多媒体技术在物理教学中的应用

【摘 要】物理课程的教学内容涉及了众多抽象的概念、严谨的逻辑推导、繁琐的数理公式、复杂的图表等，教学方法不适当，就会造成老师难教、学生不爱学、乏味枯燥的局面。随着计算机的发展带来多媒体技术的推广应用，多媒体这一现代化教学手段推广使用为物理教学的改革发展带来了一线生机。结合教学实践过程，充分发挥多媒体技术在物理教学中的应用，使物理课程的教学效果得到进一步优化。

【关键词】多媒体；物理教学；应用

物理学是研究物质基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的自然学科。近年来，物理学的基本理论逐步渗透到自然科学的各个领域，应用于生产实践的各个方面，是其他自然学科与工程技术的理论基础。高校开设《大学物理》课程不仅可以培养学生建立科学的世界观体系，还可以通过教学过程中的引导增强学生分析问题和解决问题的能力，逐步提高学生的探索精神和创新意识。物理课程在整个高校人才培养模式的构建中具有其他课程所无法替代的重要作用。但与其它工学基础课程相比，物理课程的教学内容涉及了众多抽象的概念、严谨的逻辑推导、繁琐的数理公式、复杂的图表等，教师的教学方法若不适当，就会造成老师难教、学生不爱学、乏味枯燥的局面。为了更好的讲授物理这门课程，提高课堂教学效果，最大限度的提高单位课时的利用率，任课教师不能因循守旧，必须与时俱进，大胆创新，不断探索用更先进的教学手段组织教学内容，改进教学方法。

随着计算机信息技术的迅猛发展，多媒体教学手段在高校的课题得到了广泛的应用。与传统的教学手段相比，多媒体教学集各种信息传授手段于一体，信息容量大，形象直观，具有很强的真实感和表现力。利用计算机多媒体辅助教学系统能较便利地展现课程材料，创设最佳情境，让学生获得直观感受，激发学生的学习兴趣，使他们在学习的过程中保持新鲜感，在轻松、愉悦的氛围中快速理解和掌握知识点。通过多媒体技术制作课件，图像逼真、图形精确，彻底打破过去的“一张嘴、一支笔、一个本、一块黑板”的“灌输”式的课堂形式。多媒体课件将一些用黑板无法表达，或者解释起来很费力的抽象概念，用直观的、立体的、动态的形式加以演示，从而使物理学中抽象的概念形象化、具体化，使课堂教学达到事半功倍的效果。教师授课轻松，学生学习起来一目了然。多媒体技术在物理课程教学中的应用为物理形式和教育思想带来了巨大的变革。

一、抽象概念形象化

物理学中最重要的基础内容是一些概念、定理、定律、公式。如，高斯定理、动量定理、惠更斯原理、安培环路定理等，都是众多科学家前赴后继通过大量科学事实演绎归纳得出来的，概念抽象，信息量大，难以理解。如多普勒效应，涉及一观察者和波源之间的相对运动情况来讨论波形的频率，如果仅用文字语言描述就太抽象了，学生很难理解，而且倍感枯燥乏味。采用多媒体技术，教学中将分析过程设计成动画一步步播放，使抽象的概念形象化、具体化，便于学生理解。如先画出观察者相对于介质静止，动画一步步演示当波源以速度Vs向着观察者运动，这相当于波源发出的波形被压缩，因而观察者在相同时间内接收的波形数多于波源相对介质静止时的波形数，观察者接收的频率比波源的频率大。然后，再设计一个动画，一步步演示当波源相对介质静止，而观察者以速度VD向着波源运动，此时观察者与波的相对速度增大为V+VD，因而接收的频率也比波源大。

再以声波的多普勒效应制作动画，演示当汽车高速鸣笛而过，汽车汽笛声调由高到低的变化（见图1），向学生阐述多普勒效应在生活实践中的联系和应用。深奥、抽象的内容经过多媒体技术全方位、多角度的演示，使学生更容易理解和接受，也有利于培养学生的形象思维能力。

图 1 声波的多普勒效应

二、公式推导简洁化

数学誉为科学之父，是表述物理现象、分析物理问题的重要工具和手段，物理通过数学公式的表达才能成为真正的科学。了解物理现象的数学描述，掌握数学表达式的物理本质，是真正领悟物理规律的关键。但是物理学中的公式繁多，应用条件复杂，推导时要用到很多数理关系，以及微积分的知识。但大部分学生对高等数学知识的理解和应用比较欠缺，大量繁琐、复杂的数学推导使很多学生望而生畏，久而久之失去了学好物理的坚定信念。

教师在应用多媒体技术制作物理课件时，将公示的推导一步步的演示出来，如何从上一步公示推导出下一步公示，要有分析、有注解，而且要用不同的颜色予以标记，使学生清晰明了地可以看到公示推导演算的整个来龙去脉。这样省去了教师在黑板上推导演算的书写时间，传授的知识内容更连贯，学生也更容易接受。在物理公式推导过程中，常用到的取极限、求导，取微分、积分，对矢量的运算，教师可将公式的应用范围、条件、附图等在课件上做出解释强调，帮助学生记忆，也使得公式定律的推导脉络清晰，简洁明了。并且教师在公式的推导演算过程中，通过多媒体课件的制作适当埋下伏笔，设置悬念，为学生创设思考环境，逐步引导、启发学生进行独立思考，提高推理论证的能力。

