浅析多媒体技术在高中物理概念教学中的应用

摘 要： 教育学、心理学、计算机科学的发展，促进了各种认知理论、传播理论、系统科学理论的诞生，这些理论为教学提供了一种新的思路，即在教学过程中有效应用多媒体技术。多媒体教学有形象性、再现性、多样性、高效性、交互性等特点，如果在概念教学中能适当运用多媒体的延伸功能，将微观物体放大、宏观世界缩小，把转瞬即逝的变化放慢，就可以弥补演示实验、学生实验的不足，使教学在一定程度上突破时间与空间的束缚，为学生提供替代的经验，提供充满交互性的环境，以帮助学生较快较好地形成物理概念。

关键词： 多媒体技术 高中物理概念教学 应用

以计算机为基础的多媒体技术应用于教学，是教育信息化的一个重要内容，也是21世纪学科教学改革的一个重要方向。《高中物理新课程标准》对课程实施的建议提出：注重自主学习，提倡教学方式多样化。目前中学生普遍对物理学缺乏兴趣，感到难学。而心理学认为，兴趣是学习和认识新事物的最重要最持久的动力。为了唤起学生学习物理的兴趣，应不断采取多种手段和形式，包括多媒体辅助教学手段，去激发他们的求知欲望，调动其学习积极性。

将多媒体技术引入教学过程，学生能够真正进入视觉、听觉与触觉等感官并用的境地，将逻辑思维与形象思维融为一体，使之变为共同参与学习进程的多维动态方式，使一些深奥的理论、复杂的结构和情景通过模拟仿真的手段呈现出来，不仅能调动学生的所有感官功能，全身心地投入学习，而且能发挥学生的智力潜能，开发其创造能力。

一、物理概念教学的特点及现状

物理概念是客观事物的物理共同属性和本质特征在人们头脑中的反映，是物理事物的抽象。它是物理学最重要的基石，是教学的关键，是培养能力、开发智力的重要途径。学生形成、理解和掌握物理概念，是一个十分复杂的认识过程，概括地说，是学生经过感知而获得的物理表象在认知结构中原有知识经验的支持下，转化为头脑中的抽象的规定。它是通过分类、概括、抽象等思维加工活动完成的。学生形成物理概念，一般要经历认知定向、找出共同特征、抓住本质属性和深入理解概念这样一个大致的过程。

在物理概念教学中，学生经常会出现的问题主要有：（1）经验的形成受不正确、不科学的观念的干扰。例如认为摩擦力总是阻碍物体的运动，物体受力才会运动，等等。（2）感性认识不足或已有概念不清。如：如果没有足够的实验让学生观察到电磁感应现象，就很难使学生形成电磁感应这一概念。（3）抽象思维能力不足，有些概念难以理解。某些物理概念的建立过程，学生要理解它们，需要有较高的抽象思维能力。如：电场强度的建立过程。（4）忽视了量度公式的物理意义。如：有的学生由速度的定义式v=s/t，把速度理解为单位时间内物体运动的位移，而忽视了“速度表示运动快慢和方向”这一物理意义。（5）概念间的混淆。学生在学习概念的过程中，对于一些本质不同，但表面相似的概念很容易混淆。如：对于温度、热量、内能这三个概念，有的学生就容易混淆。（6）不会正确运用概念来分析、解决问题。所以在高中物理概念教学中我们应该注意利用学生积累的生活经验，抓新旧知识的逻辑展开，为学生的概念学习创设学习环境，在给他们以足够的感性材料的基础上，按照物理学中建立概念的方法，引导他们运用比较、分析、综合等思维方法，对感性材料进行思维加工，进而抽象概括出事物的本质属性，从而使他们形成概念。

二、物理概念教学与多媒体技术的整合应用

为了适应以学生为教学主体的课堂教学模式，必须在课件创意中体现以学生为主体的思想。如何体现以学生为主体的思想？我们认为应侧重研究物理学习的思维过程，发展学生的思维能力。因此课件的创意必须遵循科学的认知规律，并符合学生的心理特点，课件创意的核心是研究建构思维的过程。物理课堂教学多媒体课件在内容上有三个方面：1.提供物理事实，创设物理情境；2.转化模型，形成表象，认识重要的概念和规律；3.提供应用物理知识的典型示例和练习。从认知角度来看，就是三个过程：1.感知，激发认知冲突，提供思维素材――这是启动思维建构的阶段；2.形成认知表象，转化物理模型，形成物理图景，通过科学思维形成概念和规律――这是形成认知结构的阶段；3.返回具体，还原模型和图景，解决物理问题――这是活化和扩展认知结构的阶段。下面举几个例子加以说明。

