多媒体信息技术在中学物理实验教学中的实践与思考

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  摘 要: 物理教学的教学过程几乎是一个以实验为主的教学过程,在物理教学中应用多媒体技术、虚拟互动技术、传感技术、信息管理技术等多媒体信息技术,对课堂教学的全面优化起到了极大的促进作用。在中学物理教学中注意合理运用多媒体技术,可以提高教学效益,培养学生能力。
  关键词: 物理教学 多媒体信息技术 优化课堂教学 促进作用
  
  在科学技术迅猛发展的今天,传统的教学媒体远远满足不了现代教学的需要。随着电子技术的发展,大量媒体出现,如幻灯、投影、录音、录像等,这些媒体承载信息的能力大大提高,已被广泛应用于教学领域,但这些媒体也在一定程度上存在各自的弱点,如幻灯投影不易表现事物的运动,电视录像缺乏灵活的交互功能,不能实现人机对话,更谈不上智能化。多媒体计算机有取众之长的优势,可以将多媒体信息集成于一体,而且有极灵活的交互功能,代表了教学媒体发展的方向。计算机多媒体技术是利用计算机来实现图、文、音、像等多种媒体效果的一种新技术,它的兴起并积极地应用于教育教学领域为教学改革开辟了一片新天地。
  物理是一门以实验为基础的科学,因此物理教学过程几乎是一个以实验为主的教学过程,在物理教学中应用多媒体技术、虚拟互动技术、传感技术、信息管理技术等多媒体信息技术,可对全面优化课堂教学起到极大的促进作用。
  一、多媒体技术:引起对教学多维内容的的关注
  应用多媒体技术进行辅助教学是一种新的教学手段。它除了具有生动逼真的音响效果、色彩鲜艳的动态视频、非线性灵活便捷的交互手段外,还解决了静态图形表达、微细结构描述等传统教法无法克服的教学困难,能够大大提高教学效率,引起学生对学习信息的注意,进而通过专门的活动设计引导学生从接收到的信息中提取概念和建立概念之间的联系,逐步完成认识。
  在物理浮力概念的讲授时,传统的方案是研究物体在液体中受到的浮力跟物体浸入的体积的关系,而对于重力加速度g的研究因实验条件的约束而无法展开。对于这一情况,可恰当利用多媒体信息技术,向学生展示平常难见的现象,引起学生对于g的关注,引导学生深入的理解浮力的形成及其相关因素的作用。如:运用来自NASA科研机构在地球表面和太空实验室中做的实验对比录像,展示不同的重力加速度条件下浮力的不同表现,使学生不但看到通常环境看不到的物理现象,而且清楚地领悟到重力加速度g在浮力形成中的作用,对浮力概念的理解更加深刻。
  二、虚拟互动技术:引导解决复杂现实的物理问题
  物理学是自然科学中最具辩证美、对称美、和谐美的一门学科,物理世界处处体现其自然美。但长期以来,高中学生在物理课堂学习中,面对的是一堆堆死气沉沉的公式、概念,教学媒体单一,是造成学生对物理世界的美缺乏足夠认识的一个重要原因。进行作为概念的引起的实验,开展问题的研究,用真实实验是恰当的。但当引入复杂条件时,一般的真实实验会变得困难。应用虚拟互动技术,利用计算机实施虚拟实验,可弥补真实实验教学的缺陷。虚拟实验软件具有交互功能,学生可以自由调整虚拟实验软件的控制参数,获得不同的虚拟物理状态和过程,并进入个性化的学习中。我们充分利用多媒体信息集成控制特性,通过大量的文字、影像、图形、图表、视频、实物图片、二维三维模型、动画模拟等各种信息呈现形式,刺激学生的兴奋中枢,激发学生的学习兴趣。利用3DMAX动画软件将抽象的磁感线模拟为形象逼真的可视、可动的真实图线;将平面水波的干涉通过动画制作夸饰为色彩分明的干涉图样。同时虚拟实验软件提供的不是简单地再现某个物理过程,而是通过多种变量的调节来获得不同的物理过程。呆板的教材内容通过计算机多媒体技术虚拟互动技术还原为其物理世界的自然本色。面对如此精彩纷呈的物理世界,学生能够感受到物理的美,同时这些实验的模拟和展示能够很好地帮助学生理解和解决课程知识。这种美感会使学生对物理学产生热爱,激发起学习兴趣,强化学习的内在需要,从而促使物理学习信念的形成。
  三、传感技术:从一般理解向综合理解提升
  传感技术实际上就是对人得感觉器官的功能拓展。就物理实验而言,各种敏感元件就是这种传感技术的基础。在物理教学中善用敏感元件和设备是关键。传感技术的优势在于能方便而精确地探测某物理量的值,并直接传送到计算机进行存储和数据处理。利用传感技术实施实验课程,实验者可以更直接地关注实验原理、条件和实验结果的关系,以及认识干扰因素的具体作用等问题,进而促进实验者对实验主题的认识水平从了解和一般理解提升到综合理解甚至自主建构的层次。
  在研究导体电阻的伏安特性时,实验者可以连续调节通过某导体的电流的大小,利用电压、电流传感器把导体两端的电压和通过导体的电流数据及时输送到计算机里,实时存储和统计,并以数据列表和图像的方式展示实验。特征为数据采集是实时连续的,整个物理过程是客观精确的。在物理试验中广泛应用的还有力、温度、声、距离、场强等传感器。这些都大大丰富了物理实验和物理演示实验,拓展了物理实验专题研究的范围。
  四、信息管理技术:高效提炼核心信息
  学生对概念的认知是需要一个过程的,在这个过程中,学生接触到很多的信息,这些信息之间存在着千丝万缕的联系,合理地组织和检索是学生学习效率提升的关键,也是知识管理的基础。利用现代信息管理技术,学生不但能大大拓展信息的收集和存储,而且能大大提升信息检索的效率,更高效地从大量的初级信息中提炼出核心信息,从而最终建构对概念的认知。
  信息管理技术中比较常用的分别是信息录入及文档编辑和保存、本地和网络的信息搜集、目录和文档管理等。例如,在学习红外线的概念时,可以收集并存储与红外线有关的信息:电磁波、波长、频率、短波红外线、远红外线、红外线的影像观测、红外线的医疗应用、红外线通信、红外线侦查等。结合其他一些学习的工具,学生可以对这些信息通过检索、归类、重组等手段建立信息之间的关联,形成对于“红外线及其应用的知识”。
  总之,技术要融合到现阶段的教学中,必须重视以下几方面的问题。
  1.技术的融入要体现教学目标。
  2.技术的融入要课程化,要有合理的课程切入点。
  3.技术融入的手段要随具体课程需求而灵活组合。
  4.技术的融入要配合课程设计思想,支持教学策略的实施。
  5.技术的融入要面向教师、学生、资源三方面的教学的活动。
  高中物理是以实验为基础的学科,在日常教学中,实验往往有着举足轻重的教育意义。这时候,教师切不可以多媒体信息技术手段的逼真模拟来替代学生所有的实验过程,否则就失去了实验的真正意义。
  
  参考文献:
  [1]华国盛.优化物理教学.中国电化教育,2000.10,总165期.
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  [4]林青松,宋太平.多媒体技术与物理教育教学.南阳师范学院学报(自然科学版),2002.8.
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