浅谈多媒体技术在中学物理实验教学中的应用

摘要：随着计算机技术的不断发展和教学改革的不断深入，多媒体在中学物理教学中的应用越来越广泛，在物理实验教学中更是如此。多媒体技术具有形象、直观、数据处理能力强、运行可靠、人机交互友好等特性，其早已被广大教师接受和广泛使用。把多媒体技术引进到物理实验教学中去，可以改变传统的教学方式，加大信息量的传授，显著地提高了课堂教学的质量和效率。本文主要介绍了多媒体对中学物理实验教学方面的教学效果、实施过程、影响因素、应用原则以及深远意义。

关键词：多媒体技术：物理实验：物理教学

中图分类号：G648文献标识码：B文章编号：1672-1578（2012）06-0179-02

21世纪是信息化的世纪，多媒体应用技术是教育面向现代化的重要途径和重要标志，是教育改革的需要，也是教育改革的必然趋势。多媒体技术应用于教学，有助于对教学质量和效益的提高，它不仅可以改变传统的教学模式和教学方法，而且可以促进教育观念和思想的转变。通过人机交互、信息共享，不仅可以大大拓展教师和学生的视野，而且可以培养学生的创造性思维，提高学生获取信息、分析信息、处理信息的能力。在注重对学生素质教育的今天，这就显得尤为重要。

在物理教学中，抽象的物理概念，复杂的物理过程，瞬间发生的物理现象，单凭语言和教具很难准确地表达出来。由于时间、空间等的限制，实验中常常出现实验过程，现象不清楚，不全面或根本不可能实现等等。恰当地利用多媒体技术，可以取得事半功倍的效果。充分利用其集成声音，图像，文本，影像，动画的功能，对实验现象进行模拟甚至仿真，既能吸引学生注意，又可以充分调动学生的各种刺激，使学生在最短时间内尽可能更多的信息，是取得更好的教学和使用效果的一条有效途径。

文中第一节主要介绍多媒体技术的引入，第二节介绍多媒体技术在物理中的应用潜力，第三节介绍多媒体技术在中学物理实验中的应用，第四节做出了总结。

1.多媒体技术概述

20世纪80年代到90年代，随着计算机技术的飞速发展，多媒体技术在各行各业得到了普及和应用。

1.1 多媒体技术的基本概念。多媒体主要是指利用文字、声音和图像等表达信息的，它强调信息综合和集成处理。多媒体技术把文字、图形、图像、视频、动画和声音等表现信息的媒体结合在一起，通过计算机进行综合处理和控制，将多媒体各个要素进行有机组合，完成一系列的随机互式操作。

1.2 多媒体技术的基本特性。多媒体技术所涉及的对象是媒体，而媒体又是承载信息的载体，因而所谓多媒体的基本特性，实际上就是指信息载体的多样化、交互性和集成性。

1.2.1 集成性。多媒体技术提供了多维信息空间下的视频与音频信息的获取和表示的方法,广泛采用文字,声音,图形,图像,动画,视频等多样化的信息形式,使得人们的思维表达有了更充分,更自由的扩展空间。

多媒体的集成性主要表现在两个方面,即多媒体信息载体的集成和处理这些多媒体信息的设备的集成。多媒体信息载体的集成是指将文字、声音、图形、图像、动画、视频等信息集成在一起进行综合处理,组合成一个完整的多媒体信息系统；多媒体信息的设备的集成包括计算机系统、存储设备、音响设备、视频设备等的集成，是指将各种媒体在各种设备上有机地组织在一起,形成多媒体系统,从而实现声、文、图、像的一体化处理。

1.2.2 交互性。交互性是多媒体技术的关键特性，它向用户提供了更加有效地控制和使用信息的手段，可以增加对信息的注意和理解，延长信息的保留时间，使人们获取信息和使用信息的方式由被动变为主动。人们可以根据需要对多媒体系统进行控制、选择、检索和参与多媒体信息的播放和节目的组织。

目前,交互的主要方式是通过观察屏幕的显示信息,利用鼠标、键盘或触摸屏等输入设备对屏幕的信息进行选择,达到人机对话的目的。随着信息处理技术和通信技术的发展，还可以通过语音输入，网络通信控制等手段来进行交互。

