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多媒体技术在物理教学中的应用概述
多媒体技术在物理教学中的应用
[摘要]：
本文通过实例着重论述了多媒体在物理教学中的优越性，多媒体教学改变了传统的教学模式、教学方法，促进教育思想、教育观念的转变。
为我们实施物理新课程改革提供了必要的技术基础。
本文同时阐述了多媒体教学的局限性及应注意的几个问题和解决的方法。
[关键词]：
多媒体物理教学应用问题解决
随着现代科学技术在社会各个领域的广泛应用，以计算机和网络技术为核心的现代科学技术正在对人类的学习方式、工作方式乃至生活方式带来巨大的变革。
多媒体计算机和网络技术是教育现代化的技术基础。
多媒体辅助教学以其灵活、生动、形象、鲜明的文字、声音、图形和动画等丰富多彩的表现形式，使教学内容化难为易、化静为动、化抽象为具体、化微观为宏观，有助于学生掌握重点，突破难点，启迪思维，激发兴趣，进而巩固知识，发展能力和提高素质。
多媒体技术应用于中学物理教学，将对物理教学质量的提高产生巨大的影响，它不仅可以改变传统的教学模式、教学方法，而且可以促进教育思想、教育观念的转变。
通过人机交互，信息共享，不仅可以大大拓展教师和学生的视野，而且有利于培养学生的创造性思维，提高学生获取信息、处理信息的能力。
在注重对学生实施素质教育和新课程改革的今天，这显得尤其重要。
下面就物理学科如何利用学校现有的多媒体设备，应用多媒体技术进行教学谈谈自己的看法及做法。
一、多媒体技术在物理教学中的优越性
教育手段现代化的有效性，是教师探索课堂教育方法、手段的方向。
要在40分钟的课堂教学中提高教学的效益，进行高密度、高容量的教学，多媒体的应用势在必行。
因此，在中学物理课堂教学中应用多媒体进行辅助教学，让多媒体在物理教学中体现最佳效果和物理教育的特色，从而培养学生的思维能力不断向高层次发展。
物理课程的内容较为抽象，教师在传授知识的过程中如何做到形象生动，有效的激发学生学习物理的兴趣，是每位物理教师在教学实践中时常思索的问题，而多媒体在物理教学中的应用能较好地解决这个难题。
1、多媒体技术在物理实验教学中的应用
直观教学是物理教学中最重要的原则之一，在物理基础知识领域，大量的物理现象都可以直接或间接地感知。
物理模型的建立，物理情景的想象，特别是动态过程各物理量之间存在的关系，是中学生学习物理遇到的巨大障碍之一，物理实验是让学生获得感性认识的最好手段，但常常遇到以下几方面的不足：
①可见度低，重点不突出；②许多实验使用仪器设备较多，需要进行解释，分散了学生的注意力，冲淡了主题；③不少物理情景无法在物理实验室完成（例：
卫星发射、原子弹爆炸等）；④有些现象，发生时间短暂，无法看清（如碰撞过程中的形变和恢复等）；⑤许多物理量在实验中不是连续可调的，且处理数据繁琐；⑥大量的实验由于实验器材限制，学生无法自己动手。
采用多媒体技术进行教学，可放大、突出实验重点，模拟物理情景；使教学内容形象化，表现手段多样化，创造了一个生动活泼的教学氛围，使物理教学突出了物理过程的“动感”，促使了教学从静态描述向动态描述的发展，通过多媒体计算机的动画模拟，可以弥补教学挂图、模型等静止不动的缺陷，也可弥补电影、电视录像等不可随意重复，交互性差的不足，经过多媒体计算机的处理，可以将录像、影片中发生在瞬间的图像，根据教学的需要放大，使学生观察的更为方便。
还可以将发生在瞬间的快速动作变成间断、缓慢的图像，使学生更清楚地观察到动态变化过程，从而促进物理教学从静态描述向动态描述的转变。
