“微型计算机辅助物理实验教学”的应用和探索.doc

“微型计算机辅助物理实验教学”的应用和探索 计算机辅助 实验教学 应用计算机是信息时代最重要的工具，随着计算机的飞速发展，把微机引进实验教学领域，对改革传统的实验教学方法，推动素质教育，将起很大的促进作用。一、计算机辅助物理实验教学的意义在几乎所有的中学物理实验中，都强调各种测量仪器由人来读数、记录数据，然后用人工方法进行计算和绘制图线。这种模式，是有益的，它可以在实验过程中培养学生的基本科学素养，如实事求是、严谨的科学态度，培养动手能力，学会简单的科学研究方法。这种做法从表面层次来说费时费力，不可避免存在较大人为误差的缺陷。从深层次来说，这种测量、计算的繁琐带给大多数学生是烦脑畏难，实验结果带来的往往也是失望，而不是欣喜。其次，现在的中学生生活在信息时代，他们对事物比以往同龄人表现出更多、更广的兴趣，他们具有更强烈的求知欲，更多的创造力。如何使学生的这些特点能够长久保持而不会随时间、经历的增长而消退？如何正确引导学生将这些特点放到学知识、探究知识上来？这是我们进行“计算机辅助物理实验教学”探索的真正目的。二、计算机辅助物理实验教学的应用1、用微机辅助学生实验教学。例如：用微机控制实验条件，产生信号，采集数据，分析数据，显示和打印结果，指挥机器人产生动作等。2、用微机开发课堂上的演示教学，把一些难于演示的真实物理过程，现象以及图像模拟出来，帮助学生理解物理规律。例如：分于运动特点，原子核式结构模型，水的沸腾实验，晶体的熔化和凝固过程，都可采用计算机技术进行模拟演示实验，增强教学效果。3、用微机管理实验教学。例如用微机帮助学生预习实验，帮助教师批改作222200000业，评定成绩，分析学生实验能力，协助实验室管理。三、计算机辅助物理实验教学的优点1、提高实验精度，控制采样测量的密度和速度，使一些用通常手段和方法难于成功的实验获得好的效果。在做晶体荼的熔化和凝固特性实验时，只要用23克荼，用铜一康铜热电偶作温度传感器，令微机每半分钟采样一次，在10分钟内可取20多个数据点，利用记录下来的熔化凝固曲线很容易确定它的熔点和凝固点。2、由于微机能迅速提供可靠的实验结果，可省去繁琐的人工计算，把精力更多集中到理解实验现象后面隐藏的客观物理规律。例如测小灯泡的功率实验，测量三组电压、电流数据，使用电压传感器、电流传感器、系统软件几部分。由传感器从实验中获取数据，交由数据采集器收集汇总传给计算机，然后由计算机进行数据处理。3、可以把很多课堂中不可能演示的现象直观模拟出来。如分子的运动，原子核外电子的运动、中子在原子反应堆铅防护壁中运动的状况、热气球的上升和下降都能逼真地模拟出来。由于微机模拟现象过程中动静结合，图像文字结合、声光结合，因此模拟的现象和效果形象、直观，有利于提高求知欲和兴趣。4、让学生按自己的设想假定现象的数学规律，并用微机复制现象，从而验证自己的设想是否合理，也可以按自己设想改变实验参数，观察现象的演变，使学生在判断、分析、推理方面得到更多的锻炼。下面结合使用FLASHMX软件模拟原子核式结构，展现核外电子运动情况。由于该实验无法直接用实验演示，学生没有感性认识，理解困难，采用微机模拟，增强教学效果。操作步骤：1、新建一个FLASH文件，命名“原子运动”。2、制作电子运动轨道。按“Ctrl+F8”创建一个blue影片剪辑元件，在该元件的编辑窗口创建蓝色小球沿着一个椭圆轨道做圆周运动的动画。3、在库面板中的blue元件上单击鼠标右键在弹出的快捷菜单中选择“复制”选项，复制2个该元件，并分别重命为red、black。3、分别在red、black影片剪辑元件中改变小球的颜色，并把椭圆轨道依次旋转一个角度。4、返回场景编辑窗口，在舞台中央位置绘制一个棕色的小球作为原子核。5、在舞台右下方输入文字“原子核外电子运动”。6、把三个影片剪辑元件拖到场景舞台中，让原子核大致位于它们的中央。7、测式动画效果。8、单击“文件”“保存”命令，保存该动画文件。计算机辅助实验教学的引入，与现代教育中提出“培养学生的创新精神和实践能力”一致，也是课堂教学的一种很好补充与延伸。能够使学生在较短时间内完成较多的物理实验，能够为学生自主完成探究性课题提供一种较好的研究工具，能为学生提高解决物理问题能力提供一条崭新的途径。但是必须清醒认识到引进计算机的目的在于提高实验教学效果，而不能用它来一举取代传统的实验研究方法，尽管计算机能够完美模拟物理现象，毕竟不是真实的物理现象。物理实验教学始终以真实实验为基础。学生还有一个物理实验基本功训练问题，而且在数据处理的能力与技术方面，也不能完全用微机取而代之。【参考文献】 1周长春中学物理演示实验教学的基本要求J，湖南第一师范学报，2003，(3).2李耀标教学的实践探索J信息技术教育，2004