物理实验是人们根据研究和学习的目的,利用物理仪器、设备等物质手段,再现自然现象或者人为控制条件(排除各种偶然、次要因素的干扰,突出主要因素)模拟再现自然现象并予以研究的科学实践活动。是一种目的性很强的、可重复进行的、简约化的探索和论证过程。通过物理实验可以激发学生学习知识的兴趣,培养学生严谨的科学态度和良好的学习习惯,开发学生的智力,培养学生的创新能力,进而提高学生的综合素质。但就目前中学物理实验教学的实际情况而言,其效果却往往不尽如人意。因此,笔者认为,应将现代多媒体技术灵活、有效地整合到中学物理实验教学中,充分发挥多媒体技术的优势,打破课堂教学常规、环境、条件等因素的制约,切实改变当前物理实验教学水平不高、效果不佳的现状,使实验教学焕发出自身应有的强大的生命力和活力。

一、将多媒体技术运用于中学物理实验教学的必要性

(一)传统实验教学存在一定的局限性

传统的实验教学虽不乏其优点,如理论讲解透彻、操作简单、教师易于控制等;但是其内容相对陈旧,受外界因素制约较大,手段也单一,尤其是以教师为中心的模式,使得实验教学自身应有的优势如实验原理的科学性、操作的独立性、参与的广泛性、过程的体验性、结果的差异性等很难体现出来,导致学生进行实验的积极性和主动性不高。同时,由于一些中小学校对实验教学存在一定偏见,重视和支持力度不够,实验仪器、设备数量上严重短缺,质量上陈旧、老化,破损不堪,或者更新换代慢,跟不上教材改革和教法改革的步伐,导致有些演示实验只能凑合,大部分学生实验无法正常开设,实验教学质量大打折扣。

(二)多媒体技术具有自身的优越性

“多媒体技术”是指将数字、文字、声音、图形、图像和动画等各种媒体有机结合,并与先进的计算机通讯和广播电视技术相结合,形成一个可组织、存储、操纵和控制多媒体的集成环境和交互系统的技术。它具有极强的可视性、模拟性、交互性、重组性以及高度的智能化。中学物理实验教学中,由于时间、空间、资源等的限制,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问题。而运用多媒体技术,充分利用其集成声音、图像、文本、影像、动画的功能,突破空间、突破时间、化抽象为具体、动静结合,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感官刺激,使学生在最短的时间内尽可能获得更多的信息,取得更好的教学和实验效果。如卫星的运动、日(月)食的形成、链式反应、电荷在电磁场中的运动等这些在实验室根本无法完成的实验,如运用多媒体技术则既能最大程度地保证实验的效果,还可增强实验的趣味性和直观性。基于以上两点,我们可以认为,将多媒体技术运用于中学物理实验教学中,不仅是必要的,而且也是提高物理实验课堂教学效果的重要途径之一,它必将成为物理实验教学的一种趋势。

二、多媒体技术在中学物理实验教学中的应用

(一)应用的策略

1·受条件限制的实验应运用多媒体技术。如前所述,在中学物理实验教学中,很多实验在实验室根本就不能完成,我们就应该借助多媒体技术的强大模仿力,利用动画技术模拟无法直接用实验演示的物理现象、物理过程,为理解、接受和记忆有关抽象物理知识创设生动形象的物理情景。如笔者在进行α粒子散射实验教学时,利用仿真实验室展现出整个实验过程,动态模拟出从装有放射性物质钋的铝盒中不断有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90°,有的甚至被弹回,偏转角几乎达到180°。看过α粒子散射实验的动态模拟过程后,师生再共同分析出现此现象的原因,探索原子结构。这样,学生很容易记下α粒子散射实验装置、过程、现象,深刻理解了卢瑟福的原子核结构理论,使得教学效果和效率都得到提高。

2·需要展示细节和过程的实验应运用多媒体技术。一些物理实验非常强调实验操作的细节和方法的演练,强调实验条件的控制和注意事项等,这些就应充分利用多媒体系统强大的投影放大展示功能,提高实验演示的可见程度,强化实验教学效果。如:利用多媒体视频展台将实验仪器、实物、模型、标本等直接投影放大,让全体学生直观地了解它们的构造细节、仪器规格以及使用方法。利用摄像头对演示实验的操作过程进行同步放大直播,提高现象、过程、方法示范的可见程度,强化实验方法和实验操作的示范作用,让全体学生同时获得过程与方法的直观感觉,培养实验观察能力。利用影碟机、录像机展示相关实验和知识的社会、生活背景,展示宏观的无法搬入课堂的自然现象,展示微观过程的显微摄像资料,展示瞬间快速发生的物理过程或现象,并通过快录慢放或者慢录快放和暂停定格技术,摆脱实验的时间、空间限制,给学生创造学习必需的情景氛围,让他们充分详细地了解相关物理过程或现象的细节。

3·对仪器和设备损耗较大的实验应运用多媒体技术。多媒体技术辅助物理实验教学的一个最大优点就是实验中所涉及的仪器、设备、耗材、原料等都是虚拟的,既不需要专门的资金购买,也不存在任何污染和浪费,还可以多次使用。有鉴于此,在中学物理实验教学中,凡涉及的实验对仪器和设备损耗较大、实验耗材和原料昂贵、实验操作过程危险等,理应选择多媒体技术。

(二)应用的原则

1·针对性原则。和传统的教学模式相比,多媒体辅助物理实验教学有着明显的优势,但如果因此而走上了另一极端,认为“无多媒体不是优质课”、“无多媒体不成公开课”、“课课都用多媒体”,以为多媒体课件用得越多课就越上档次,把教育手段等同于教育方法,认为教育手段先进了,教学中采用多媒体课件了,教育理念便先进了,这就与使用多媒体技术的初衷背道而驰了。因此,在物理实验教学中,使用多媒体辅助教学应坚持针对性原则,区别不同的实验,在确有必要的情况下才使用。

2·实践性原则。物理实验教学不仅仅是为了演示一个物理现象、验证一个物理原理、发现一条物理规律,更为重要的是通过实验来引导学生掌握科学实验的方法,树立科学实验的思想,培养学生科学实验的能力。利用多媒体技术虽然可以很方便地实现模拟实验,但如果热衷于在计算机上模拟实验而忽视学生的实践操作,势必不利于学生动手能力的培养。同时,由于模拟实验不是真实实验,其可信度不高,如果长期让学生接受他们所怀疑的信息,那么必然会使他们丧失质疑、创新的欲望,重新回到机械记忆的老路上,这也是与运用多媒体技术的初衷相背离的。因此,在利用多媒体技术辅助物理实验教学时,还必须坚持实践性原则,只要条件允许,就一定要让学生亲自到实验室动手操作,以培养学生的实践能力。