三、实验过程清晰化

物理学是一门以观察和实验为基础的科学。课堂实验演示是物理实验教学的重要组成部分，它不仅是建立物理概念和规律、理解和掌握物理知识不可缺少的环节，还能培养学生的观察能力、思维能力、探索精神以及良好的学习方法。高校实验教学是高等院校对学生创新能力培养的重要教学过程，其教学目的在于让学生理论联系实际，不断加强学生分析实验现象和解决实验问题的创新能力。利用多媒体技术的优点，可生动、形象地展示课堂实验无法演示的宏观的、微观的、极快的、极慢的物理过程，灵活地放大或缩小物理场景，从而突破时间以及空间对物理实验条件的束缚，进行逼真的模拟，将物理过程清晰、明了地展现于学生眼前，巩固和加深学生对物理基本概念和基本规律的认识和理解。

例如，对于“LC振荡电路”的振荡过程分析，教师可通过多媒体技术的动画演示，展现随着电容充、放电的进行，LC振荡回路中电场与磁场、电场能和磁场能之间的周期性的交替变化，振荡电流的大小和方向变化的全过程，安全逼真，激发学生学习兴趣，使学生在观察实验的过程中保持注意力高度集中，思维能力高度活跃，求知欲高度旺盛的状态。同时，对于微观领域，可见度小，不易观察的实验，可通过多媒体动画演示将其放大，而且更具有动感。例如，在热力学基础中，为证明分子之间有间隙，可制作动画演示将一杯水和一杯酒精混合的全过程。通过动画的慢动作一步步演示水和酒精混合后分子的重新分布过程（见图2和图3），原来分子间的间隙有一部分被另一些分子占据了，因而总的体积缩小，进一步证明了分子之间是有间隙的。多媒体技术使实验演示过程形象生动、清晰明了，学生容易理解，进一步激发学生想象力，提高学习效果。

图 2 水和酒精混合前

图 3 水和酒精混合后

四、图表内容直观化

物理教学中对物理过程的图像分析比较多，若在课堂上用粉笔绘图，要占据大量的时间，而且不同教师由于制图水平的高低各有不同，做出的图表可能还不准确。而多媒体技术在这方面却有着传统教学不可替代的优势。可用计算机绘制各类图像，可用不同颜色线条加以标明、区分。利用动画效果展示变化过程，直观易懂。使学生不再觉得看懂图表是一件难事。如讲述运动学时，可根据实例做出匀速直线运动、变速直线运动、匀加速直线运动、匀减速直线运动的v-t图像，通过同一张图片做出对比和解释，用鲜明的颜色标出不同的区域，给学生以非常直观的感受，强化理解记忆。其它如共振曲线图，都可利用动画的过程现场展示受迫振动的振幅随外界驱动力频率变化的关系，让学生学习起来一目了然。

五、例题分析便捷化

物理课程概念抽象、公式繁多、应用条件复杂，仅仅只靠知识内容点的学习，没有大量的练习巩固是不够的。因此，课堂上对例题的具体分析是非常有必要的。多媒体课件的使用减少了大量抄写题目的时间，增加例题讲解的精度和速度。通过较多的例题分析可很好的帮助学生消化吸收课堂所学知识。多媒体技术的应用为物理习题讲解带来了便捷，可将例题分析、推导、演算的过程配合讲解逐步放映，锻炼学生的综合思维能力。题目放映出来后，可先让学生思索几分钟，作出解题思路。教师可给予一点提示，然后分步骤讲解，不时提问，最后得出结论，反过来再次回顾所学基本概念，加深对所学知识的掌握和理解。例如，一半径为 r 的半球面均匀带电，电荷面密度为σ。求球心处的电场强度。讲解过程引导学生对公式的运用进行分析和归纳，回顾均匀带电圆环的场强公式。做出半球面电荷分布示意图（见图4），根据x坐标和y坐标两个方向运用微分公式求解dE和dq，最后用积分公式求电场强度E。这样使学生对公式在不同环境下的运用有了系统的掌握，每节学习的最后都可以补充一些概念性的题型，以加深学生对所学知识的理解。

图 4

物理学虽然是一门研究较早的学科，但在科学技术高度发展的今天，现代物理学已然与我们的日常生活、生产实践密不可分。应用多媒体教学，可充分收集信息，将物理学在各类高新技术前沿的应用情况、基本原理介绍给学生，扩大学生的知识面，激发其对科研探索的不懈追求。如，物理检测技术、纳米科学技术、原子核物理技术等。同时也要注意，引导学生学以致用，学习好物理如何合理的、科学的去解释我们日常生活中的各项问题，联系生活，勤于思考。例如，用电容器的击穿原因分析来解释雷电的形成过程，用饱和蒸气压随温度的变化关系来说明空气湿度的不同。配合多媒体图片进行分析讲解，是学生认识到物理学与我们生活的紧密联系。

综上所述，多媒体技术将物理课堂教学中的文字、声音、图片、动画融为一体，变抽象为形象、使繁琐趋于简化，使学生在课堂上有直观的感受，心理触动大，趣味性强。多媒体技术在物理教学中的应用提高课堂效率、增大教学容量，大大激发学生学习物理的积极性。多媒体技术的各项功能对物理问题的进行形象模拟，不拘泥于时间空间的限制，可以起到引导学生进行逻辑思维，帮助学生建立正确的物理概念及理解物理规律，形成良好的学习方法，为后续的专业学习打下良好的基础，也为教师们提供了新的空间和机遇。

参考文献：

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[2]李宪平，汪形燕.物理化学多媒体课件的制作与应用[J].湖南人文科技学院学报，2009（2）：136—138

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作者简介：

胡洁（1985～），女，湖南茶陵人，硕士生，主要从事高校物理教学研究。

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