中學(xué)物理教材的重難點(diǎn)內(nèi)容表達(dá)方式的研究

上官水雨　于鷃

摘要：隨著多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，多媒體教學(xué)已經(jīng)成為學(xué)校課堂教學(xué)方式的主流，但是多媒體表達(dá)方式并不規(guī)范。文章旨在探討中學(xué)物理教材重難點(diǎn)內(nèi)容在多媒體畫面上的最優(yōu)表達(dá)方式，通過分析文字、圖像、動畫、視頻媒體的優(yōu)缺點(diǎn)及主要應(yīng)用，研究教材中物理概念、規(guī)律、實(shí)驗(yàn)的最佳的媒體表達(dá)方式，希望文章中的部分內(nèi)容能為大家制作多媒體畫面提供思路。

關(guān)鍵詞： 多媒體畫面藝術(shù)規(guī)則； 多媒體表達(dá)方式； 中學(xué)物理教材

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）31-0110-03

1 緒論

1） 問題的提出

信息大數(shù)據(jù)時(shí)代到來為多媒體教學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提供了機(jī)遇，多媒體技術(shù)受到廣泛師生歡迎，成為活躍教學(xué)課堂必不可少的組成部分。但是，一些多媒體教學(xué)信息的表達(dá)方式存在著問題，例如：只是把教材內(nèi)容復(fù)制，照本宣科[1]；盲目加大信息量；文字、圖片內(nèi)容不清晰等。

2） 研究目的

因此，針對中學(xué)物理教材的重難點(diǎn)內(nèi)容與中學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，試圖通過案例分析各種媒體表達(dá)方式的利弊，設(shè)計(jì)出適合的多媒體畫面表達(dá)方式，希望為中學(xué)教材內(nèi)容科學(xué)高效地搬遷到多媒體畫面上進(jìn)行教學(xué)提供參考。

3） 研究內(nèi)容

選取2012年人教版八年級下冊物理教材為研究對象，依次運(yùn)用文字媒體、圖像媒體、動畫媒體、視頻媒體對牛頓第一定律進(jìn)行表達(dá)，分析比較四種媒體的優(yōu)勢與不足；通過將物理知識劃分為物理概念、物理規(guī)律、物理實(shí)驗(yàn)三種知識類型，借助多媒體畫面藝術(shù)規(guī)則涉及的內(nèi)容來優(yōu)化目前的多媒體表達(dá)方式。

2 相關(guān)概念和理論

2.1 基本概念

教學(xué)重點(diǎn)是根據(jù)教學(xué)的目標(biāo)，對教材進(jìn)行科學(xué)的分析之后，確定的最基本和最核心的教學(xué)內(nèi)容，一般是學(xué)科中所闡述的最重要的原理、規(guī)律，或者是學(xué)科思想或者學(xué)科特色的集中體現(xiàn)。教學(xué)難點(diǎn)是指學(xué)生不易理解的知識，或不易掌握的技能技巧。

“媒體”是指信息的載體和加工、傳遞信息的工具。目前，大部分人理解的多媒體是指多種媒體的綜合，通常包括文本，聲音和圖像等多種媒體形式。本文研究的表達(dá)方式是指多媒體畫面上呈現(xiàn)教學(xué)信息所使用的特定媒體、組織的方式等。它包含兩個(gè)方面：一方面要表達(dá)出教學(xué)信息，另一方面要求高效完成教學(xué)工作所采取的方法和形式。

2.2 相關(guān)理論

1） 多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論

多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論是梅耶（Mayer）以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、認(rèn)知負(fù)荷理論和雙編碼理論為基礎(chǔ)，通過大量的心理實(shí)驗(yàn)予以證明提出的。該理論認(rèn)為“按照人的心理工作方式設(shè)計(jì)的多媒體信息比沒有按照人的心理工作方式設(shè)計(jì)的多媒體信息更可能產(chǎn)生有意義學(xué)習(xí)”。

