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【摘 要】信息技术在课堂上广泛应用,超越了教育、教学的传统视野,为教学活动提供了广阔的空间。在平时的教学中,讲不清、道不明;看不见、摸不着;较复杂、难理解的地方,进行可视化、摸拟化、智能化,就是将信息技术在物理课堂灵活应用,使之有机结合、成为一体。将信息技术引入课堂,必将会优化传统的教学模式和拓展课堂教学空间。
【关键词】现代教育技术;中学物理教
一、计算机在物理实验教学中的应用
计算机在辅助教学模拟实验方面表现尤为突出。由于客观条件的限制,学生进行实验碰到了很多的具体困难。例如:一些微观方面和宏观方面的实验只能用静态模型观看其结构,其运动过程无法实现。运用计算机就能用生动的图形演示其美妙的景象。另外一些有害有危险的实验用计算机模拟,可以避免事故的发生。做实验讲究操作程序和实验步骤,在实际操作过程中,学生由于课前准备不充分,难免不手忙脚乱,轻则实验效果不理想,重则造成实验仪器损坏。用计算机模拟实验后,学生对实验步骤和过程心中有数,再到实验室做实验,就可避免不良实验现象,纠正一些不良的实验习惯。
(一)模拟a粒子散射实验
在《厚子的核式结构》一课中,有a粒子散射实验,传统的实验仪器无法演示这个实验现象,只能靠老师在黑板上做简单的讲解,对a粒子的运动情况,原子核外电子的运动情况只能用几条曲线表示,容易使学生产生误解。在计算机上用动画制做系统进行绘制,来模拟这个实验,先把教材的实验装在计算机上绘制出来,再用亮点表示a粒子的运动轨迹(由于速度很快,看起来是一些亮线),再对两种原子相遇的情况(只对一个金箔原子)进行放大说明。具体做法是:先在监视器上用两个不定位置的小黑点代表电子,再根据每个电子出现几率多的位置画出轨道-----两个圆,从左侧发射出水平运动的a粒子(用蓝点表示)。遇到金箔原子后路径发生变化,再从力学角度分析a粒子路径变化的原因,在监视器显示汤姆生和卢瑟福粒子原子模型,从而得出正确的结构-----原子的模式结构。
(二)模拟平抛物体的运动情况
实验具有直观性,它能使学生获得关于物理事物的生动而具体的感性认识。但感性认识远没有揭露事物的本质,教师必须在此基础上,起发学生思维,使学生完成对事物的理性认识。如研究平抛物体运动时,在演示了物体的平抛运动的实验之后,学生有了感性认识,但学生对运动的合成与分解还缺乏理性认识。如果借助多媒体演示,就可以将水平方向和竖直方向的分解运动展示得清清楚楚,淋漓尽致,让学生对两个分运动的合成形成正确的认识。具体方法略。
(三)模拟理想状态
高一课本中,著名实验“牛顿第一定律”是在一定实验基础上理想化推理得出的,依靠现有的传统教学仪器无法表示这种无摩擦的理想状态,利用计算机可以达到理想的效果。具体方法略。
(四)控制实验速度,易于观察
对于《波的干涉》一节教学演示实验,按照常规采用“发波水槽”做演示实验,由于太快,学生观察不到各点振动加强、减弱的变化情况,利用计算机模拟,可以把干涉过程放慢,并且对几个状态进行恰当讲解,大大加快了学生的感知过程。
仿真实验可以化抽象为直观,培养学生认知能力,冲破时空限制,激发学生探索兴趣。物理学是研究物质运动和变化的科学,很多情况下用传统的教学手段不易表现物理学的“动”和“变”的特点。而智能性实验利用计算机的高速运算功能和图形创建功能,能够较好地把抽象的教学内容通过图像和数字形象地描绘出来,丰富学生的认知表象,培养学生认知能力,同时扩大信息传输的通频带宽度。例如,用多媒体计算机和中学仿真物理实验软件显示振动图象、横波和纵波图象以及波的干涉、衍射现象时,质点的运动情况和受力情况能被惟妙惟肖地描述出来。学生可清楚看到各个质点在不同时刻的运动速度、加速度和回复力的大小、方向。通过人机交互功能,学生可调控物理变量(如:振幅、波长、振动周期、传播速度、障碍大小等);屏幕上按给定条件可随时显示相关变量数值的大小,学生还可利用暂停功能对任意时刻的物理现象进行仔细观察和分析。
