借多媒體之“慧眼”，妙現物理實驗之理

桑建棟

摘 要：物理學是一門以實驗為基礎的學科。通過實驗能提高學生實踐能力，也是探索物理規律的重要途徑，因此，實驗教學是中學物理教學的重點和難點。但傳統的課堂實驗受客觀條件的限制，有些實驗效果不夠理想，所以在物理實驗教學中，借用集各種信息傳輸手段為一體的多媒體信息技術手段，從多方面使教學更加便捷、形象和直觀。由此也拓寬了學生學習物理的視野、激發了學生的興趣，便于學生接受、理解和掌握。從而優化了實驗教學過程，提高了物理實驗效果。

關鍵詞：多媒體;實驗教學;演示實驗;模擬實驗;形象化

物理學是一門以觀察和實驗為基礎的學科，實驗教學是物理課堂教學的重點和關鍵，直接影響課堂教學質量。它對學生分析、研究物理概念和規律，學習探索未知世界的方法，起著積極的作用。但有時演示實驗因實驗環境、器材本身的局限性，無法直接讓全班學生都觀察清楚實驗的操作過程及實驗現象，甚至有些實驗無法在課堂中完成，致使實驗的科學性、直觀性、探索性和操作性等特點在教學中都未能真正體現，從而使現有的物理實驗在物理教學中具有一定的局限性。如果能適時、恰當地運用電教媒體對演示實驗加以改進、完善或模擬，正好可以克服這些實驗條件的限制，既達到通過實驗突破重難點的目的，又優化了課堂教學結構，提高了實驗教學質量，從而達到預期的效果。那么如何才能讓多媒體信息技術優化物理演示實驗教學呢？本人就結合平時的實驗教學談談個人淺要的看法。

一、借多媒體“呈現奇景”之慧眼，激發學生參與興趣

正可謂“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”，所以興趣是學生最好的老師，是能激發學生好奇心和求知欲，從而促使學生自主學習的內在動力。因此，在物理實驗教學中，創設與教學內容相吻合的教學情境，可以充分地激發他們的學習興趣和求知欲望，使他們的學習變得輕松愉快，進而收到很好的教學效果。要實現這一點，就必須在枯燥無味的傳統實驗中靈活運用多媒體信息技術輔助實驗教學。比如：在探究實驗《力的合成與分解》前，用視頻展示帆船或沖浪的人迎風前進的情景讓學生產生疑問：在沒有其他驅動力下，為什么物體可以逆風而上呢？應該是順風而下才是呀？又如：在探究《碰撞中的動量守恒》時展示丁俊輝在斯諾克世錦賽中高超的臺球技術，讓學生對觀看中發現球與球之間的碰撞類型和碰后所發生的驚險、奇特現象產生設疑，如：為什么他可以做到一個球與另個球相碰使被撞的球運動方向發生偏移且恰到好處，有時又能做到去碰撞的球可以在到球袋邊緣時的同時碰后又達到瞬間靜止等等。這些現象中到底包含那些規律呢？有沒有什么技巧呢？這樣可以通過神奇而又非常貼近生活的物理現象提高學生的學習興趣，使學生帶著強烈的求知欲去展開探究活動，從而有助于高質量的達到實驗的教學目標。