1.2.3 实时性。由于多媒体技术是研究多种媒体集成的技术,其中声音和活动的图像是与时间密切相关的，这就要求对它们进行处理必须实时完成。特别是在多媒体网络和多媒体通信中,实时传播和同步支持是一个非常重要的指标。在播放声音和图像时,不能出现停顿现象,并且要保持同步,否则会影响播放的效果。

2.多媒体技术在基础物理教学中的潜力

多媒体技术在基础物理教学中的潜力是十分巨大的，有限的学时资源与超常的教学目标的矛盾，必须靠提高教学效率和效益来解决，而多媒体所代表的全新教学手段是解决这一难题的捷径。

无论是在以大班形式进行的理论课教学中，还是在以小班形式进行的事业课教学中，或者是个人的自学中，多媒体技术都大有用武之地。目前，已有的多媒体课件尽管有些幼稚，但是在教学过程中还是充分显示了它的优点，表现了它在基础教学中的潜力。在基础物理教学中主要表现在以下几方面：

⑴ 为信息表现的直观，清晰提供了技术上的保证。

⑵ 为基础物理教学创设了一个虚拟的模拟实验的环境，帮助学生认识物理实验过程，培养学生的观察能力和分析解决物理问题的能力。

⑶ 使用多媒体辅助分析手段，对物理现象和物理过程进行有序的辅助分析，以揭示物理现象和物理规律的本质。

3.多媒体技术在中学物理实验教学中的应用

现代教育技术认为，教书过程即“系统论，信息论，控制论”协同作用的过程。物理教学也不例外，因此，在物理教学中的多媒体实验要结合教学工作的需要，服从与学生的主题地位。教师在教学中也应充分利用自己的人格魅力，利用多媒体实验的及时控制功能调动并吸引学生的注意于物理现象的观察中。这样才能达到预期的实验效果。但是值得注意的是多媒体不能完全代替教师的演示实验和学生实验，它只能起到辅助实验教学。

3.1 利用多媒体，增强实验的可见度，强化实验的效果。在某些课堂实验中，由于仪器的尺寸较小，或者实验数据的改变很细微，实验能见度低，很难是每一个学生观察清楚，降低了实验效果。如高中物理中很抽象的电场线，磁感线，波的干涉等都可以利用多媒体提高可见度，提高物理实验教学效果。又如震动图像，磁感线教学，教师的演示实验在平台上进行实验，学生很难看清楚，利用多媒体技术能将实验现象可视平面增大，学生就可以在屏幕上看清楚振动图像的描绘和磁感线的分布。而利用多媒体课件(CAI)或仿真实验，将实验的全过程利用数字投影仪到大屏幕上，则会大大增强实验的感染力度，配合鼠标的使用更会增加观察的目的性，不仅强化了实验演示效果，而且增强了教师对实验的引导，调控作用，学生感觉既生动现象，真是感强，效果优好，提供了教学效果。如布朗运动这个实验，用CCD 显微镜将悬浮与液体的布朗颗粒的运动，情况用数字投影仪投影于大屏幕上，将其视频图像输入多媒体电脑中，让学生通过大屏幕观察一个较大的颗粒，它静止不动，跟踪其中一个小颗粒，将其运动轨道显示出来，利用动画描绘并分析，一个分子对小颗粒的碰撞，秒胡兵分析大连分子对大颗粒的碰撞，描绘并分析大类分子对小颗粒的碰撞，这样，直观，形象，真正地展现实验现象，从而使学生能够准确理解布朗运动。

利用多媒体，创设与教学内容有关的生动的社会、文化、自然情景，形成一种特定的教学环境和氛围，给学生多种刺激，让学生边听边看边思考，充分调动学生的多种感官来认识理解物理表象和本质，从而在较短的时间内，提高学生的学习兴趣，促进和改善学生的理解能力，激发学生的学习主动性。 如在学习《人造卫星宇宙速度》这一节内容时可先通过多媒体给学生展示人造卫星的发射过程、卫星的种类、以及我国人造卫星概况。这样可提高学生学习这一节内容的兴趣。

