利用多媒体技术优化物理教学

关键词：多媒体技术；多媒体教学；优化；物理教学

中图分类号：G6337文献标志码：A文章编号：1002－0845(2006)09－0065－02

随着信息技术的飞速发展，以计算机多媒体和网络技术为核心的现代教育技术受到了教育界的普遍关注，信息技术与课程整合已经成了教育改革的一个亮点。计算机与物理学科实现合理整合，应该结合物理学科的特点，设法找出计算机在哪些方面能完成传统教学解决不好或解决不了的问题。计算机优化物理教学应该考虑的是创设教学情境，使教学内容趣味化、抽象内容形象化等。

一、创设教学情境，激发学生学习兴趣

多媒体技术以其鲜明的图像、生动的形象和灵活多变的特点引起学生的注意，激发学生的学习兴趣和动机。采用多媒体计算机等手段，能使呈现的教学内容形象、生动、富有感染力。运用多媒体技术图、文、声、像等丰富的媒体表现功能，创设教学情境，能充分地激发学生的学习兴趣和求知欲望。甚至能把知识的学习融入新颖别致的娱乐形式中，把学生的认识过程、情感过程、意志表现有机地统一于教学过程之中，使枯燥的学习变得轻松愉快。例如，在讲授“角动量守恒定律”时，由于刚体的角动量是学生新接受的概念，它与刚体的转动惯量及刚体转动的角速度有关，而刚体的转动惯量又与其质量、质量分布以及转轴位置有关，因此在学生学习及教师教授“角动量守恒定律”时有一定难度。为了提高学生的学习兴趣，例举“花样滑冰”运动员的运动情景描述给学生听，但讲授者与听者之间的理解总存在一定的差距。有了多媒体技术，我们可以设计动画1――一位运动着的“花样滑冰”运动员；动画2――为了使比赛进入高潮，运动员加快运动速度并在原地转动，先将手臂和腿脚远离身体，这时可见运动员转动速度较慢，再将手臂和腿脚向身体靠拢，可见运动员转动速度明显加快；动画3――为了尽快停止转动，可将手臂及腿脚迅速打开远离身体，运动员可在较短时间内停止。由此给学生讲解“角动量守恒定律”及刚体的转动惯量与三因素有关，学生就容易理解了。再配上声频在运动员运动速度加快时音乐达到高潮，在运动员手臂和腿脚打开转动停止时，音乐亦立即停止，并配以模拟掌声和欢呼声，以达到身历其境的感觉，学生的听课情绪立刻高涨起来。接下来再播放一组跳台跳水运动员的运动画面，运动员在空中翻转时抱膝收脚转动较快，临近入水时手脚打开转动速度变慢，然后稳步入水。动画放完让学生解释角动量守恒定律就不在话下了。

二、应用多媒体动画模拟物理实验

物理是以实验为基础的学科，很多物理概念和物理规律的建立都源自实验的基础上，通过对所观察到的物理现象的分析，概括出物理概念，总结出物理规律。由于受实验设备、技术等因素的限制，许多实验都不能开设。但某些概念或某规律又确实是以某实验为基础确立的，如原子物理部分的α粒子散射实验、原子核的人工转变实验等。传统的教学方法中教师只能在“黑板上做实验”或以挂图来辅助。这种枯燥的教学形式，不利于学生的接受，由此而揭示的物理概念和物理规律的真谛，也就很难被学生领悟。而应用计算机动画，这些实验都可以模拟。如α粒子散射实验我们可以设计动画1――从装有放射性物质钋的铅盒中不断有α粒子射出，穿过金箔后，绝大多数α粒子几乎不改变方向，少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回来，偏转角几乎达到180°；动画2――两种原子模型，即汤姆孙原子模型和卢瑟福原子模型，并再现α粒子穿过两种微观模型的情景。观看动画后，学生不仅能清楚地记下α粒子散射实验的装置、过程、现象，而且很容易地确立了正确的原子模型。

三、应用计算机动画，再现物理情景和物理过程，揭示物理规律

研究物理，一定要重视物理情景的建立、物理过程的分析，由形象到抽象，由感性到理性，从而揭开物理现象的奥秘，概括出物理概念，总结出物理规律。教学中振动合成运动规律的物理情景，学生建立起来就非常困难。计算机动画恰能圆满地解决这一问题。例如，两个相互垂直的同频率而不同相位差的简谐运动的合成。我们可先设计相位差为π／2的简谐振动的合成，动画1――分别显示两个运动着的模不相等的旋转矢量；动画2――令两个矢量在相位差为π／2时开始运动，并让其矢量末端的投影合成为一运动轨迹。该轨迹就是两矢量所对应的分振动合成的合振动的运动轨

迹，可见该轨迹为一正椭圆。有此生动、直观的物理情景，描绘细致的物理过程，对振动的合成学生理解起来就不感觉困难了。在此基础上设计动画3――以两个直线运动的小球分别代表两个分振动，令其相位差为π很容易地合成其运动轨迹。依次类推，可设计出相位差为不同值时的两个相互垂直的同频率的简谐振动的合成。通过这样的演示，学生对概念的掌握更加清楚了，对规律的理解也更加透彻了。

同样，在电磁振荡形成过程中，LC回路中通过线圈的电流强度，电容器两极板间的电量，与之相对应的电场能量、磁场能量都做周期性变化，该部分内容较抽象，又很难用语言表达清楚。传统的教学方法是教师根据前面学过的知识，通过画图先分析电容器电场和线圈磁场的变化，然后再分析两者之间的相互转换，即运用推理的方法，分析各物理量的周期性变化规律。由于变化过程复杂，教师很难用语言表述清楚。应用计算机动画，在画面上按预先设置好的表示各物理量的表现形式，可以非常形象地表现出电磁振荡形成过程中，各物理量的周期性变化规律。再利用特技手段，将画面压缩，在空白处出现两个坐标系，并分别画出两组画面。两组画面相对照，勾画出电磁振荡过程的全貌。这样，既可提高课堂效率，又可增大课堂密度。

四、多媒体技术应用于课堂教学需注意的问题

1正确认识多媒体教学与教师作用的关系

多媒体教学只是辅助教师教学的一个工具。当它被引入课堂教学后，虽然教师的一部分作用将由它的一些功能代替，例如，将单一的教师的讲述改为多媒体的演示等，但是，在课堂教学中教师仍将起主导作用，这不仅是因为教什么、学什么取决于教师，还因为怎样教、怎样学也取决于教师。即使有最先进的现代化教学工具，使用不当也不会收到好的效果。因此，如何用好多媒体教学关键在教师。另外，任何时候都应是为了教学而使用工具，而不应是为了使用工具而教学，是否使用多媒体教学应是有目的的，它取决于教师的教学组织需要。

2正确处理多媒体教学与其他教学手段的关系

多媒体教学在课堂教学中所起的作用，已经证明是许多传统教学手段不可替代的，但是这并不等于说它就可替代其他一切教学手段。随着科技的不断进步，教学手段也越来越丰富，每一次引入新的教学手段都对传统的课堂教学带来冲击和变革。但是每一次引入新的教学手段后都没能完全摈弃传统的教学手段，原因就是尚无一种固定的教学模式能绝对地有利于每一特定的学习目的的实现。今天，多媒体教学同样不能包办代替一切，即使将来每一间教室都装配成网络型电子教室，形成多媒体网络教学，传统的教学工具和手段仍然不能抛弃。只有多种教学手段并存，各自发挥特长，优势互补，才能取得最佳的课堂教学效果。