在某些不允许的实验操作上引入仿真实验技术,就可以放手让学生自己亲自动手操作,比如在电学实验课时,通常会告诉学生, 电池不能短路,电流表的接线柱不能接错、电压表不能超过量程。很多实验不允许学生自己操作,这些规定无形中扼杀了学生的创造性思维,而有些学生自主意识很强,常常会进行一些“地下操作”,最终损坏了仪器。然而,这些“破坏性”强的学生实际上也是动手能力、创造能力强的学生。在仿真实验环境下,倡导学生自主探讨性实验,既可保护仪器又能培养学生的创新能力,并能把很多传统实验做不到的效果一一再现。
二、投影技术在物理实验教学中的应用。
课堂上的演示实验,目的是让全体学生通过观察实验的全过程,提出疑问,找出事物的规律性,从而得出科学的结论。可见度高的演示实验可提高学生的观察能力,从中体现实验的真实性、科学性,为引出课题、进行问题讨论、探究发现创造条件。
为提高演示实验的可见度,传统的方法一般是采用放大实验仪器,增加实验药品用量和巡回展示实验结果等。然而,实验仪器的放大是有限的,巡回展示实验结果既浪费时间,而且有些现象是在实验中瞬间产生瞬间消失的,这时无法观察到或者有的同学错过了观察的适当时机。采用投影技术可以克服上述缺陷,大大提高演示實验效果。
三、结语
信息技术与课程整合,是以网络和计算机为核心的现代信息技术与学科教学的融合,它促进了传统的、以教师为中心的教学结构和教学模式的变革。在当前我国积极推进教育现代化、信息化的大背景下,倡导和探索信息技术和课程整合的教学,对于发展学生的“信息素质”,培养学生的创新精神和实践能力,有着十分重要的现实意义。
【关键词】现代教育技术;中学物理教
一、计算机在物理实验教学中的应用
计算机在辅助教学模拟实验方面表现尤为突出。由于客观条件的限制,学生进行实验碰到了很多的具体困难。例如:一些微观方面和宏观方面的实验只能用静态模型观看其结构,其运动过程无法实现。运用计算机就能用生动的图形演示其美妙的景象。另外一些有害有危险的实验用计算机模拟,可以避免事故的发生。做实验讲究操作程序和实验步骤,在实际操作过程中,学生由于课前准备不充分,难免不手忙脚乱,轻则实验效果不理想,重则造成实验仪器损坏。用计算机模拟实验后,学生对实验步骤和过程心中有数,再到实验室做实验,就可避免不良实验现象,纠正一些不良的实验习惯。
(一)模拟a粒子散射实验
在《厚子的核式结构》一课中,有a粒子散射实验,传统的实验仪器无法演示这个实验现象,只能靠老师在黑板上做简单的讲解,对a粒子的运动情况,原子核外电子的运动情况只能用几条曲线表示,容易使学生产生误解。在计算机上用动画制做系统进行绘制,来模拟这个实验,先把教材的实验装在计算机上绘制出来,再用亮点表示a粒子的运动轨迹(由于速度很快,看起来是一些亮线),再对两种原子相遇的情况(只对一个金箔原子)进行放大说明。具体做法是:先在监视器上用两个不定位置的小黑点代表电子,再根据每个电子出现几率多的位置画出轨道-----两个圆,从左侧发射出水平运动的a粒子(用蓝点表示)。遇到金箔原子后路径发生变化,再从力学角度分析a粒子路径变化的原因,在监视器显示汤姆生和卢瑟福粒子原子模型,从而得出正确的结构-----原子的模式结构。