2） 多媒體畫面藝術(shù)規(guī)則

多媒體畫面藝術(shù)規(guī)則是從多媒體畫面藝術(shù)理論中提煉出來的。具體地講，是本著對該理論領(lǐng)會思路、融會貫通和學(xué)以致用的指導(dǎo)思想，按照設(shè)計(jì)、開發(fā)多媒體教材的需求進(jìn)行選擇，并且經(jīng)過歸納整理后羅列出來的。包括八個(gè)方面，共34條規(guī)則。

3） 物理概念、規(guī)律教學(xué)理論

概念教學(xué)是物理教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，一般也是教學(xué)活動基礎(chǔ)和首要任務(wù)。教學(xué)一般先輔助學(xué)生建立物理概念，再進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生描述物理現(xiàn)象與規(guī)律，最后用規(guī)律去分析解決疑難。同時(shí)物理概念也是聯(lián)系物理教與學(xué)的紐帶，師生之間通過圍繞概念剖析規(guī)律，互相交流完成教學(xué)目標(biāo)[2]。

上述理論在指導(dǎo)多媒體畫面上的表達(dá)方式具有重要意義：

①將教材的“教”與學(xué)生的“學(xué)”結(jié)合，設(shè)計(jì)合理的媒體表達(dá)方式。

②根據(jù)物理知識類型劃分教材重難點(diǎn)內(nèi)容為物理概念、物理規(guī)律、物理實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)具有代表性的表達(dá)方式。

3 分析各種媒體表達(dá)方式優(yōu)缺點(diǎn)

牛頓第一定律：一切物體在沒有受到力的作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。

1） 文字媒體

①優(yōu)點(diǎn)：信息密度大，表意精確，不易產(chǎn)生歧義。也因其抽象不具體，文字的加工具有個(gè)性化，能反復(fù)品位精讀，沒有文字是很難清楚地闡明一條定律。

②缺點(diǎn)：文字是語言符號，人類對語言處理幾乎依靠左腦，僅靠文字傳達(dá)教學(xué)信息在效率和效果上都不是最佳。且需逐字閱讀，信息傳遞呈線性，建立對定律的整體理解也慢。對于初中生，文本過于單調(diào)，易讓人抵觸，失去耐心。文字抽象不具體的視覺效果很難動搖學(xué)生對于力與運(yùn)動關(guān)系的錯(cuò)誤認(rèn)識。

2） 圖像媒體

基于牛頓第一定律所描述的理想化狀態(tài)，是很難找到能滿足條件的日常圖像來解釋定律的，在此采用思維導(dǎo)圖作為圖像媒體。

圖2 結(jié)構(gòu)清晰的思維導(dǎo)圖

①優(yōu)點(diǎn)：思維導(dǎo)圖以圖像媒體的形式勾勒出知識結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵詞在色彩、面線點(diǎn)的輔助下，給予學(xué)生顯性刺激，可以有力地激發(fā)對關(guān)鍵詞的聯(lián)想，方便學(xué)生整理知識體系，思維導(dǎo)圖的形象化表達(dá)無疑是屏幕文本的進(jìn)步。

②缺點(diǎn)：思維導(dǎo)圖呈現(xiàn)知識時(shí)，要讓所有學(xué)生明白圖的內(nèi)容，需結(jié)合制作者的理解方向來教學(xué)。它適用于邏輯性、條理性較強(qiáng)的知識上，如考試知識點(diǎn)的梳理，并非教材所有內(nèi)容都適合，不能將每個(gè)細(xì)節(jié)包括進(jìn)來，否則過于繁雜。其色彩、形、文、線的設(shè)計(jì)要有利于學(xué)生對知識的理解。

3） 動畫媒體

圖3 動畫的主界面

①優(yōu)點(diǎn)：一、直觀簡單的動畫演示對吸引注意力，活躍課堂氣氛，營造良好的課堂探究氛圍有很大幫助。作為輔助教材的一種有效手段，彌補(bǔ)了學(xué)生空間想象力的匱乏，以一種具體簡潔的方式呈現(xiàn)牛頓第一定律的推理過程。二、交互動畫的運(yùn)用讓有限的屏幕畫面得到了最大限度的利用，強(qiáng)大的交互功能也吸引了學(xué)生參與教學(xué)活動。