二、借多媒體“現場直播”之慧眼，增強實驗演示效果

在物理實驗教學中，經常會碰到有些儀器可見度小，導致演示實驗效果差。如：在探究力的合成與分解;游標卡尺、螺旋測微器測長度;測定電源電動勢和內阻等實驗中碰到彈簧秤、游標卡尺、螺旋測微器、安培表、伏特表等的原理、使用方法和讀數時，就算能保證每位學生手中都有這些儀器，但由于這些儀器刻度比較小，有的甚至很小，如：螺旋測微器中的刻度線和數字。這樣導致教師不論是講解還是示范都會力不從心，最多也是讓一兩個學生在講臺處讀出，至于操作的過程和讀數的正確與否，下面的學生是很難看出，同時也很難有互動過程，最終實驗的效果可想而知就不是很好。又如：有些實驗只能在講臺等平面上做，可見度差，從而受到極大的限制，不利于學生觀察掌握。如：演示水波的干涉和衍射現象中，一般為了達到好的效果往往利用水槽中產生的兩列相干波進行演示，如果學生不走近講臺根本無法看清這一現象，當然更無法實施教師結合此現象所展開的一系列教學活動。若將這些實驗利用投影儀把演示、測量、讀數、分析等現象投到屏幕上，就能使全班同學都看清這一“直播”過程。當然，在此也可以利用實驗的視頻投到屏幕上來演示，雖然沒有現場演示效果好，但也總比雖有現場演示，卻無法讓學生難以觀察和分析的好。因此利用實物投影儀或幻燈機等電教媒體的放大和現場“直播”作用，能讓全體學生都能夠詳細、全面觀察到教師的具體操作和分析過程，不至于“霧里看花，不知所云”，從而極大地彌補了實驗的不足，增強了實驗演示效果。

三、借多媒體“模擬現實”之慧眼，虛擬盡顯萬物規律

物理學中所研究的物體和現象的范圍非常之廣，所以在課堂實驗上無法演示一些宏觀的、微觀的、極快的、極慢的、隱蔽的、局限性的等各方面影響而難以實現或實物演示效果不理想的物理實驗，而通過模擬實驗可以有效的突破時空的束縛，進行靈活地放大或縮小物理場景，同時又達到生動逼真的演示實驗效果，使學生通過模擬實驗對物理現象和規律的認識得到加強、理解也更為透徹。

在宏觀領域如：萬有引力讓天體做近似圓周運動的天文現象;天體間的紅移現象;月相的變化;人造衛星的發射和運行;宇宙的產生和演化等等。如：在講萬有引力定律時講到變軌問題，可以用多媒體動畫結合實際航天活動，展示嫦娥一號運行和多次變軌的FLASH視頻，既結合了人文和科技，又在美感中便捷的通過觀察和分析去理解和掌握相關的天體運行知識。讓學生通過天體間的相互作用和相互聯系把萬有引力定律和圓周運動等相關規律深刻而牢固的掌握。

在微觀領域，也可以用模擬實驗顯示帶電粒子在電場、磁場中的運動;α粒子散射現象;核裂變和聚變的反應過程;電子能級的躍遷;正負電子的碰撞;粒子的波動性等實驗，這樣通過課件動畫模擬實驗內容，將一些微觀中平時難以做到和觀察到的物理實驗，通過模擬實驗展示出來，拓展了學生更大的視野，讓學生對物理現象的了解和規律的掌握有了更好的效果。

在日常生活中的模擬演示實驗會更多，如：模擬自行車在運動中前后輪的摩擦力;生活中的共振現象;彈簧振子模型;單擺模型等等。如：在學習傳感器這一下中要分析電飯煲加熱和保溫功能的過程和原理以及電熨斗加熱和調溫功能的過程和原理，可以利用多媒體動態展示其內在的奧秘，而不一定要提供實物并拆開加以探究和講解。在探究自由落體運動時雖然可以用牛頓管來演示物體下落快慢影響的因素，但下落過程太快，以至在探究相同時間里物體下落的距離的規律是怎樣變化就很難用課堂實驗演示，而利用模擬實驗就可以很好的把物體在間隔相同時間內下落時所在的位置模擬拍照過程把它拍下來，讓學生很“悠然”的觀察其在運動過程中的規律。

