林引春

摘 要： 電腦結(jié)合數(shù)碼相機(jī)、傳感器等配置應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，克服部分演示實(shí)驗(yàn)中存在的能見(jiàn)度低、直觀性不強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不易觀察等缺點(diǎn)，提高相關(guān)演示實(shí)驗(yàn)的水平，可達(dá)到較好的教學(xué)效果。本文介紹了多媒體技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 多媒體 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)應(yīng)用

隨著多媒體硬件的不斷完善，以電腦為主體的多媒體技術(shù)教學(xué)不斷普及，其真實(shí)、直觀、形象和生動(dòng)的特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足。

一、運(yùn)用Flash軟件和實(shí)物投影儀演示儀器結(jié)構(gòu)和操作方法

運(yùn)用Flash軟件和實(shí)物投影儀介紹器材的工作原理及其使用方法，是多媒體技術(shù)在提高可視性方面的應(yīng)用。

實(shí)驗(yàn)儀器教學(xué)是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)最重要的一環(huán)，實(shí)驗(yàn)的基本原理教學(xué)是指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)是指導(dǎo)學(xué)生正確實(shí)際操作的先導(dǎo)。有些儀器可見(jiàn)度低，如在教學(xué)游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、多用電表等的原理、使用方法及其讀數(shù)時(shí)，教師演示起來(lái)很費(fèi)力，實(shí)驗(yàn)效果差。我們可以借鑒以下兩種方法：一是利用Flash課件，采用實(shí)物照片與Flash動(dòng)畫相結(jié)合的方法，可以一邊講解一邊演示。這樣可以將某些不易講解的內(nèi)容通過(guò)直觀的形式加以表達(dá)，在相同的時(shí)間內(nèi)傳遞給學(xué)生更多直觀的教學(xué)信息，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。二是利用實(shí)物投影儀的放大作用，將游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、多用電表等實(shí)驗(yàn)儀器選擇合適的角度放在實(shí)物投影儀下進(jìn)行演示和講解，讓全班學(xué)生觀察到教師的具體操作過(guò)程和讀數(shù)方法，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。

二、運(yùn)用視頻和投影儀觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

運(yùn)用拍攝視頻等方式呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的細(xì)節(jié)問(wèn)題，是多媒體技術(shù)在展現(xiàn)細(xì)節(jié)方面的應(yīng)用。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是物理實(shí)驗(yàn)的目的，是驗(yàn)證物理原理是否正確的重要依據(jù)，是探究物理規(guī)律的重要事實(shí)證據(jù)。清楚地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是演示實(shí)驗(yàn)的要求。由于現(xiàn)行教育的班級(jí)人數(shù)多、教室大，造成部分實(shí)驗(yàn)的能見(jiàn)度低；有的實(shí)驗(yàn)由于受實(shí)驗(yàn)環(huán)境、器材本身的局限，無(wú)法直接地讓全班學(xué)生觀察清楚實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，造成傳統(tǒng)的物理演示實(shí)驗(yàn)在課堂上進(jìn)行演示時(shí)效果不佳。學(xué)生由于沒(méi)有獲得關(guān)于這些現(xiàn)象和過(guò)程的感性認(rèn)識(shí)，因而對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、現(xiàn)象及結(jié)論的理解甚為困難，難以形成從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象到物理規(guī)律的抽象思維。

比如“水波干涉條紋的產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)”的演示教學(xué)，實(shí)驗(yàn)只能在平面上做，如果教師在講臺(tái)上做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根本看不到教師的每一步操作，而把發(fā)波水槽放在實(shí)物投影儀下操作，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象投射在熒幕上，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程和發(fā)生的現(xiàn)象就一目了然。通過(guò)實(shí)物投影，學(xué)生能夠清晰地觀察到振動(dòng)圖像，既激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，又降低理解振動(dòng)圖像的難度。