②缺點(diǎn)：形象的動畫演示甚至伴隨著聲音的形式出現(xiàn)，具體化了色彩、畫面，導(dǎo)致學(xué)生想象力降低。動畫制作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，當(dāng)教學(xué)內(nèi)容能夠用文字或圖像表達(dá)清楚時(shí)，應(yīng)選擇簡單媒體。再者，因?qū)W科特殊，動畫對面、線、點(diǎn)、構(gòu)圖、鏡頭、色彩的運(yùn)用更苛刻，模擬動畫須符合客觀科學(xué)，處理好藝術(shù)與科學(xué)間的聯(lián)系很重要。

4） 視頻媒體

三維技術(shù)下的視頻影像：前60秒全景展示神舟七號飛船由發(fā)射到進(jìn)入預(yù)定軌道的全過程；之后中景呈現(xiàn)三位宇航員在太空艙準(zhǔn)備出艙前的活動；1分27秒開始全景展現(xiàn)宇航員操作助推器及出艙的整個(gè)活動過程，最后以浩瀚的宇宙景觀結(jié)束。整段視頻時(shí)長2分39秒，有宏偉的背景音樂渲染氣氛及關(guān)鍵性字幕解釋。

①優(yōu)點(diǎn)：視頻呈現(xiàn)出的空間美感，比圖片多了動態(tài)美，將牛頓第一定律從文字里解放出來，結(jié)合中國的航天技術(shù)創(chuàng)造性地說明牛頓第一定律的真實(shí)存在。其最大特色是“真實(shí)”與“創(chuàng)意”結(jié)合，學(xué)生易接受也延展了想象空間。

②缺點(diǎn)：當(dāng)視頻信息量太大時(shí)，會影響學(xué)生判斷力，分散學(xué)習(xí)者的注意力。另外，視頻節(jié)奏快，難免重點(diǎn)不突出 ，學(xué)生不能準(zhǔn)確抓住要掌握的內(nèi)容。視頻不宜長，且需掌握鏡頭組接、畫面美感的設(shè)計(jì)，否則會加重學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷。

四種媒體表達(dá)的優(yōu)缺點(diǎn)及主要應(yīng)用如下表所示：

表1 四種媒體優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)

[媒體類型 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 主要應(yīng)用 文字媒體 信息密度大，概括性最高 單調(diào)抽象 表述概念、定義、規(guī)律等核心知識內(nèi)容 圖像媒體

（思維導(dǎo)圖） 易激發(fā)聯(lián)想，構(gòu)建知識架構(gòu) 制作思路要求清晰且透明，不適合細(xì)節(jié)展示 建構(gòu)邏輯性、條理性較強(qiáng)的知識體系 動畫媒體 形式直觀，交互功能強(qiáng)大 具體化了畫面，降低學(xué)生想象力，制作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，科學(xué)性要求高 呈現(xiàn)抽象或難以觀測到的現(xiàn)象、規(guī)律等 視頻媒體 畫面信息豐富且真實(shí) 節(jié)奏快，重點(diǎn)難突出 補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)與課外知識 ]

4 研究物理教材重難點(diǎn)知識表達(dá)方式

4.1 研究物理概念表達(dá)方式

功率：

教材從傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)上直接引入功率概念：“功與做功所用時(shí)間之比叫做功率，它在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)所做的功?！边@對于學(xué)生理解功率的物理概念形成清晰的物理圖景準(zhǔn)備不充分。根據(jù)課標(biāo)規(guī)定和物理概念的特點(diǎn)，多媒體畫面重新設(shè)計(jì)成兩大部分內(nèi)容：前部分為功率的探究活動，如圖4。后部分比較兩種做功快慢的方法，為辨析做功快慢與多少提供案例，在此基礎(chǔ)上再解讀功率概念。

