现代信息技术辅助物理实验教学初探.doc

现代信息技术辅助物理实验教学初探 黄建军 江西省樟树市第二中学（331200）内容提要：实验教学是物理教学的基础，物理实验包括演示实验和分组实验，它既是学生对物理知识的认知起点，同时也是学生学习兴趣的重要培养途径；它既是突破难点的重要工具，也是知识升华的抽象、具体、再抽象过程中的重要环节。众所周知计算机作为一种辅助教学手段，用计算机模拟一些实物难以操作的实验，的确能收到意想不到的效果.为计算机辅助教学提供了最合适的用武之地。关键词：现代信息技术、物理实验教学、应用随着社会的发展，科学技术的进步，计算机已经进入了中学课堂。计算机在学校的重要作用之一是辅助教学。与各种传统教学手段相比，计算机辅助教学以其独特的优势显示出强大的生命力和广阔的发展前景。实验教学是物理教学的基础，物理实验包括演示实验和分组实验。用计算机模拟实验使物理实验更为清晰直观；在分组实验中，通过人机交互检查使学生增强对原理、操作的理解和掌握；可利用计算机进行实验考查等方面进行论证。用计算机模拟一些实物难以操作的实验，的确能收到意想不到的效果.可以说计算机辅助教学尽显独树一帜的风采，同时使物理实验教学手段日臻完善。集合笔者教学中的体验，浅谈计算机辅助物理实验教学的优势。一、应用多媒体课件展现物理过程，培养学生的形象思维能力 课件的制作，可以为课堂教学提供丰富、生动的实际情景，可以把复杂的物理过程（多种因素均在变化）暴露无遗，让学生通过观察、联想和想象去理解动态的物理过程，形象地建立起相应的过程图景，这样一方面能使学生利用自己原有的知识结构、经验去同化和顺应当前所学的知识，从而实现对知识意义上建构；另一方面又能在此过程中培养学生的形象思维能力，这样更有利于学生产生灵感和顿悟。 如竖直弹簧振子在振动过程中不仅运动学量（如位移、速度、加速度）发生变化，动力学量（振子所受合外力、弹簧弹力、振子所受支持力等）也发生变化，同时还伴随着振子动能以及弹性势能的变化，复杂的变化过程学生不知从何入手，利用几何画板设计成课件，这些量就会直接反映出来，并找出警戒线同自由长度位置重合时，木块所受支持力为零。这种情境会激发学生进一步探索的欲望，并理解此时木块处于脱离与不脱离木块的临界状态。 二、应用多媒体课件分析图景，培养学生的逻辑思维能力 如在“交流电的产生”一节教学中，交流电三要素（最大值、频率、初相）若用动画去设计，可以事先提出问题：当线圈匝数、磁感应强度、矩形线圈的面积、转动频率发生变化时，最大值会如何变化呢？学生可以想象，得出自己的结论后，教师开始演示，验证，并进一步提出问题，为什么会出现这种情况呢？正弦图象如何变化？这种形象的图形激发学生兴趣，并应用所学过的知识及已有的图景进行类比推理和演绎推理，并用数学公式和逻辑语言将其表现出来。 三、利用多媒体课件模拟动态过程，发挥演示实验作用物理是一门以实验为基础的学科，实验教学和演示实验是中学物理教学的重要一环。丰富多彩、生动有趣的实验可以让学生记住某些相关结论、实验步骤，而更为重要的是能够使学生透彻理解并且完全掌握产生实验结论的过程。在普通物理课堂的演示实验中，由于受到常规实验仪器本身的限制，实验现象往往很快消失或者不清晰，容易造成大量学生的观察困难，难以形成鲜明丰富的表象。利用计算机模拟实验可以有效地解决这一问题，从而优化学生的学习过程。例如，在讲解碰撞这一节内容时，我发现由于使用常规实验仪器（气垫导轨、小滑块）进行试验时受到周围的干扰因素太多，实验误差较大，碰撞的规律总结比较困难，再加之碰撞过程时间非常短，因此研究碰撞过程中物体形状变化、速度变化、能量变化也很困难。因此我在使用实验室中的气垫导轨进行演示试验之后，又采用多媒体课件进行碰撞过程的模拟试验。通过演示碰撞前后物体位置随时间的变化及物体在碰撞过程中的形变，将碰撞过程更清晰地展现在学生面前。