樊振軍，郝會穎，鄭志遠，馮 娟，張自力

中國地質大學(北京） 材料科學與工程學院，北京 100083

多媒體技術在物理實驗教學中的應用

樊振軍，郝會穎，鄭志遠，馮 娟，張自力

中國地質大學(北京） 材料科學與工程學院，北京 100083

本文結合本校的教學實踐，介紹了在物理實驗課程中使用多媒體教學的具體情況，并根據實際情況提出了合理使用多媒體技術應注意的問題。

多媒體教學；物理實驗；教學模式

近年來多媒體技術不斷發(fā)展和成熟，計算機已經作為教學過程中一種理想的教學工具，在理論課的學習中被廣泛應用。根據多年的教學經驗，大家已經得到了一個共識:在課堂教學中引入多媒體課件教學，不僅促進了教學手段的變革，同時也促進關于教材的觀念與形式、教學方法與課堂教學結構的變革，進而促進教學思想和教學理論的改革與發(fā)展[1-2]。

實驗心理學家蘇瑞特拉做過兩個著名的心理實驗:一個是關于人類獲取信息的來源的實驗，另一個是關于知識記憶持久性的實驗。結果表明，在學習的過程中如果既能看得見，又能聽得見，還能用手操作，通過這樣多種感官刺激獲取的信息量，比單一聽老師講課強得多[2]。而應用多媒體課件教學，使課堂信息量加大，能有效地激發(fā)學生的學習興趣，使學生產生強烈的學習欲望，從而形成學習動機，主動參與到教學過程中去，增強教學效果。

中國地質大學(北京）物理實驗室在2006年被評為北京市實驗教學示范中心，在物理實驗的教學內容及教學模式上不斷地探索，率先在物理實驗中引入多媒體教學手段。硬件方面得到學校的支持，中心每一個實驗室都配備了網絡、電腦、平板電視機及投影儀。在此基礎上，我們對于物理實驗的教學內容及上課方式做了一些探索，主要變革分為下面幾個方面。

一、所有實驗題目都制作多媒體課件

作為實驗課傳統的基礎物理實驗的教學方法，一般都是由教師講解儀器的使用，重點是指導學生自己動手操作實驗，由于課時限制不可能對課堂所需的理論知識及相關的物理背景做過多的介紹，這樣學生對于實驗包含的信息量不能完全掌握，對于實驗的認識不夠深入，實驗的過程中往往不知所措，達不到實驗的訓練目的。根據我們多年的上課經驗，學生的課前預習效果并不是很好，基本是直接抄書，對于實驗原理、實驗所蘊含的基本物理知識，以及所用到的數學原理都不太了解，如果用板書的方式講解上述欠缺內容，所用的時間又會很長，實驗課就變成了理論課，以占用學生實驗操作的時間換來理論知識的做法也是不可取的。而且，在物理課堂教學中，很多內容很難通過“說”來解決問題，如阿貝成像實驗的原理很抽象，但又很重要，如采用傳統的教學方法，即便是講一節(jié)課，學生也難以理解，反而只會加深學生對物理知識學習的畏懼感。這些知識完全可以運用多媒體技術讓大家看到模擬的直觀的情況，這不僅可以將內容講得生動活潑，激發(fā)學生的學習興趣，還可以大大地擴充學生的知識面。如圖1是我們阿貝成像課件的部分內容，圖1(b）直觀地顯示了未經濾波處理與經過濾波處理后的圖像對比，清楚地說明了濾波處理的重要性；圖1(c）詳細地介紹了濾波的理論依據傅里葉變化公式及頻譜轉化公式。

利用多媒體課件教學可極大加快教學進度，從而節(jié)約大量教師講解的時間。對于少數學生不能及時弄懂的內容可以反復播放，強化學生的認知能力。多媒體課件教學把理論教學和實踐教學有機地融合在一起，教師在多媒體教學的過程中，隨時可講解理論知識、演示實驗步驟、指導學生學習或讓學生自己動手做實驗；學生在多媒體教學過程中，既能學習到“必需”、“夠用”的理論知識，又掌握了實踐操作技能，做到省時、高效，課時矛盾迎刃而解。