(二)模拟平抛物体的运动情况
实验具有直观性,它能使学生获得关于物理事物的生动而具体的感性认识。但感性认识远没有揭露事物的本质,教师必须在此基础上,起发学生思维,使学生完成对事物的理性认识。如研究平抛物体运动时,在演示了物体的平抛运动的实验之后,学生有了感性认识,但学生对运动的合成与分解还缺乏理性认识。如果借助多媒体演示,就可以将水平方向和竖直方向的分解运动展示得清清楚楚,淋漓尽致,让学生对两个分运动的合成形成正确的认识。具体方法略。
(三)模拟理想状态
高一课本中,著名实验“牛顿第一定律”是在一定实验基础上理想化推理得出的,依靠现有的传统教学仪器无法表示这种无摩擦的理想状态,利用计算机可以达到理想的效果。具体方法略。
(四)控制实验速度,易于观察
对于《波的干涉》一节教学演示实验,按照常规采用“发波水槽”做演示实验,由于太快,学生观察不到各点振动加强、减弱的变化情况,利用计算机模拟,可以把干涉过程放慢,并且对几个状态进行恰当讲解,大大加快了学生的感知过程。
仿真实验可以化抽象为直观,培养学生认知能力,冲破时空限制,激发学生探索兴趣。物理学是研究物质运动和变化的科学,很多情况下用传统的教学手段不易表现物理学的“动”和“变”的特点。而智能性实验利用计算机的高速运算功能和图形创建功能,能够较好地把抽象的教学内容通过图像和数字形象地描绘出来,丰富学生的认知表象,培养学生认知能力,同时扩大信息传输的通频带宽度。例如,用多媒体计算机和中学仿真物理实验软件显示振动图象、横波和纵波图象以及波的干涉、衍射现象时,质点的运动情况和受力情况能被惟妙惟肖地描述出来。学生可清楚看到各个质点在不同时刻的运动速度、加速度和回复力的大小、方向。通过人机交互功能,学生可调控物理变量(如:振幅、波长、振动周期、传播速度、障碍大小等);屏幕上按给定条件可随时显示相关变量数值的大小,学生还可利用暂停功能对任意时刻的物理现象进行仔细观察和分析。
在某些不允许的实验操作上引入仿真实验技术,就可以放手让学生自己亲自动手操作,比如在电学实验课时,通常会告诉学生, 电池不能短路,电流表的接线柱不能接错、电压表不能超过量程。很多实验不允许学生自己操作,这些规定无形中扼杀了学生的创造性思维,而有些学生自主意识很强,常常会进行一些“地下操作”,最终损坏了仪器。然而,这些“破坏性”强的学生实际上也是动手能力、创造能力强的学生。在仿真实验环境下,倡导学生自主探讨性实验,既可保护仪器又能培养学生的创新能力,并能把很多传统实验做不到的效果一一再现。
二、投影技术在物理实验教学中的应用。
课堂上的演示实验,目的是让全体学生通过观察实验的全过程,提出疑问,找出事物的规律性,从而得出科学的结论。可见度高的演示实验可提高学生的观察能力,从中体现实验的真实性、科学性,为引出课题、进行问题讨论、探究发现创造条件。
为提高演示实验的可见度,传统的方法一般是采用放大实验仪器,增加实验药品用量和巡回展示实验结果等。然而,实验仪器的放大是有限的,巡回展示实验结果既浪费时间,而且有些现象是在实验中瞬间产生瞬间消失的,这时无法观察到或者有的同学错过了观察的适当时机。采用投影技术可以克服上述缺陷,大大提高演示實验效果。
三、结语
信息技术与课程整合,是以网络和计算机为核心的现代信息技术与学科教学的融合,它促进了传统的、以教师为中心的教学结构和教学模式的变革。在当前我国积极推进教育现代化、信息化的大背景下,倡导和探索信息技术和课程整合的教学,对于发展学生的“信息素质”,培养学生的创新精神和实践能力,有着十分重要的现实意义。