学生通过演示实验所给出的实验数据，可以很容易的发现物体碰撞前后动量之间的关系，得出碰撞过程物体动量守恒这一规律，同时也很容易得出碰撞前后动能的大小关系，而通过观察物体的形变及其恢复情况，也较易区分完全弹性碰撞、非完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞的能量转化和转移的情况。在掌握了碰撞过程所遵守的规律以后，还可以利用课间所提供的交互手段，由学生自己设定碰前物体运动的状态及碰撞的类型，让学生观察碰撞后的情况，是否与自己的预期一致，来检查自己对碰撞规律的理解和掌握情况。 四、利用多媒体展示平台，提高演示实验的可视度在物理实验教学中我们经常需要做一些演示实验，但是演示实验往往存在一个可视性不强的问题，很多学生在由于距离老师比较远，观察不到实验现象。利用实物投影可以放大实验器材，呈现良好的实验效果。例如：在研究影响分子运动速度的实验中，我们把盛有不同温度水的烧杯放在实物投影的演示台上，在两杯水中分别滴入一滴红墨水，红墨水在两杯水中的扩散过程就非常清晰的展现在大屏幕上，每一位学生都能非常清楚的看到实验现象。再例如：观察电能表的实验，电能表是演示实验用器材，但是电能表上的数据比较小，电能表接入电路后表盘的转动都是在演示实验中不容易看清楚的。用多媒体展示平台这个问题就能迎刃而解，把电能表接入电路后放在多媒体展示平台的演示台上，调解放大倍数就可以让所有同学都能看清表盘数据并观察实验现象。物理实验仪器的演示都可用此方法。五、利用信息技术，改变学习方式信息技术在学生自主学习、主动探究、合作交流等方面有明显的优势，信息技术为学习者提供了大量的资源可供选择，学习者将从传统的接受式转变为主动学习，形成一种将书本知识与社会信息相结合、教师传授与自我探索相结合的观念和模式。例如，在一些物理实验中，通过采用计算机、无线数字通信技术和多媒体技术，利用实时监控，实时测量、数据处理、图像处理等手段对实验数据进行整理，并对实验结果进行分析，总结出物理量所满足的规律。通过现代信息技术，扩展了传统的物理仪器的功能，赋予基本的物理实验新的内容，激发学生的兴趣，拓展了学生的视野。在牛顿第二定律的教学过程中，教师可指导学生将小车的加速度、小车质量和所受拉力输入计算机，计算机就能拟合出a-F图线和a-1/m图线，学生在教师的指导下分析图线，进行自我探究，从而总结出物理规律a=F/m。六、利用信息技术，让实验教学也能“因材施教” 现代教学中，要求因材施教。由于我国长期以来施行班式教学，因材施教往往只流于形式。一般的教学手段不易实现双向信息交流，学生只能被动地接受，不易主动发挥。但利用计算机制作的实验课件可实现以学生为中心、教与学相结合的课堂结构模式，不但界面友好，而且信息反馈及时，通过人机对话，学生能发挥学习的主动性和灵活性，有力地促进智力开发和学习效率的提高；又由于学生可以根据自己的情况控制学习进度，还可实现因材施教、因人施教、突出个性发展的素质教育的目的。 在教学班中，老师只能面对大多数学生讲课，因材施教仅是一个努力的方向，但是有了合适的计算机辅助教学软件，因材施教便可成为一个可以具体操作的事实。我们用教学软件进行振动和波的实验复习，每个学生可根据自己的情况选择复习内容和练习题，老师根据每个学生的具体情况给予个别指导，达到了较好效果。 通过信息技术与物理实验整合，可以突破常规实验仪器的局限性，对那些难以观察到的、复杂、困难的实验进行模拟和提供帮助，成为常规实验的必要补充，并有助于学生发现规律、获得知识，提高学生的科学文化素质和实验技能水平。当然，在物理实验课教学中，必须防止用计算机模拟一切可以用传统方法来进行的实验，因为物理学是建立在实验基础上的科学，凡是通过努力能让学生做的，必须让他们亲手做，才能够使学生的实验能力、动手能力、解决问题的实际能力得以提高。在学校的教学过程中，并不是课堂上所有的教学