（一）质点概念的课件

质点模型是物理学中的基本模型之一。它是一种理想化的方法，在物理学习过程中，要不断地扩展对它的认识。把一个物体当作质点来处理，是学生学习的难点。学习质点模型离不开对具体的物理对象及其运动背景的分析，为此，课件中可以创设一系列的质点模型“组块”以引导学生思维和理解。例如：

（1）动画：火车在原野上行驶。能否把它当作质点来看待？因为没有背景信息，不置可否。

（2）动画：把镜头推进到火车的驱动轮。研究火车车轮的运动，能否把火车车轮当作质点处理？

（3）动画：火车过桥，从车头上桥到车尾出桥。研究火车走完全程需要的时间，此时能否把火车当作质点来处理？

（4）火车从北京开往上海，能否把火车当作质点来处理？动画：地图上的“点”由北京出发向南运动。

上面的课件展示了一组组动态图景，提出了一个个值得思考的问题，通过由实到虚的思维活动抽象出质点模型。在课件中，深入地展示在物理学发展过程中人们对某个问题的认识过程及走过的弯路，对实现学生思维的建构过程有重要的作用。

（二）磁感线课件

磁感线是形象地描绘磁场的一种方法。实际上磁场空间并不存在磁感线。它来源于磁场实际，超越于磁场实际，且能反映磁场的实际。课件的设计应能体现这种思想。

1.为磁感线的形成奠定事实基础。

（1）真实实验：在磁铁的周围放置一根小磁针，磁针偏转，反映有磁场的存在。

（2）真实实验或视频：引入3根小磁针，放在不同的位置，磁针偏转不同，说明各点受力不同，也就是磁场不相同。

（3）视频：在磁铁周围放置相当多的小磁针，可以看到磁针指向的分布呈现某种规律。改变磁铁的方位（缓慢旋转），周围磁针的指向也随之发生变化（可以暂停）。

2.建立磁铁的磁感线概念。

（1）类比联想：动画展示电场线的图示。

（2）动画：描绘曲线，将小磁针指向的分布规律展现出来。定义磁感线，曲线上某一点的切线与小磁针的指向一致，以N极的方向为该点磁场的方向。

（3）动画：旋转磁铁，展示磁感线的三维空间形状。

（4）动画：展示蹄形磁铁的磁感线。

3.建立电流磁场的磁感线概念。

（1）真实实验或视频：展示直线电流周围空间小磁针的分布情况。

（2）动画：展示直线电流的磁感线。

（3）动画：将通电直导线弯曲，曲线中每一小段近似为一直线，展示若干小段电流磁场的磁感线；使曲线首尾相连形成单股线圈，展示其磁感线。

（4）动画：展示通电螺旋管线圈的磁感线。

（5）动画：解剖立体图形，磁感线的各种平面表示方法。

4.深化磁感线的概念

在学习感应强度概念之后，进一步认识磁感应强度与磁感线的关系，磁通量与磁感线的关系。对于除重点概念以外的其他基本概念，我们只需要“了解”，有的要求“理解”。对这样的物理概念，可以利用多媒体计算机模拟场景，以提高学生的物理学习兴趣。

三、结语

本文所论述的多媒体辅助教学不是一种教学模式，它仅作为一种现代信息技术手段对传统教学的补充，在课堂教学中，我们必须将其放在辅助教学位置：实行多媒体与传统媒体的组合教学，一定不能用多媒体代替教师教学，人性化的教育始终应是我们所追求的目标，我们要使学生的智力因素和非智力因素同步发展，使学生的学业水平和人格个性同步发展，就不能过多使用多媒体。课堂上师生之间的交流与沟通是教学过程中最永恒的魅力所在，多媒体的人机交互根本无法替代。

参考文献：

［1］高文.教学模式论.上海教育出版社，2002.

［2］汪安圣.认知心理学.北京大学出版社，1992.

［3］凌瑞良.物理概念辨析.国防工业出版社，1992.

［4］宣桂鑫，江兴方.多媒体物理教学软件开发与应用.华东师范大学出版社，2001.

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［6］孙江宏等.多媒体课件设计与实例剖析.清华大学出版社，2001.