2、多媒体技术在物理课堂教学中的应用
多媒体技术的应用，还拓宽了课堂信息量，减轻学生课外负担，由于计算机系统可以存储和处理大量信息，教学软件易实现资源共享，课堂上教师利用适当的教学软件对课堂中的板书、图片和习题等进行合理安排，能制作出字体规范、图片精美、题量丰富的课件，它不仅能给学生以美的陶冶，同时减少板书书写时间，增加了课堂教学的容量。
让学生在多媒体电脑上模拟实验，完成练习，展示各组实验数据和学习成果，不仅培养了学生应用多媒体和计算机研究物理过程的能力，而且能让电脑及时反馈信息，师生及时交流，变家庭作业为课堂作业，减轻了学生的课业负担。
从以上可以看出，应用好多媒体教育技术，能在一定程度上消除学生听课造成的疲劳和紧张，使学生在良好的状态下做到自主、积极地学习，也就能够造成教学内容的指向和集中，它不仅提高了学生学习兴趣，而且有利于突破教学重点、难点，有利于提高课堂教学的质量和效率。
因此，将多媒体技术应用在物理教学中，有着明显的优越性。
二、多媒体技术在物理教学中的具体应用
为了帮助学生更好地掌握物理规律，建立物理情景，理解各物理量之间的内在关系，若用“Authorware”、“Photoshop”、“3DMax”、“Powerpoint”“几何画板”和“Flash”等多媒体制作软件自制教学课件，它们有的能展示物理量之间的关系，学生通过上机操作能在主动探索中找到物理规律，有的能够突破一堂课或某个习题中的一两个难点，还有的则是将各种图片、文字、动画、视频、声音等媒体组织在一起，大大增加教学密度，提高课堂效率。
1、多媒体物理课件在电学教学中的应用
例如，真空中电场强度的大小及方向，电势的高低都无法用仪器直接进行测量，中学实验室中只能用等效模拟的方法作等势面，且只能测非常有限的几个点：
真空中电场强度方面的实验在平时的教学中是一片空白，而点电荷在周围空间产生的电场、及电势分布情况又是教学中的一个重点和难点，为了帮助学生正确理解本课内容，在“Authorware”平台上开发的课件《点电荷的电场与电势》可以用电脑为媒体模拟进行实验，它可以任意移动检验电荷的位置，改变电量的大小；任意改变产生电场的两点电荷的位置及电量（如调整成等量异种电荷或等量同种电荷，也可以是一个点电荷产生的电场），随时显示检验电荷所在处的电场强度大小，方向（用有向线段表示），电势的高低，及其它的准确数据，填补了中学物理教学中“电场强度”无实验的空白。
学生可以在课件中独立地进行探索、研究、验证点电荷的电场电势分布情况。
不仅能在图中非常形象地表达出场强大小和方向，及电势高低、正负，对它们进行了定性的说明。
而且通过左边给出的U、E、r等数据，能非常准确地知道各点的场强、电势的大小，测量迅速、准确，便于进行定量研究。
2、多媒体物理课件在力学教学中的应用
为了上好初中物理“船闸”一节，通过多媒体演示了制作的“船闸”课件：
上游的远行轮船从远方向我们驶来，越来越近，向学生提出：
“船是怎样通过大坝的？
”在学生思考后，通过显示屏让船从上游向下游运行，此时学生清晰地看到船从上游驶往下游的过程中，闸室内的水位变化情况、上下游阀门、闸门的开关情况，水从上游流进闸室，使闸室中水面与上游相平，船从上游驶入闸室等。
然后演示船从下游向上游行驶。
过去这堂课学生只能通过教师单纯的理论分析，而无法用演示或实验向学生展示船闸把河水拦住，提高上游水位的景象及船从上游驶往下游、或从下游驶往上游的全过程，学生难以建立阀门、闸门的开关秩序及与水位的关系。
