信息技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效應(yīng)用

姬文銀

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要組成部分。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)有利于打破時(shí)間、空間和課堂條件的限制，模擬課堂上不能做的實(shí)驗(yàn)，作為輔助手段優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于揭示物理現(xiàn)象內(nèi)部的發(fā)展變化，使得一些抽象的和不易看到的事物形象地顯示出來(lái)，能夠彌補(bǔ)學(xué)生感知的不足，減少其抽象思維的難度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，解決傳統(tǒng)教學(xué)手段所面臨的一些困難。

1 模擬課堂上不能做的實(shí)驗(yàn)

物理是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，對(duì)事物的認(rèn)識(shí)必須以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，尊重事實(shí)。但有些內(nèi)容無(wú)法用實(shí)驗(yàn)演示，這時(shí)就可借助現(xiàn)代教育技術(shù)解決傳統(tǒng)課堂上“在黑板上做實(shí)驗(yàn)”的尷尬。在原子物理部分，從最初對(duì)原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)→α粒子散射實(shí)驗(yàn)→盧瑟福原子模型是學(xué)習(xí)原子物理的基礎(chǔ)，但在傳統(tǒng)教學(xué)中只能是舉出“西瓜模型”、看教材的實(shí)驗(yàn)器材在黑板上做實(shí)驗(yàn)、想象原子與原子核的比例……這對(duì)生活經(jīng)驗(yàn)不豐富的學(xué)生來(lái)說(shuō)很難理解，利用多媒體計(jì)算機(jī)制作逼真的模擬課件，可以幫助學(xué)生擺脫這些認(rèn)識(shí)障礙。新課程標(biāo)準(zhǔn)里明確建議用錄像片或計(jì)算機(jī)模擬，演示α粒子散射實(shí)驗(yàn)，利用信息技術(shù)把微觀世界加以放大，展示在學(xué)生眼前，許多情景不言自明，復(fù)雜情景圖文并茂，有利于學(xué)生理解。理想氣體模型、布朗運(yùn)動(dòng)、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)等內(nèi)容也可以用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬。像這樣的模擬課件非常多，這些課件的應(yīng)用給教學(xué)帶來(lái)極大的方便。

2 加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性

在教學(xué)中經(jīng)常用到“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”軟件，此軟件不是單純地演示幾個(gè)現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)，而是提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)器具比較完備的綜合性實(shí)驗(yàn)環(huán)境，可以創(chuàng)設(shè)出一個(gè)合適的物理模型，然后按照這個(gè)模型的要求設(shè)定實(shí)驗(yàn)環(huán)境及有關(guān)參數(shù)，創(chuàng)建出所需的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)與連接是恒定電流這一章內(nèi)容的綜合考察，要求掌握各種儀表的使用方法，滑動(dòng)變阻器的連接、測(cè)量原理，并會(huì)進(jìn)行實(shí)物連接，是這一章的難點(diǎn)，也是考試的難點(diǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生只能按照教師的設(shè)計(jì)意圖去做，自己的設(shè)計(jì)為什么不行，不能到實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。使用“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”軟件，按學(xué)生的設(shè)計(jì)連接電路，可以真實(shí)模擬實(shí)驗(yàn)，電表的讀數(shù)會(huì)隨電路結(jié)構(gòu)的變化而變化，如果操作不規(guī)范，還會(huì)顯示出燈泡被燒壞、超出電表量程等，并且能夠比較滑動(dòng)變阻器兩種接法對(duì)電路中電流、電壓的調(diào)節(jié)效果。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)用圖像處理數(shù)據(jù)是一種常用的方法，使用此軟件可以直接獲得數(shù)據(jù)并能用電腦作圖，完全可以模仿物理實(shí)驗(yàn)室的操作，既能節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間，又能很快得出所需要的圖像，總結(jié)出實(shí)驗(yàn)所揭示的物理規(guī)律。在不能到實(shí)驗(yàn)室操作的情況下使用此軟件可大大提高教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性。

3 實(shí)驗(yàn)與課件相結(jié)合模式

3.1 變動(dòng)為靜

課堂演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣ぐl(fā)起學(xué)生的興趣，但由于有些物理過(guò)程較復(fù)雜，看到的是“結(jié)果”，而“過(guò)程”和“本質(zhì)”不容易看清楚。這時(shí)可以借助計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并且能變動(dòng)為靜，取其中一個(gè)狀態(tài)進(jìn)行分析。如在“交變電流的產(chǎn)生”這一節(jié)中，就可用教學(xué)用發(fā)電機(jī)與靈敏電流計(jì)連接顯示發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流大小和方向做周期性變化，但在具體分析電流的變化規(guī)律時(shí)，要取幾個(gè)特殊位置和一個(gè)一般位置分析求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這時(shí)可把演示的實(shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)模擬，并可變動(dòng)為靜，幫助學(xué)生理解物理過(guò)程和具體情景。

3.2 變抽象為形象

利用多媒體課件可以清楚地展現(xiàn)在物理實(shí)驗(yàn)中看不到的電場(chǎng)、磁場(chǎng)的分布，以及各種物理量的動(dòng)態(tài)變化，幫助學(xué)生輕松地理解有關(guān)的物理規(guī)律，將抽象的概念和規(guī)律形象化、具體化。如在“楞次定律”這節(jié)課中，根據(jù)條形磁鐵N極（或S極）插入和拔出閉合線圈時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流方向不同，首先提出研究課題：“如何確定感應(yīng)電流的方向？”讓學(xué)生自主地通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究并適時(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)撥。其后，在學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并歸納結(jié)論的過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，把實(shí)驗(yàn)中本來(lái)看不見(jiàn)的磁感線的分布及其變化展示在計(jì)算機(jī)屏幕上，從而使學(xué)生可以很快得出正確結(jié)論，幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，增強(qiáng)課堂教學(xué)效果。

3.3 變難為易

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)就是測(cè)量?jī)x器的使用和讀數(shù)，實(shí)物太小，傳統(tǒng)教學(xué)中是采用放大實(shí)驗(yàn)儀器演示，配合掛圖分析原理，可見(jiàn)度小，難以達(dá)到預(yù)期的目的；直接分發(fā)器材給學(xué)生又會(huì)分散學(xué)生的注意力，應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)就可將這個(gè)難點(diǎn)突破。如在游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的使用實(shí)驗(yàn)中，先利用多媒體課件展示實(shí)驗(yàn)器材并介紹結(jié)構(gòu)、原理并練習(xí)讀數(shù)，在了解了基本的使用方法和原理之后再把實(shí)物發(fā)給學(xué)生練習(xí)使用，并讓同桌之間互相測(cè)試，學(xué)生興趣高，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，收到事半功倍的效果。在此筆者認(rèn)為，好的課件比實(shí)物投影效果更好，一是清晰，二是便于調(diào)節(jié)。