該多媒體畫面有兩個(gè)特點(diǎn)：一是用大量有趣的簡筆畫形象，表現(xiàn)教材中搬磚參與的物理量，學(xué)習(xí)聯(lián)系實(shí)際，不乏趣味；二是將功率與前概念功對比，避免了兩者混淆。書本教材為主的教學(xué)環(huán)境，學(xué)生難免有“枯燥”和“難學(xué)”之感。該畫面設(shè)計(jì)，指導(dǎo)思想由“以文為主”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詧D為主”，利用圖形、色彩、材質(zhì)等配合文本，將抽象概念改編成深入淺出、通俗易懂的形象名詞，讓學(xué)習(xí)過程像看科教片、參觀展覽一樣有趣。

由此得出對課件的合理構(gòu)思應(yīng)該是，將教材的內(nèi)容，按照信息化的制作和顯示環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能將多媒體教材優(yōu)勢發(fā)揮出來。

4.2 研究物理規(guī)律表達(dá)方式

阿基米德原理：

“浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于它排開的液體受到的重力。公式表示：F浮 = G排?！逼渲猩婕暗降母×?，對于學(xué)生既熟悉又陌生，生活積累和小學(xué)自然常識課中已有感性認(rèn)識，但要提高到理性認(rèn)識，需要通過科學(xué)分析、推理與歸納。如何調(diào)動他們的學(xué)習(xí)興趣是關(guān)鍵。

設(shè)計(jì)一段動畫視頻《曹沖稱象》，創(chuàng)設(shè)一個(gè)問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，印象深刻，教學(xué)效果好。通過觀看視頻，進(jìn)一步啟發(fā)教材上阿基米德稱金的故事。視頻內(nèi)容與教材經(jīng)典故事隱含著古今中外的比較，促使學(xué)生意識到浮力定律早就運(yùn)用在古代中國的日常，同時(shí)體會到濃濃的民族情懷。

通過一個(gè)三維動畫，演示阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)過程。視頻背景色為深藍(lán)，暖色調(diào)使人激動，而冷色調(diào)使人平靜。實(shí)驗(yàn)器材選用稍亮的暖色調(diào)，這種組合讓實(shí)驗(yàn)部分顯眼醒目，整體和諧不突兀。演示過程任意時(shí)間內(nèi)都可暫停畫面，以便選取任意角度觀察實(shí)驗(yàn)，如圖5，實(shí)驗(yàn)演示與教材保持高度一致，是對教材靜態(tài)圖像的延伸。

圖5 測量石塊浮力

此表達(dá)方式的優(yōu)勢在于，三維動畫比二維更精于實(shí)物模擬，“真實(shí)的虛擬性”再現(xiàn)教材實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場。較實(shí)拍視頻的拍攝手法，動畫制作不受拍攝技術(shù)器材的約束，可以任意角度展示實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程，這對于實(shí)驗(yàn)中要求彈簧測力計(jì)數(shù)值的精確讀取有優(yōu)勢，也因動畫設(shè)計(jì)的場景簡潔，減少了實(shí)驗(yàn)環(huán)境的干擾，也就降低阻礙學(xué)習(xí)的外在認(rèn)知負(fù)荷。另外，動畫可集多種媒體一體，比如，圖像與板書組合，做到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)分析、推理、歸納。

4.3 研究物理實(shí)驗(yàn)表達(dá)方式

大氣壓的測量：

學(xué)生對認(rèn)識“我們周圍存在大氣壓強(qiáng)，而且數(shù)值還相當(dāng)大”這一事實(shí)構(gòu)成思維障礙，大氣壓是個(gè)抽象概念，感官無法知覺。托里拆力實(shí)驗(yàn)是準(zhǔn)確測量大氣壓的實(shí)驗(yàn)，由于水銀有毒無法在課堂演示，只能利用教材上的圖片講解。此階段的初中生物理思維還處在具體運(yùn)算階段和前運(yùn)算階段、思維往往片面、膚淺、模糊[3]。由于缺乏主動探究，學(xué)生似懂非懂，很難真正理解，本實(shí)驗(yàn)構(gòu)成一個(gè)難點(diǎn)。