由于使用多媒体辅助教学，解决了课堂教学中学生不易理解，实验无法完成，幻灯、挂图等其它媒体难以代替的问题，模拟情况真实、直观，学生在学习过程中表现出极大的兴趣，大大提高了课堂效率。
在过去的教学中，分析“船渡河运动”问题，通常靠教师分析，而学生对具体物理情境难以想象，理解起来不太容易，我们同样可以利用几何画板制作CAI课件，模拟船渡河运动：
设V1为水流速度，V2为船的静水速度，Φ为V2与V1的夹角，将V1、V2和Φ设置为独立的变量。
在教学中，可以先演示当水流速度为0，船的静水速度为V2时和当船的静水速度为0，水流速度为V1时船的运动情况。
对学生提出设问：
当水流速度为V1，船的静水速度为V2，V2与V1的夹角为Φ时，船的行驶方向如何？
然后再模拟船的运动情况。
最后，教师可以改变Φ，让学生观察，当Φ为何值时，船最快到达对岸？
Φ为何值时，船到达对岸的距离最短？
通过这一系列的多媒体辅助教学活动，既可以使学生对船渡河的物理情境有深刻的了解，又巩固了平行四边形法则的应用。
在“自由落体”课件中可以模拟书本的闪光照相，任意调整频闪时间，“拍摄”出小球所在位置“照片”，让学生读取数据，也可以让计算机帮助测量出20组数据，从而求出重力加速度的数值。
3、多媒体物理课件在光学教学中的应用
在教学高中物理《波的干涉》一课时，本人利用被誉为动画制作大师的“3DMax”制作两列水波相干涉的动画：
荷叶上两只青蛙同时跳入水中，引起两列水波相干涉的情景，然后，以此来导入新课，从而引起学生对这堂课的兴趣。
接着，讲解波的叠加，由于波的叠加是个难点，学生对具体的叠加过程模糊不清，为此我专门设计一个教学课件来演示两列波的叠加规律，来化解难点、突破重点。
具体演示内容如下：
两列正弦波相对传播（两列波的波长、振幅、初相都设置成可变化的），当改变各个参数时，叠加情况相应的发生改变。
在演示前对学生提出设问，并列于黑板：
在两列波叠加的区域中，各个质点的总位移有什么变化？
与两列波引起位移变化的关系如何？
当两列波的频率相同时，振动最强的区域与振动最弱的区域相互间隔，如何变化？
从而激起学生的探索欲望，使学生更能仔细观察波的叠加现象。
课件中还可以设置任意多个波源，放在任意位置时演示周围波的叠加情况，学生可以从中进行探索，发现书本没有介绍的某些规律，这样既培养了学生观察的能力，又培养了学生的思维能力。
《凸透镜成像》规律是光学中最重要的内容之一，虽然学生能从实验中得出物距在不同区间时的成像性质，但实验中无法直观地显示出光线传播的路径，焦点位置，虚像的准确位置；难以演示焦距或物距连续变化时，像的大小、位置变化的动态情景，许多学生对成像规律仅是死记硬背，而无法上升到理论上的理解。
而本人利用几何画板制作CAI课件《凸透镜成像规律及应用》在“名词解释”部分中，交互采用热区方式，只要学生用鼠标指到凸透镜、光心、焦点、主轴、三条特殊光线等部位，便能自动进行解释，通过闪烁能加深学生印象。
在“成像规律”部分中，能从图象中描述出物体、像以及焦距之间的一一对应的关系。
当物距、焦距、透镜位置任意调整时，可看到像移动连续变化的情景。
图中将最重要的内容：
物体、像、透镜、焦点的位置显示出来，从图中能看到光路图，看到当物距或焦距改变时，平行主光轴的光和经光心的光线是如何变化的，从而能理解成像规律；课件中能显示和比较物体移动速度与像移动速度之间的关系；能显示放大率随物距变化的关系图线，及像距随物距变化的关系图线，直观地看出成像规律；是实验和理论联系的较理想的桥梁。
学生在实验基础上，通过课件的演示，对成像有更高层次的理解。