圖1 阿貝成像課件的部分內容

針對上述實際情況，我們物理教學示范中心對學生的操作實驗內容都制作了PPT課件，課件的內容圍繞本堂課的實驗內容進行擴充，包括實驗的內容介紹，實驗原理的推導，實驗的相關物理背景及物理知識在實際中應用的介紹。這樣每一個實驗的信息量增加了很多，而講解所用的時間又比傳統的課堂教學省去了很多，所占用學生的實驗時間也不多，通過實踐發(fā)現實驗前先用課件對于本次實驗做一講解，學生的實驗效果得到了明顯提高。

二、對于實驗操作中的難點制作成Flash動畫或教學錄像

有些物理實驗的操作直接講解學生不能有直觀的感受，這樣我們在具體的教學指導過程中，將相應的操作制作成動畫，在課堂上以動畫的形式向學生講解，往往直觀的多。比如，在顯微鏡組裝的實驗中讀數的時候要消除視差，那么什么是視差，視差是怎樣產生的等概念顯然很重要，如果學生不能理解直接影響接下來的實驗操作，但直接用語言講解學生又不理解，于是我們將此部分內容制作成動畫后，在學生進行到需要消除視差的環(huán)節(jié)，用動畫的形式在投影上演示視差是怎樣產生的、怎樣消除視差，通過觀看動畫，學生既了解了視差的產生根源，又知道實驗的過程中該怎樣消除視差。

還比如做光學實驗有一項基本調節(jié)叫做等高共軸調節(jié)，怎樣將凸透鏡或凹透鏡調成等高共軸，我們也制作成動畫的形式，學生就知道怎樣根據大像及小像的中心的移動情況，判斷應該將透鏡調高還是調低。

有一些實驗如果實驗者操作不當，可能將實驗儀器損壞，這樣我們就將這些實驗的操作制作成錄像，將正確的操作過程演示給學生，以錄像的形式進行演示比教師課堂上現場演示效果要好。因為現場演示只有站在老師旁邊的學生能看到，站在后面的學生往往看不清楚，對于一些光學現象只有在鏡筒里才能看到，所以課堂上能直接看到現象的學生就更少了。另外，用教學錄像的方法可以重復多次播放，省去老師重復演示及講解的時間。

三、用多媒體課件進行仿真實驗的教學

我校物理實驗中心的教學對象為全校理工科學生。教學內容分為力學、熱學、光學、電磁學及近代物理實驗等30多個題目。隨著科技的進步及學生實際專業(yè)的需要，傳統的實驗題目也在不斷的更新，我們每年都補充一些新的實驗題目，比如近幾年我們就增加了偏光顯微鏡的組裝、全息照相技術、阿貝成像及空間濾波技術、超聲波的應用、沖擊法測量電阻、色度實驗等內容。由于實驗經費及具體實驗條件的限制，有一些實驗仍然不可能具體實施，這樣的一些實驗我們制作成虛擬實驗，供學生在電腦上進行仿真實驗操作，這樣既擴充了實驗的題目，又節(jié)省了實驗的經費[3]。

四、學生的選課及成績評定等都通過網絡進行

我校開通校園網之后，全校1600多名學生所有的物理實驗選課都可以在網上進行。教師的成績錄人，學生的成績查詢，學生與教師的交流也可以在網上進行。通過多媒體縮短了教師與學生之間的距離，而且還給了學生極大的選課自由度，學生可以根據自己的空余時間確定上課時間，選擇上課題目。如果與其他課程有沖突還可以提前改選或退選實驗。我們寒假及暑假的實驗室開放，又為學生提供了利用實驗資源的機會，學生可以在校園網上查到相應的實驗介紹，提前進行實驗，利用物理實驗室的電腦系統，可以上網查到與實驗或學生的專業(yè)相關的資料，方便了學生的學習，將學生的學習從課堂延伸的課外[3-5]。

