祝穎 陳洪斌 吉林醫(yī)藥學(xué)院 132013

多媒體模擬實(shí)現(xiàn)物理演示實(shí)驗(yàn)的價(jià)值研究

祝穎 陳洪斌 吉林醫(yī)藥學(xué)院 132013

在物理實(shí)驗(yàn)里，真正做好物理演示實(shí)驗(yàn)也并非是件容易的事情，因?yàn)樗某晒ρ菔?，要受到諸多方面因素的影響：如人為操作帶來(lái)的誤差不可避免，即教師的操作是否規(guī)范、操作技能高低；物理實(shí)驗(yàn)儀器的造成的系統(tǒng)誤差不可忽略，即儀器設(shè)備設(shè)計(jì)的是否科學(xué)合理，是否適合該實(shí)驗(yàn)的要求，是否精密準(zhǔn)確等；物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件的影響不可輕視，如溫度、濕度、照度、通風(fēng)、振動(dòng)、電磁干擾等環(huán)境條件都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的效果產(chǎn)生極大的影響；觀察者的觀察視角、方位的不同，也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的整體效果有不同領(lǐng)悟，也要求學(xué)習(xí)者觀察問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力有所提高。

由于人為操作、環(huán)境條件等因素的制約，使得演示實(shí)驗(yàn)的效果只能是盡善盡美，不能完全克服誤差帶來(lái)的視覺(jué)演示效果。那么，我們物理教師就可以利用先進(jìn)的、科學(xué)的、現(xiàn)代的教學(xué)輔助手段來(lái)克服上述不足，彌補(bǔ)各種條件造成的影響，我們可以通過(guò)計(jì)算機(jī)多媒體設(shè)備，利用各種多媒體軟件實(shí)現(xiàn)模擬物理學(xué)中的各種演示實(shí)驗(yàn)，可以將現(xiàn)實(shí)生活中的物理實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)相應(yīng)軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，就可以形成一個(gè)模擬演示實(shí)驗(yàn)人為操作、室內(nèi)環(huán)境等條件，這樣可以避免上述人為、自然環(huán)境等不可控制或控制起來(lái)需要較高造價(jià)等問(wèn)題。

例如：在物理實(shí)驗(yàn)演示中做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要將平拋運(yùn)動(dòng)從兩個(gè)方向去分析，一個(gè)是豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)。在動(dòng)畫(huà)制作時(shí)可通過(guò)Author ware制作，通過(guò)Power Point的超級(jí)鏈接，增添其動(dòng)畫(huà)效果。在Author ware中制作三個(gè)不同顏色的小球，通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)圖標(biāo)屬性的設(shè)置，讓三個(gè)小球分別作平拋運(yùn)動(dòng)，自由落體運(yùn)動(dòng)和水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，讓它們同時(shí)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)停止。通過(guò)Author ware制作動(dòng)畫(huà)，讓學(xué)生清楚的看到在豎直方向第一個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)與第二個(gè)小球完全一致，在水平方向與第三個(gè)小球完全一致。模擬的效果生動(dòng)形象，使學(xué)生進(jìn)一步理解平拋運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。這樣既彌補(bǔ)了Power Point動(dòng)畫(huà)功能之不足，同時(shí)又充分利用了Power Point文本設(shè)置靈活的優(yōu)勢(shì)。

可見(jiàn)，多媒體軟件設(shè)計(jì)在物理演示實(shí)驗(yàn)中的重要地位，分析該實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)生活中或物理實(shí)驗(yàn)室中同樣問(wèn)題的對(duì)比作用，說(shuō)明多媒體實(shí)現(xiàn)模擬演示實(shí)驗(yàn)的好處很多，價(jià)值凸現(xiàn)：

1、可以克服人為操作技能高低等問(wèn)題的影響

對(duì)于簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)來(lái)講，人為可以進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作，以便達(dá)到一個(gè)理想的實(shí)驗(yàn)效果。多次實(shí)驗(yàn)操作，可能會(huì)出現(xiàn)多樣結(jié)果，當(dāng)然這是實(shí)驗(yàn)允許的，且多次操作取數(shù)據(jù)平均值是合理的、更加接近理論值；如果人為操作遇到儀器設(shè)備的重新定位、調(diào)試，那么工作量是非常大的；在操作技能方面，需要多次進(jìn)行練習(xí)、反復(fù)操作來(lái)熟練掌握該實(shí)驗(yàn)的操作程序，近而達(dá)到較高的操作技能。如果采用多媒體軟件模擬演示就要方便得多，只要重復(fù)播放幾次就可以了，而且不占用太多實(shí)驗(yàn)整理時(shí)間，也就能克服人為的操作技能高低問(wèn)題。

2、可以避免由于實(shí)驗(yàn)儀器精密度造成的不良效果

這樣模擬演示實(shí)驗(yàn)基本上用不到精密實(shí)驗(yàn)儀器，當(dāng)然有些實(shí)驗(yàn)是取代不了的；但大多數(shù)實(shí)驗(yàn)，如果實(shí)用軟件開(kāi)發(fā)得好，我們都可以做。這樣只要用計(jì)算機(jī)就可以完成演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，且大大減少了大宗貴重、精密儀器的使用、采購(gòu)，相應(yīng)減少了大量開(kāi)銷，節(jié)約了教育經(jīng)費(fèi)的投入。

3、可以克服實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件等因素造成的影響

模擬實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境，我們可以將人為難以準(zhǔn)確操作、精確測(cè)定、科學(xué)設(shè)置的條件，如溫度、濕度、風(fēng)力等，通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)，合理設(shè)定實(shí)驗(yàn)需要的理想條件即可。免去人為調(diào)試的困難，大大減少了操作者的體力勞動(dòng)等問(wèn)題；另外，關(guān)于照度、振動(dòng)強(qiáng)度等問(wèn)題在實(shí)驗(yàn)室中控制是非常困難的，如實(shí)現(xiàn)上面的操作就可以完全消除其干擾。

4、可以使觀察者反復(fù)觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并能夠總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律

既然是演示實(shí)驗(yàn)，要求教師講清楚原理后，讓學(xué)生仔細(xì)、認(rèn)真觀察演示實(shí)驗(yàn)，不在提示的情況下，能夠總結(jié)出實(shí)驗(yàn)的基本規(guī)律；這樣模擬演示可以縮短實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)間，且多次重復(fù)操作更加有利用學(xué)生從不同角度觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程，理解實(shí)驗(yàn)原理，揭示、總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

綜上所述，當(dāng)然計(jì)算機(jī)多媒體演示實(shí)驗(yàn)，不能完全取代物理實(shí)驗(yàn)中的所有儀器，但我們可以做到計(jì)算機(jī)與儀器的配合使用，那樣就可以達(dá)到預(yù)期、理想的效果。因此，科學(xué)、先進(jìn)的教學(xué)手段可以促進(jìn)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，這樣學(xué)習(xí)軟件的開(kāi)發(fā)給我們提出了新的課題，要求孩子不但要掌握目前的物理知識(shí)，還要在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

祝穎，吉林省吉林市人，副教授。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.14.141