。

四、借多媒体“化繁为简”之慧眼，使抽象内容形象化

物理学是研究物质的基本结构、相互作用和运动规律的科学。在物理实验教学中有很多难理解、很抽象的概念和规律，如力的合成中合力大小方向的变化规律;重力场、电场、磁场概念;磁化现象;静电感应现象;布朗运动;多谱勒现象;干涉、衍射现象;波动图象;振动图象;康普顿效应;光电效应等等，若只是教师一味的语言讲解和分析是很难讲清楚的，因为这些概念、规律既抽象，又难以描述，而现场实验又很难实现，导致学生也难以形成形象化、具体化的模型来理解和掌握，可想而知最终影响教学效果。若能模拟相应的内容，利用物理课件辅助教学，则很大程度上可以帮助学生直观而形象地理解概念和规律，从而有效的达到教学目标。如电磁感应现象实验、自感现象实验等虽然可以通过演示实验可以让学生观察到现象，但其实只是看到了最终的现象，至于为什么会产生这个现象就很难得知，内在的规律就更难掌握了。此时可用计算机教学软件模拟演示实验，利用磁感应线的动态变化把无形的磁场变化体现，同时结合楞次定律把产生的感应电流的方向表现出来等，这样让各物理量的变化情况利用图片或动画的形式显现出来，使学生目睹其微观过程，获得第一手的感性材料，进而又加深对实验现象、把抽象的内在变化规律变为形象的变化过程。又如波动图象中波峰、波谷，振幅、波长等概念及波速方向对波形的影响等等这一系列的概念和规律很难让学生理解，更难理解每个质点的变化对波形的影响，虽然可以用绸带波动或扇子舞的波动变化来说明和阐述，但一般也只是停留在一般的感性现象上，对于波动变化中每个质点的变化规律和对波形的影响很难具体化。而利用动画模拟演示实验可以很好的观察到各个质点在同一时刻的状态及在不同时刻的状态对波的影响，使学生把难以观察内在规律变化的现象转变为形象化和具体化的变化规律现象。

总之，在物理实验教学中，特别是在演示实验教学中，由于各方面的因素而导致演示效果不理想或难以实现演示都可以充分运用现代多媒体信息技术这一工具。借助她独特的“视角”，用它的“慧眼”来弥补传统实验教学的先天不足。当然，除了以上所谈的作用外，其实还有很多的作用效果未在此一一阐明，相信随着多媒体技术的发展和实验教学的不断优化会有更多方面用到实验教学上。因此，通过多媒体辅助物理实验教学，让学生借助多媒体的“慧眼”，在生动、形象又轻松、愉悦的多彩世界中拓宽学生的眼界和思维，激发学生学习的兴趣，增强求知欲和探索精神，增加互动性和实效性，从而有效地培养学生的各种能力，高效的达到实验教学的目标。不过应该清楚一点，虽然借助多媒体对实验教学有很多的裨益，但毕竟是辅助教学，而不能本末倒置用电教媒体完全代替演示实验，否则一些动手技能和技巧及相关能力得不到切实的培养。其实从某一方面说来，不论是传统实验教学还是多媒体实验教学没有那个绝对好那个是绝对坏的，正可谓“法无优劣，契机者妙”，如果两者有机结合，相辅相成，相信对实验教学的效果会更上一层楼，也能更高效的達到素质教育的目标——提高全体学生的科学素养。

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