在“应用”中的“照相机”部分，通过视频文件将调焦过程中图像由不清晰到清晰的过程播放出来，形象生动，有如身临其境。
在复习课中本人用课件《棱镜与玻璃砖》模拟实验比直接用实验器材做演示实验有如下优点：
1、能将光在空气及介质内部的线路直接表示出来。
能显示当入射光发生连续的变化时其它光线的变化情景，直观性强。
2、可以对介质的折射率连续任意调整。
便于研究折射率对其他物理量的影响。
3、各入射角、折射角、反射角、临界角的数值能直接显示，便于研究定量关系。
4、平行玻璃砖的厚度、三棱镜的形状可任意改变，便于学生进行探索。
利用多媒体教学软件的强大的动画功能，模拟功能及有关外部设备（大屏幕显示器、液晶投影仪等）可以解决许多常规手段难以表达、难以再现或可见度低的实验。
如本人利用多媒体的“放大”作用，演示物体的微小形变，链式反应、α散射实验等；利用多媒体的“缩小”作用，模拟日食、月食的形成，人造卫星的运行等，还可利用“慢放”作用，来模拟碰撞过程中的压缩、形变、复原，像的动态变化等。
这些画面清晰、直观并且可以瞬间定格、重复播放，既减少了教师的劳动强度，又使学生理解快、记忆深刻。
三、应用多媒体技术应注意解决的几个问题
1、教育观念的更新
多媒体在课堂教学中所发挥的作用与教师的教育思想和教学观念是分不开的。
传统的教本加粉笔，已经满足不了信息化社会以发展人的智力、创造力为主要目标的教育模式，应将以教师为中心的教学观念转变为以学生为学习主人的教学观念。
多媒体技术正逐渐向更加以学生为中心的学习方法转移，具体表现为各种形式的个别化学习稳定性增长。
为学生创造最有利的信息环境，教给学生获取和加工信息的能力，是信息时代教师教学工作的主要任务。
如果不能更新观念、改变传统教学模式，仍然抱着应试教育的观念，先进的教育技术的运用不仅不会提高教学效益，而且还会导致教育资源的浪费，更只能成为应试教育的工具和奴隶。
2、克服多媒体教学的局限性
利用多媒体辅助教学有许多的优越性，但不能削弱教师在课堂上的作用，多媒体设备毕竟是机器，它只能起到辅助教学的作用，它没有感情，无法替代教师的形体语言，如教师利用多媒体进行教学，学生只注意大屏幕，看不见教师的活动，教师的教与学生的学易分离，使教师的主导作用退化为解说员的作用。
我们知道，教学过程不仅是学生学习知识的过程，更是师生情感交流和沟通的过程，因而，这样离开了师生交流的教学显然是失败的。
而直观教具能够以直接的具体事物给予学生较强的感性认识，任何媒体都具有自己独特的功能特性和应用优势，它们在教学过程中相辅相成，互为补充。
如在实验课教学中，凡是能够让学生做的实验，本人都让学生动手做，学生的实验技能的培养还必须由物理实验来完成，只有学生亲自动手实验，亲身参与实验，才能形成能力。
本人认为：
多媒体技术虽然能“模拟”各种实验，“展示”各种物理现象，但是，它缺乏真实性，很难使人信服。
利用多媒体课件模拟代替一切可以用传统方法进行的物理实验，就违背了认知规律，只有恰当地结合两者，将其作为物理过程的再现、结果的分析、规律的总结才能取得好的教学效果。
此外，多媒体技术应用的目的，是为了提高教学效率，它不能成为一种花架子，一种摆设，一堂课也并非使用的越多越好，如果一个内容，一个简单的实验就能完成，几句话就能理解，便不应该兴师动众地搬来许多多媒体设备。
教师在制作课件时也应注意讲究实效，过分的追求美观、花俏，会分散学生的注意力，对教学不利，不能为了使用某一CAI软件而抛弃自己的教学特色，成为教学软件的奴隶；而应尽可能的编制、使用符合自己教学个性的教学软件。