四、借多媒體“化繁為簡”之慧眼，使抽象內容形象化

物理學是研究物質的基本結構、相互作用和運動規律的科學。在物理實驗教學中有很多難理解、很抽象的概念和規律，如力的合成中合力大小方向的變化規律;重力場、電場、磁場概念;磁化現象;靜電感應現象;布朗運動;多譜勒現象;干涉、衍射現象;波動圖象;振動圖象;康普頓效應;光電效應等等，若只是教師一味的語言講解和分析是很難講清楚的，因為這些概念、規律既抽象，又難以描述，而現場實驗又很難實現，導致學生也難以形成形象化、具體化的模型來理解和掌握，可想而知最終影響教學效果。若能模擬相應的內容，利用物理課件輔助教學，則很大程度上可以幫助學生直觀而形象地理解概念和規律，從而有效的達到教學目標。如電磁感應現象實驗、自感現象實驗等雖然可以通過演示實驗可以讓學生觀察到現象，但其實只是看到了最終的現象，至于為什么會產生這個現象就很難得知，內在的規律就更難掌握了。此時可用計算機教學軟件模擬演示實驗，利用磁感應線的動態變化把無形的磁場變化體現，同時結合楞次定律把產生的感應電流的方向表現出來等，這樣讓各物理量的變化情況利用圖片或動畫的形式顯現出來，使學生目睹其微觀過程，獲得第一手的感性材料，進而又加深對實驗現象、把抽象的內在變化規律變為形象的變化過程。又如波動圖象中波峰、波谷，振幅、波長等概念及波速方向對波形的影響等等這一系列的概念和規律很難讓學生理解，更難理解每個質點的變化對波形的影響，雖然可以用綢帶波動或扇子舞的波動變化來說明和闡述，但一般也只是停留在一般的感性現象上，對于波動變化中每個質點的變化規律和對波形的影響很難具體化。而利用動畫模擬演示實驗可以很好的觀察到各個質點在同一時刻的狀態及在不同時刻的狀態對波的影響，使學生把難以觀察內在規律變化的現象轉變為形象化和具體化的變化規律現象。

總之，在物理實驗教學中，特別是在演示實驗教學中，由于各方面的因素而導致演示效果不理想或難以實現演示都可以充分運用現代多媒體信息技術這一工具。借助她獨特的“視角”，用它的“慧眼”來彌補傳統實驗教學的先天不足。當然，除了以上所談的作用外，其實還有很多的作用效果未在此一一闡明，相信隨著多媒體技術的發展和實驗教學的不斷優化會有更多方面用到實驗教學上。因此，通過多媒體輔助物理實驗教學，讓學生借助多媒體的“慧眼”，在生動、形象又輕松、愉悅的多彩世界中拓寬學生的眼界和思維，激發學生學習的興趣，增強求知欲和探索精神，增加互動性和實效性，從而有效地培養學生的各種能力，高效的達到實驗教學的目標。不過應該清楚一點，雖然借助多媒體對實驗教學有很多的裨益，但畢竟是輔助教學，而不能本末倒置用電教媒體完全代替演示實驗，否則一些動手技能和技巧及相關能力得不到切實的培養。其實從某一方面說來，不論是傳統實驗教學還是多媒體實驗教學沒有那個絕對好那個是絕對壞的，正可謂“法無優劣，契機者妙”，如果兩者有機結合，相輔相成，相信對實驗教學的效果會更上一層樓，也能更高效的達到素質教育的目標——提高全體學生的科學素養。

參考文獻：

[1]張玉昌. 發揮多媒體作用，促進物理實驗教學[J]. 考試周刊， 2012（49）：179-180.

[2]林祥柏. 發揮多媒體技術在初中物理試驗教學中的作用[J]. 都市家教：上半月， 2012（11）：42-42.

[3]吳占富. 淺談多媒體技術在初中物理教學中的作用[J]. 新課程（中學）， 2012（1）：126-127.

[4]陳貴. 淺談多媒體技術在初中物理課堂教學中的應用[J]. 科教文匯（上旬刊）， 2009（10）：188.

[5]張傳宏. 淺談多媒體技術在初中物理教學中的運用[J]. 中華少年， 2017.