淺談基于Flash技術(shù)的物理模擬實驗的設(shè)計

李曉慧

摘 要：為了更好地促進(jìn)教學(xué)，更好地發(fā)揮模擬實驗的優(yōu)勢，本文以“牛頓試管”課件為例，介紹了基于flash技術(shù)下的中學(xué)物理模擬實驗的設(shè)計研究過程，并對該模擬實驗課件進(jìn)行了總結(jié)評價。

關(guān)鍵詞：模擬實驗;Flash技術(shù);中學(xué)物理教學(xué)

一、基于Flash技術(shù)的中學(xué)物理模擬實驗的設(shè)計

（一）模擬實驗的設(shè)計理念

模擬實驗是按照模擬的科研活動來設(shè)計，讓學(xué)生掌握實驗的基本技能、操作規(guī)范、自我測評。其中，實驗?zāi)M是主要內(nèi)容，是一個用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)的模擬實驗室。學(xué)生通過鼠標(biāo)可以輕松操作整個實驗過程。實驗現(xiàn)象逼真且有趣味性，不但讓學(xué)生做實驗如若身臨其境，而且還集娛樂與探索科學(xué)知識于一體。該軟件本著操作通用易學(xué)、生動形象的設(shè)計理念，為用戶展示了一個界面友好、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、內(nèi)容豐富的實驗操作平臺。讓學(xué)生通過實驗活動驗證所學(xué)的理論知識，掌握實驗技能，提高動手操作能力，培養(yǎng)觀察能力、分析能力、想象設(shè)計能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)探究的能力。

（二）模擬實驗的設(shè)計原則

1.以建構(gòu)主義的認(rèn)知理論為基礎(chǔ)

模擬實驗的設(shè)計必須以學(xué)生為主體，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，要重在輔“學(xué)”，而非輔“教”。實驗的設(shè)計、裝置、操作過程、現(xiàn)象等必須具有科學(xué)性、真實性。在以往的中學(xué)物理實驗教學(xué)中，教師是實驗的主體，很多教師為了節(jié)約實驗的時間，獲得實驗的現(xiàn)象，由教師為學(xué)生設(shè)計和完成實驗，學(xué)生則只能被動的觀看，這種教師為主體的實驗方式，難以展示出學(xué)生的能動作用，不能從學(xué)生的認(rèn)知和理解能力出發(fā)，提升實驗的效率。而在模擬實驗設(shè)計中，必須要將認(rèn)知理論作為實驗設(shè)計的基礎(chǔ)，從學(xué)生的實際學(xué)習(xí)能力出發(fā)，讓學(xué)生成為模擬實驗的主體。

2.以科學(xué)實驗為核心

科學(xué)實驗是指實際操作的實驗，而實踐是不可替代的。實驗類網(wǎng)絡(luò)課件的作用是輔助實驗現(xiàn)象的觀察、分析、探索、輔助基本訓(xùn)練以及輔助實驗的設(shè)計。它只能處在輔助的位置，其服務(wù)對象是學(xué)習(xí)者，其任務(wù)是幫助他們落在科學(xué)實驗的實處。不要企圖以模擬的演示實驗替代真實的實驗。

3.以真實的科學(xué)研究為靈魂

實驗過程，是科學(xué)研究的過程，是認(rèn)知主體由感性到理性的必由之路，來不得半點(diǎn)的虛假。實驗的目的，不應(yīng)片面追求“唯一正確”的結(jié)果，而應(yīng)始終強(qiáng)調(diào)“求真”的科研精神。模擬實驗的設(shè)計要以真實的科學(xué)研究為靈魂，體現(xiàn)科研的精神，介紹科研方法，要給學(xué)習(xí)者留有充分的拓展空間，協(xié)同他們進(jìn)行科學(xué)研究，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)意識的培養(yǎng)，能力的發(fā)展和學(xué)習(xí)方法的提升。

二、基于Flash技術(shù)的中學(xué)物理模擬實驗的實現(xiàn)