充分利用好教材中的每一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)是很有必要的。此處采用Flash ActionScript2.0制作交互動畫來實(shí)現(xiàn)托里拆力實(shí)驗(yàn)的演示。該課件用于課堂教學(xué)或者學(xué)生課后練習(xí)，畫面分割采用二等分形式，分為實(shí)驗(yàn)演示區(qū)、控件交互區(qū)。按照實(shí)驗(yàn)中的每一步驟，二者配合呈現(xiàn)，如圖6。

圖6 “托里拆力實(shí)驗(yàn)”動畫主場景

實(shí)驗(yàn)演示過程采用形、動、色、文等動態(tài)和靜態(tài)元素配合呈現(xiàn)。采用手動控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的方式，將供操作的“熱區(qū)”融入到文字中，符合多媒體畫面藝術(shù)規(guī)則關(guān)于交互功能“融入度”的要求。畫面中五個(gè)文字熱區(qū)即五個(gè)實(shí)驗(yàn)部分的設(shè)計(jì)，將畫面按黃金比率分割，符合均衡的藝術(shù)規(guī)則，體現(xiàn)了菜單設(shè)計(jì)的規(guī)范性。這種文字與熱區(qū)的融合，既簡明扼要，也體現(xiàn)了文字表義的潛在美。

如圖7，文本準(zhǔn)確表意的優(yōu)勢還體現(xiàn)在：每個(gè)小實(shí)驗(yàn)都會標(biāo)明水銀在試管里的高度，突出實(shí)驗(yàn)的主題：大氣壓能夠支撐水銀的高度為760mm。右側(cè)設(shè)計(jì)的問題“請說出你看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”、“實(shí)驗(yàn)結(jié)果的思考”作為啟發(fā)學(xué)生思考的題目，也是提供回答的“熱區(qū)”，文字在此的配合說明，讓學(xué)習(xí)者主動參與到學(xué)習(xí)中來。

圖7 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解析

該畫面在用色上比較規(guī)范，背景統(tǒng)一用藍(lán)色，易聯(lián)想產(chǎn)生理智、平靜的感覺，適合科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基調(diào)。原理解釋框內(nèi)的背景底色用明亮的黃色，藍(lán)與黃的色彩對比，突出解釋框內(nèi)的文字，注意到了用異色強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)。熱區(qū)文字觸發(fā)時(shí)，黑色字體變亮的變化，增添了動態(tài)元素，讓畫面有了活力。

應(yīng)該指出，多媒體畫面制作者需要積累很多符合藝術(shù)規(guī)則的制作經(jīng)驗(yàn)，才能夠?qū)嬅嬖O(shè)計(jì)出獨(dú)特的風(fēng)格出來：不僅要保證媒體與教學(xué)內(nèi)容匹配呈現(xiàn)，即符合傳遞知識的需求；又要保持課件整體畫面風(fēng)格的統(tǒng)一，即符合審美心理的需求。

5 總結(jié)

對于中學(xué)物理多媒體教學(xué)，教師要提高課堂教學(xué)效率，必須重視多媒體畫面的表達(dá)方式?；诙嗝襟w畫面藝術(shù)規(guī)則創(chuàng)建畫面媒體的表達(dá)關(guān)鍵是要深入了解知識的類型特點(diǎn)，確定采用哪種媒體“表義”。

物理概念適宜選擇以圖文為主的表達(dá)方式，通過與前概念的對比、圖片圖像直觀呈現(xiàn)教材內(nèi)容讓物理概念從教材文本抽象的表達(dá)中脫穎而出。

物理規(guī)律應(yīng)該注重其推導(dǎo)過程的呈現(xiàn)，以交互動畫和視頻呈現(xiàn)為佳。交互動畫做到關(guān)鍵步驟用數(shù)字序列羅列并說明，視頻作為補(bǔ)充宜短不宜長，內(nèi)容要與生活與教材緊密相關(guān)。

充分挖掘教材里的經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)，以交互動畫或演示視頻的形式解決課堂上無法現(xiàn)場演示的困境，按實(shí)驗(yàn)步驟順序依次完成內(nèi)容的呈現(xiàn)，畫面整體風(fēng)格要有序變化。

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