此外，所有制作过课件的一线教师都知道，制作一个好的课件并非易事，特别是对于非计算机专业的教师而言更是如此。
有时，为了制作一幅动画就要花一两个小时，对于一个完好的课件，构思、收集资料、制作，往往需要一周的时间。
而事实上中学教师本来就比较辛苦，在课件上消耗的精力过多，势必影响在教学上投放的精力，真是得不偿失。
最主要的是我们必须有务实的态度，制作课件时不一定要追求完整、美观，只要达到教学目的即可。
有时仅仅一个动画就能够呈现一个物理过程、说明一个物理概念、体现一条物理规律。
有些课件难以制作的部分，可以用小实验来代替，效果也会很好。
这样就大大减轻了我们的工作量。
例如，在教学“压强”应用这节课时，本人利用多媒体课件展示一组漫画（动画），题目是“红军应该怎么办”？
描述的是当年红军过草地时，有几位红军战士不小心陷入沼泽地里，正在下沉，情况万分危急。
“请你为红军战士出主意，如何营救他们”？
设计这样紧扣学生心弦的问题情境，把学生带入物理情景中，让大家都积极主动地为红军战士出主意，想办法，促使学生的发散思维进一步发展，从而培养了学生运用物理知识解决实际问题的能力。
这样，即突破了本节课的教学难点，又把学生巧妙地引向“主动、探究、合作”之路。
因此，多媒体技术课件的制作，要重视实效，才有课堂教学的高效。
在使用多媒体课件进行教学时，计算机离大屏幕不宜太远（使用笔记本电脑比较方便，若是台式电脑可以加长鼠标线），教师应站在大屏幕与讲台之间，这样，一方面教师可以及时掌握课堂上学生的动态，采取相应的措施引导学生进入最佳学习状态；另一方面教师可以通过自己旺盛的精力、良好的情趣、富有表现力的体态语言和目光的接触来激发学生的学习热情，从而克服多媒体教学存在的许多弊端。
例如，在教学初三物理《滑动变阻器》一课时，初学者对“滑动变阻器”的滑片移动能改变阻值和接线柱的连接方法难以弄懂。
在教学中，应根据学生的认知规律和心理反馈信息，教师要用形体语言和目光接触来激发学生的学习热情，然后让学生观察、触摸滑动变阻器实物，使之对滑动变阻器的构造有了初步了解，接着进行实验演示，让学生感知滑动变阻器的作用，再借助电脑课件，通过动画模拟，使学生弄懂原理，从而解决“滑片的移动是怎样改变阻值、应怎样正确连接滑动变阻器”这两个教学难点。
反之，势必造成因缺乏真实的感知支持和情感支持而导致认知障碍，影响教学效果。
当前，我国新一轮课程改革的核心问题是学生“学习方式”的变革。
使多媒体课件具备互动化功能是解决这个问题的一个途径。
目前各中学都把多媒体教室与计算机房相互隔离开，如果能将两者有机结合在一起，把课件设计成每一个学生都可以使用的互动结构，从课件设计的思想和结构上解决因材施教的难点。
让学生上课时可以人人上机操作，通过课件屏幕上显示的多处超级链接、提示和按钮等，可以随时进入不同的学习内容和学习层次，围绕主题进行“按需分配”式的独立学习，这样才能为学生的自主学习和开放性学习敞开时间、空间、理念和技术大门。
这是使用多媒体计算机课件教学中实现学生学习方式根本变革的首要关键环节。
现在，许多教师设计的计算机课件，都是完整的一节课。
该课件的使用、课堂的展开、教学内容的处理、教学方法和手段的取舍，完全遵循个人的思路和风格。
共享性较差。
解决这一问题的有效途径之一是走课件设计积件化的道路，即不是将课件设计成完整的“节课件”的形式，而是根据各知识点的特点、难点和疑点，发现学生身心发展过程中存在的问题，分析学生的能力、方法、情感领域的达成度和困惑，采取“各个击破”的方针，设计出一个、一个的“课件模块”（积件），存于校园网、有关局域网或互联网上，形成课件的“积件库”（资料库），实现制作成果的资源共享。