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，其在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用頻率越來越高，信息技術(shù)為物理模擬實驗提供了技術(shù)支出，能夠延伸物理實驗的深度和廣度，并將很多在實驗室難以完成的實驗，通過模擬的方式展示出來，增強(qiáng)了學(xué)生對物理知識的理解和感知能力;將Flash技術(shù)應(yīng)用到模擬實驗中，使得實驗現(xiàn)象更加直觀和清晰，有助于對實驗細(xì)節(jié)的展示，為學(xué)生展示出實驗數(shù)據(jù)，幫助學(xué)生分析實驗結(jié)果，進(jìn)而極大的增強(qiáng)了物理教學(xué)的效率。Flash技術(shù)在具體的課件制作上能得到很好的開發(fā)利用。Flash是美國Macromedia公司新推出的一款矢量動畫制作軟件。因其強(qiáng)大的動畫制作功能，友好的界面受到全世界數(shù)以億計人們的喜愛，用FLASH制作物理模擬實驗的課件有著其它軟件無法比擬的優(yōu)越性。其一，它的動畫制作功能非常強(qiáng)大，給模擬實驗的創(chuàng)作者提供了廣泛的創(chuàng)作空間;其二，能為模擬實驗提供良好交互性，可創(chuàng)作界面美觀、便于操作的友好界面;其三，它所執(zhí)行的模擬實驗文件體積很小，便于攜帶和網(wǎng)上傳輸;其四，其兼容性非常良好，它所執(zhí)行的模擬實驗文件自帶播放器，在Win9X、Winme、Win2000、WinXP系統(tǒng)下均可播放。

三、基于Flash技術(shù)的中學(xué)物理模擬實驗實例

（一）“牛頓管實驗”教學(xué)分析

1.教學(xué)重難點(diǎn)

“自由落體運(yùn)動”是高中物理力學(xué)教學(xué)中重要的演示實驗之一，高中學(xué)生由于受日常經(jīng)驗的影響，形成了對重的物體落得快，輕的物體落得慢的“定勢思維”，本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)和關(guān)鍵就在于說明不同物體在真空中下落速度是一樣的。在素質(zhì)教育的背景下，中學(xué)物理教學(xué)有了更高的要求，傳統(tǒng)的教學(xué)思路以及教學(xué)方法，已經(jīng)與中學(xué)生發(fā)展和成長的需求不相匹配，教師需要積極創(chuàng)新教學(xué)理念，充分的借助信息技術(shù)，化解物理教學(xué)中的難點(diǎn)，讓學(xué)生能夠掌握物理學(xué)習(xí)的方法。由于中學(xué)物理學(xué)習(xí)中，有些實驗本身具有一定的抽象性，加上中學(xué)實驗室場地和設(shè)備的限制，就很難將其清晰的展示出來，“自由落體運(yùn)動”實驗的要求比較高，對比實驗、操作步驟、數(shù)據(jù)測量、結(jié)果分析等都需要適合的實驗材料與實驗設(shè)備，這樣才能讓學(xué)生清晰的觀察自由落體運(yùn)動的原理，消除學(xué)生的思維定勢，采用更加科學(xué)和完善的思路分析物理實驗和實驗現(xiàn)象。

2.教學(xué)目標(biāo)

在以往的中學(xué)物理教學(xué)中，教師受到應(yīng)試教育的影響，采用的教學(xué)思路和教學(xué)方式比較單一，開展灌輸式的講解，與學(xué)生之間的互動性不強(qiáng)，并沒有從中學(xué)生對物理的實際學(xué)習(xí)情況出發(fā)，為學(xué)生制定出明確的教學(xué)目標(biāo)和方向，使得學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中存在極大的盲目性，物理學(xué)習(xí)的效率不高，因此在模擬實驗教學(xué)中，教師首先應(yīng)該為學(xué)生設(shè)計學(xué)習(xí)目標(biāo)，采用“問題——討論——實驗——?dú)w納”的探究性教學(xué)模式，讓學(xué)生在獲得知識的同時，學(xué)會科學(xué)研究的方法。