3.2 利用多媒体，提高实验效果。在物理实验教学中，有的实验操作起来很麻烦，且学生很难把静态变化组合成动态。如回旋粒子加速器这内容，要形象地分析介绍给学生，有常规方法几乎是不可能的。然而利用多媒体的模拟功能，不仅可以方便的调节粒子，磁场电场的相应数据的大小，并且输出即时数据，这显然比单纯的向学上灌输享有理论，让学生自己联想，结合取得更直观，更形象的效果，也更易为学生所接受。又如，人造卫星绕地运转，环绕速度与轨道半径的关系，可用多媒体"模拟"实验，学生很容易得出v与r的定心关系，因此，用计算机“模拟”演示，能够使静态实验变为动态实验，而且演示节奏可以调节，增强观察效果。

中学物理实验有些对其过程很难分步观察与判断,通过多媒体技术,可以模拟控制实验的速度,调整教与学的进度,在教师与计算机的共同启发下,培养学生的能力。同时，模拟物理实验能让学生抓住观察对象的主要特征和变化过程，明确观察对象产生变化的现象和条件，有助于培养学生的注意力。比如在讲述《平抛运动》时，通过设计一个小球作平抛的动画，且在该小球平抛时，在水平和竖直方向也有两个小球同时动作，学生在观看这个课件的过程中，通过实时播放、定格、慢放等方式的处理，使学生对平抛运动和竖直方向的自由落体运动，水平方向的匀速直线运动紧密地联系起来，加深了对这个重要知识点的掌握，也培养了学生的观察能力。

3.3 利用多媒体，激发学生参与物理实验活动的兴趣。兴趣是最好的老师，是学生主动学习、积极思考、探索知识的内在动力。在物理教学中应用多媒体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。例如：在教学声学前，可以用多媒体播放优美动听的乐曲来引入新课；在教学光学前，可以用多媒体展示光彩绚丽的霓虹灯，展示美丽的彩虹，人们用摄像机拍摄制作美丽的电视节目；在教学“动能和势能相互转化”这节课，可以播放卫星绕地球的运转和海水涨落的情况。这样极大地提高了学生的兴趣和主动性，使学生能被一种不可抵挡的吸引力诱导着学习。

物理教学的主要目标之一就是培养学生的抽象思维能力。多媒体能将具体的形象展示给学生，能够帮助学生建立起清晰的物理情境，使抽象的物理知识和形象的物理现象联系起来。从而提高物理思维能力。在静电场中，电场线和等势线是研究场强和电势的有效手段，也是教学内容的重点。在一般教学中。往往只能进行较为简单的电荷、带电体的电场线的演示，效果不甚理想。利用计算机模拟则非常灵活，可以进行不同情况下电场分布情况的比较，会加深学生对场强、电势以及它们与场源电荷之间关系的理解。

在物理实验教学中利用多媒体技术，可以创设生动，形象，直观的学习情景，丰富教学内容，激发学生兴趣，提高教学效率，改善学生认识事物过程的途径和方法，使学生对物理现象，概念，规律的理解建立在直观感知的基础上，有利于把学生的智力因素和非智力因素，有意识心里和无意识心里有机统一起来，使学生在学习过程中达到精神的集中与愉悦并存的境界，促进小时记忆，思考和探讨等活动的开展。所以信息技术的发展，多媒体课件的应用，给我们的课堂注入了新的活力，取得了事半功倍的效果。相信随着多媒体技术的应用，我们的课堂会更精彩。

参考文献

[1] 陶洪.物理实验论[M]．广西:广西教育出版社,1996年12月第一版.

[2] 许国梁.中学物理教学法[M]．北京:人民教育出版社，1981年1月．

[3] 张德启,李新乡,陶洪,瑞光.物理实验教学研究[M]．北京:科学出版社,2005年.

[4] 封小超.物理课程与教学论[M]．北京:科学出版社，2005年．

[5] 王瑞旦.物理方法论[M]．北京:中南大学出版社，2002年7月.

[6] 陈明.多媒体技术及应用[M]．北京:清华大学出版社,2001年3月.

[7] 彭波,孙一林.多媒体技术实验教程[M]．北京:机械工业出版社,2006年5月