根據我們的教學實踐，現就運用多媒體技術輔助物理實驗教學訓練應注意的問題談些看法[2,6-9]。

五、多媒體技術的合理選擇

1.在使用內容上，應根據教學場景合理使用

運用多媒體技術輔助實踐教學，首先要熟悉實驗教材，明確教學目的和重點。在此基礎上，根據教學情況以及學生的實際知識儲備情況，有針對性、有目的性地選擇需要制作成多媒體課件的內容，合理運用多媒體技術。如果對教學內容不加任何選擇地編輯運用，不僅內容太多，制作難度大，運用效果差；而且易給學生感覺內容及教學方式缺乏新鮮感，失去多媒體優(yōu)點，達不到教學目的。因此，什么內容最需運用，什么內容可以少用甚至不用多媒體技術，需要教師下一番工夫，在充分了解學生心理特點、實際知識儲備以及學習方式的基礎上進行合理的選擇。

2.在運用方式上，應根據教學內容恰當的運用

運用多媒體技術，要結合本校的實際教學條件確立好多媒體的表現方式，結合教學內容選擇一個既理想實用，又說明問題的多媒體表現方法和形式。我們主要運用的是把上課的內容制作成PPT課件、Flash動畫以及播放相關的教學錄像等形式。對于在實驗課堂上引入物理背景，擴充物理知識可以采用PPT課件或觀看教學錄像的形式，對于實驗操作的難點重點可以采用制作成Flash動畫的形式，這樣使學生在獲取知識時更具靈活性、針對性和主動性，教學效果也會更好。

3.正確的選擇運用時機

多媒體技術的運用時機是有針對性的，如果把握不當，就會削弱教學效果，浪費教學時間。因此，結合訓練內容為學生合理地把握運用多媒體技術的教學時機，是一門很值得研究的學問。應該針對學生學習過程中的心理狀態(tài)，把握好利用傳統教學方法的講解與利用多媒體技術教學的時機，十分必要。多媒體技術的運用要安排在學生實驗預習之后，教師在課堂講解時根據情況合理的引入，引入多媒體后要求使教學內容更加形象直觀、教師與學生的交互性強更強，不能不加選擇的整堂課隨意運用，在需要板書地方，還是要求教師在黑板上親自書寫，這樣教學效果才更好。

總之，根據我們的教學實踐，在物理實驗的課堂中合理使用多媒體技術進行教學，不僅促進了教學手段的變革，同時還使得實踐類課程的教學方法更加靈活，課堂教學內容更加豐富，引入多媒體后的物理實驗課堂，學生的學習積極性更高，進而全面提高了教育教學的質量。

[1] 劉映棟.大學物理實驗教程(第2版)[M].南京:東南大學出版社， 2002.

[2] 周惟公.大學物理實驗[M].北京:高等教育出版社，2009.

[3] 樊振軍，周惟公，張自力，等.也談文科物理課的開設[J].中國地質教育， 2008，(2):96-98.

[4] 樊振軍，周惟公，郝會穎.關于物理實驗課改革的探討[J].實驗室科學， 2008，(3):38-39.

[5] 樊振軍，郝會穎， 趙長春.通過參加科學實踐提高學生創(chuàng)新能力[J].中國科技信息，2008，(9):205-206.

[6] 王健，劉家勛.高等院校多媒體視頻制作系統模式的構建[J].遼寧師范大學學報(自然科學版)， 2001，(4):369-372.

[7] 黎加厚.中國高等教育需要什么樣的現代教育技術機構[J].電化教育研究，1999(6):11-14.

[8] 焦林.多媒體教學的特點及教學原則和方法[J].貴州民族學院學報(哲學社會科學版)，2003，(3):112-115.

[9] 陳宗倫.多媒體介入綜合英語教學的理論研究[J].安徽工業(yè)大學學報(社會科學版)，2006，(5):95-96..

Application of Multimedia Technology in Physical Experiment Teaching

FAN Zhen-Jun, HAO Hui-Ying, ZHENG Zhi-Yuan, FENG Juan, ZHANG Zi-Li
China University of Geosciences, Beijing 100083, China

The paper is about the states of the application of the multimedia technology in physical experiment teaching according to the teaching practice in our university.According to the practice situation, we produce how to reasonably use the multimedia teaching technology.

multimedia teaching; physical experiment; teaching mode

G642

A

1006-9372 (2011）02-0099-04

2011-03-28；

2011-05-13。

樊振軍，女，講師，主要從事物理實驗課的教學與研究工作。