教師可以借助Flash技術(shù)為學(xué)生設(shè)計出“自由落體運(yùn)動”的實驗對比，讓學(xué)生觀察和分析對比實驗的現(xiàn)象，并記錄實驗數(shù)據(jù)，最終得出實驗的結(jié)論。比如：教師可以選擇質(zhì)量不同的羽毛和小球在不同情境下的對比實驗，讓學(xué)生充分的觀察實驗的現(xiàn)象，并得出關(guān)鍵性的結(jié)論：如果沒有空氣阻力，物體在重力的作用下由靜止開始下落，它們將同時到達(dá)瓶底。借助Flash技術(shù)開展“自由落體運(yùn)動”的對照實驗，學(xué)生能夠觀察對羽毛和小球在不受空氣阻力的情況下，同時滑落到瓶底，有助于提升學(xué)生的思維能力和探究能力，對學(xué)生的發(fā)展和成長具有十分重要的作用。

（二）“牛頓管實驗”模擬實驗的評價

本實驗主要采取的方法為對比實驗。對比實驗是以實驗操作和觀察為基礎(chǔ)，以實驗現(xiàn)象為依據(jù)，對實驗過程中通過人為控制所產(chǎn)生的類似現(xiàn)象之間的差異進(jìn)行對比分析的一種實驗教學(xué)過程。運(yùn)用對比實驗開展探究活動，有利于激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和探究能力。

該實驗遵循了物理的學(xué)科邏輯。課件符合學(xué)習(xí)者特征的需要，能在短時間內(nèi)將要求內(nèi)容向?qū)W生呈現(xiàn)，讓學(xué)生在自主的學(xué)習(xí)過程中順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)。該實驗采用了觀察法來達(dá)到教學(xué)目的，其目的在于提高學(xué)生的觀察能力，發(fā)展學(xué)生邏輯思維能力。

該實驗是按照模擬的科研活動來設(shè)計。課件讓學(xué)生掌握實驗的基本技能、操作規(guī)范、自我測評。其中，實驗?zāi)M是主要內(nèi)容，是一個用Flash技術(shù)開發(fā)的模擬實驗室。學(xué)生通過鼠標(biāo)可以輕松操作整個實驗過程。同時，實驗現(xiàn)象逼真且有趣味性，讓學(xué)生做實驗如若身臨其境。

本著操作通用易學(xué)、生動形象。該課件為用戶展示了一個界面友好、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、內(nèi)容豐富的實驗操作平臺。讓學(xué)生通過實驗活動驗證所學(xué)的理論知識，掌握實驗技能，充分提高了學(xué)生的動手操作能力，培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力、分析能力、想象設(shè)計能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)探究的能力。

四、總結(jié)與展望

目前，基于Flash技術(shù)的模擬實驗在中學(xué)物理教學(xué)中較普遍地受到了重視，但在具體的實施中還存在著一些不盡如人意的地方，這主要是源自兩個方面，一是認(rèn)識上的偏差，二是投入上的不足。再加上其他一些方面因素的影響，如課時等，使得我國中學(xué)物理模擬實驗的教學(xué)情況參差不齊。為了提高教學(xué)質(zhì)量，采用基于Flash技術(shù)的模擬實驗是個良好的技術(shù)選擇。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的不斷推進(jìn)，F(xiàn)lash技術(shù)下物理模擬實驗會得到進(jìn)一步的發(fā)展，其各項功能會更加全面，不僅能夠為學(xué)生清晰的展示出模擬實驗的步驟、原理、過程、數(shù)據(jù)、現(xiàn)象以及結(jié)果等，同時其還會將師生互動、實驗特色、實驗不足、實驗評價等環(huán)節(jié)融入其中，展示出Flash技術(shù)在中學(xué)物理模擬實驗中的最大價值和功能，為教師提供完善的教學(xué)工具，為學(xué)生提供系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)載體，讓Flash技術(shù)與中學(xué)物理實驗進(jìn)一步融合與發(fā)展。

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