可以運(yùn)用投射儀清晰展示一些微觀粒子的運(yùn)動(dòng)。比如“布朗運(yùn)動(dòng)”的觀察實(shí)驗(yàn)，由于觀察的是微觀現(xiàn)象，以前只能用顯微鏡進(jìn)行觀察，現(xiàn)在改用顯微視頻投影儀進(jìn)行觀察，把學(xué)生通過(guò)顯微鏡看到的現(xiàn)象直接投影在銀幕上，使學(xué)生觀察得更方便、更直接，從而加深學(xué)生對(duì)“布朗運(yùn)動(dòng)”的理解。

有些物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)生的速度很快，轉(zhuǎn)瞬即逝，這就不利于學(xué)生清楚地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，阻礙對(duì)正確物理規(guī)律的理解。這時(shí)可以運(yùn)用數(shù)碼相機(jī)的錄像功能，記錄下整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象，運(yùn)用慢鏡頭回放，便可顯示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中的細(xì)節(jié)，從而大大提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，便于掌握正確的物理規(guī)律。

比如，在演示平拋物體的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，我們利用如圖1的裝置演示平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向和自由落體的規(guī)律相同。由于物體下落時(shí)間極短，我們不能用眼睛直接觀察到兩球的運(yùn)動(dòng)情況，只能憑這兩個(gè)小球落到地面上發(fā)出的聲音判斷是否同時(shí)落地。然后改變高度，繼續(xù)驗(yàn)證它們是同時(shí)落地的，通過(guò)抽象思維，建立成平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是自由落體運(yùn)動(dòng)，也就是說(shuō)在下落過(guò)程中，不管何時(shí)，它和自由落體運(yùn)動(dòng)的物體總是在同一水平面上。這種傳統(tǒng)的做法，學(xué)生很難掌握這一規(guī)律。為了觀察這一細(xì)節(jié)問(wèn)題，我事先用數(shù)碼相機(jī)拍攝下這一實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程，做好上述實(shí)驗(yàn)后，用慢鏡頭回放這一過(guò)程的錄像，用一幀一幀的方式播放。學(xué)生立即發(fā)現(xiàn)，做平拋運(yùn)動(dòng)的物體和自由下落的物體在下落過(guò)程中都處在同一水平面上，不難建立起平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律模型。用同樣的方法，學(xué)生很直觀地認(rèn)識(shí)到做平拋運(yùn)動(dòng)的物體和以相同初速度勻速運(yùn)動(dòng)的物體總是在同一豎直線上，因而平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向的勻速直線和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。運(yùn)用多媒體技術(shù)，可以很輕松地體現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象到物理規(guī)律的抽象思維。

圖1 研究平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)的視頻截圖

三、PASCO實(shí)驗(yàn)平臺(tái)探究物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的動(dòng)態(tài)變化關(guān)系

某些物理實(shí)驗(yàn)要求探究物理量之間的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，但由于變化過(guò)程中的物理量很難讀出，應(yīng)用PASCO實(shí)驗(yàn)平臺(tái)就能輕松做到。

比如在演示牛頓第三定律實(shí)驗(yàn)中，為了探究作用力和反作用力之間的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，我們可以應(yīng)用PASCO實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以電腦進(jìn)行過(guò)程控制和數(shù)據(jù)處理，把作用力和反作用力的關(guān)系以圖像形式直觀地展示在學(xué)生面前。這種將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)，能對(duì)一些瞬態(tài)變化的物理量做到實(shí)時(shí)測(cè)量，對(duì)某些不易觀察的物理現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)感官展示，這更有利于學(xué)生的對(duì)物理本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引進(jìn)多媒體技術(shù)，利用它可操作性強(qiáng)、現(xiàn)象直觀、對(duì)教師的要求較低等特點(diǎn)，不僅方法簡(jiǎn)單、方便，效果顯著，能夠解決傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)難做、可見(jiàn)度差、有些細(xì)節(jié)不易觀察等問(wèn)題，取得傳統(tǒng)手段很難實(shí)現(xiàn)的教學(xué)效果，而且能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，更能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)造能力，相關(guān)做法值得借鑒。

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