教师可以根据自己教学的具体需要任意调用，只要经过简单的组装，就可以创造出有自己特点和风格的完整课件，供实践使用。
这样还能够促使教师博取众长，更新观念和迅速掌握信息技术，提高素质。
3、重视教学资料的收集和整理
有了现代教学设备，就可以利用多媒体技术教学，而教学效果的好坏就与平时资料的收集情况有着密切的关系。
资料的收集应立足于平时，资料可以是图片、电视录像、动画文件、视频文件、声音文件等等，对于图片、录像等，可通过扫描仪、数码相机、非线性编辑机等处理，转换成一个数据文件存放在计算机中供我们使用。
录像资料的收集可以通过收录有关电视节目，也可以自己拍摄一些物理现象，实验操作过程等录像资料，通过处理转换成计算机可以识别处理的视频文件。
除了录像外，我们还能直接收集市面上出售的各种有关物理学科的CAI课件，用于课堂教学中。
有了各种的资料素材，怎样才能将它们组织在一块？
当然这得通过软件的编制实现。
软件的编制实际上就是对课堂教学过程的组织，目前常用的多媒体编制软件有“Authorware”、“Powerpoint”、“Ｐhotoshop”、“Flash”、“3DMax”和“几何画板”等，其中“Authorware”是强大的多媒体制作软件，它可以将各种图片、动画、视频、声音等等媒体组织在一起，而且它还有强大的编程功能，能很容易地实现交互式课件的编写。
4、教师应有较高的物理专业水平和掌握现代教育技术
多媒体教学软件的设计与应用，是多媒体在物理课堂教学应用中成败的关键。
要充分利用好多媒体技术，不仅要求教师会使用多媒体教学设备，而且要能对众多的的学习媒体、学习软件进行选择和重新组织，这就要求教师除了具备较高的专业知识和有关学科基础知识外，还应该努力掌握好现代教育技术。
在制作多媒体课件时要根据不同层次的学生选择相应的内容，给学生留有可发展的空间，在实际操作中教师可根据学生实际情况和课堂的具体反映进行选择，因材施教，使所制作的多媒体课件更具有灵活性、多样性、具体性。
这样才能更好的发挥多媒体的作用。
此外，多媒体课件要尽快实现智能化。
利用当前功能强大的虚拟软件和模糊识别软件，并与专业人员合作，有可能创作出智能化的多媒体课件，模拟真实的自然界、社会、人际交往和问题产生的情景，让学生全方位地体验，并能对学生的学习需求、进展、变化和效果等进行有效识别和判断，同时还能作出一些可能的调整或提出一些可供学生选择的“建议”，以实现“因材施教”。
结束语：
为了适应快速发展的现代化教育技术，教师平时应了解有关的现代科学技术信息，不断地探索学习多媒体教育技术，才能适应快速发展的现代化教学领域。
随着科学的进步，教改的不断深入，以及现代教育设备的不断更新完备，多媒体技术在教学上的应用也将逐步向纵深发展。
虽然我们目前的应用，还停留在通过课件来解决教学上的重点、难点方面，但可以预期，将来的发展是向着网络化、针对式和智能化教学方向发展，因为网络的普遍使用和各种功能强大的软件的开发与应用，也是现代教育技术的一个重要方面。
多媒体应用于物理教学是一次教学手段的革命，是技术的进步。
在物理教学中只有充分利用好多媒体技术进行课堂教学，不断地探索与研究，不断提高教师自身的理论素养和专业水平，注重物理教学的整体性、艺术性、技术性、科学性。
注重“以人为本”，充分发挥学生的自主性和创造性，才能更好地培养德、智、体、美、劳全面发展的新世纪人才。
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