朱晓敏

从70年代中期起，计算机技术开始与教学相结合，产生了计算机辅助教学（CAI）.自80年代中期开始，计算机飞速发展并成为重要的教育技术之一.进入21世纪，借助于网络的计算机辅助教学也已经兴起.在近几年，又出现了数字化物理实验平台（即我们所说的传感器）的发展与完善，计算机作为一种高度交互的媒体，它在教学领域中正在发挥越来越大的作用.随着科技的发展，数码产品：例如手机，平板电脑等功能的多样化，中学物理教学中利用计算机，数码产品辅助教学无疑有其不可替代的优越性，然而这些数字设备作为一种工具也必然有一定的局限性.本文将对中学物理中如何科学的利用数字设备辅助教学谈一些粗浅的看法.

1 应该对数字化教学的作用有一个清楚的认识

在传统教学模式中，教师通常使用文字、语言、动作等表达方式把知识传授给学生.有时为了教学直观，教师会借助于实物、模型、挂图和实验等教学辅助工具来演示和阐述所讲内容.当然这些教具是必不可少的，但有其局限性：例如，有些被研究的对象太抽象（如电场线、磁感线），有些被研究对象太大（如人造卫星的运行）或太小（如分子的热运动），无法用实物来展示；有些运动过程发展变化非常迅速（如碰撞过程、波的叠加），有些过程进行得非常缓慢（如某些放射性元素的衰变），用模型、挂图、实验则不能准确反映，甚至根本不能正确说明.某些内容虽然用录像或频闪照相的方法也能够反映出来，但因这些方法的交互能力差，教师不能任意地调用.而数字化教学能够利用计算机恰恰弥补了传统教学手段的不足.其一，由于它的交互性，使教师演示时机动灵活、迅速方便、轻松省时，从而使课堂容量增大，课堂效率提高；其二，由于它图、文、声并茂，使传统教学中无法或难以表达的内容形象直观地展现在学生面前，能使学生学习的注意力集中，对现象、过程的认识和理解更加深刻，记忆更加牢固，从而获得了更好的教学效果.

2 应该把数字化教学与物理实验给合起来应用

多媒体课件在物理教学的应用中虽然方便、简捷、直观，而且外观精美，但同时也失去了物理实验的直观和演示验证的功能，在说明物理事实的方面缺乏可信度.物理学是以实验为基础的自然科学，因此实验在物理教学过程中是必不可少的.然而有些实验数据处理起来比较繁索，也有些实验过程变化迅速，研究起来不太方便，还有一些实验由于设备限制而无法进行，因此若能把数字化教学与物理实验结起来应用，各取所长，则可收到事半功倍的效果.

2.1 利用计算机辅助分析实验数据

快速计算、作图是计算机的优势之一，多媒体软件可帮助我们分析实验，进行数据处理，作出相应的关系图像，以提高课堂效率.如在《探究单摆周期与摆长的关系》实验中，学生需要通过实验所测数据，做出T-L，T2-L，或T-L2甚至更多图像，从而来确定单摆周期和摆长的关系.原来由于实验数据的处理比较繁索，运算、作图工作量很大，一节课很难完成实验得出结论；若用EXECL软件辅以数据处理、作图（如图1），把繁杂的计算交给计算机处理后，学生有了更充足的时间来分析，归纳，总结得出实验结果.不仅如此，还可以使学生在掌握知识的同时领悟到物理学的研究方法（包括控制等量法、实验法、作图法等）的魅力，大大地提高了课堂效率.

2.2 利用数字化物理实验平台分析演示实验

利用计算机信息技术的特有功能分析物理实验，能让学生对新学知识点的理解更容易，更加深刻，记忆牢固.比如在《互感和自感》这一内容的教学中，对于断电自感现象：当电路中（图2）的电流突然减小时，线圈产生自感电动势，使小灯A延缓熄灭，甚至有的实验中会出现灯闪一下再熄灭现象的原理以及此时小灯泡中的电流方向问题，理论分析的结果若能有实验验证，那就更能体现物理的魅力了. 那么，我们可以利用传感器，将电流这一物理量的变化，通过传感器，在计算机上直观真实地展示出来，那学生的印象更深刻，理解起来更容易.如图3就是传感器显示的自感电流随时间的变化图象.该图象既显示了自感电流的大小变化，也显示出了电流的方向变化，这让学生对自感电流大小方向变化的了解更形象更具体，结合理论分析的结果，对自感这一知识点的掌握就更加透彻了.

再如《通电导线在磁场中受到的力》，在电流和磁场垂直时，实验演示器材通过导轨上的导体棒的运动能很好地演示其所受安培力的方向（如图4）.但是要演示电流与磁场平行时不受安培力，这个器材就有点欠缺了（如图5）：导体棒不动，只能说明在水平方向导体棒不受力作用，那在竖直方向呢？若在这个实验中，导轨上加上一个压力传感器，通过计算机显示的压力大小反应即使在竖直方向上，也不受到安培力，更能严密准确的说明通电导线在电流与磁场平行时中不会受到磁场的作用力.从而能够说明导线在磁场中的受力是与电流的摆放位置也有关系的.

在数字化物理实验平台（即我们所说的传感器）加入了教学媒体后，我们可以有很多实验由传感器来直观体现一些物理量及其变化，如交流电的产生：线圈在磁场中转动产生交流电，电流的大小方向变化，可以通过电流传感器，由计算机显示，尽管不是完全是正弦或余弦的图象，但的确能看得出电流随时间周期性变化；气体的等温变化实验中，压强和体积的变化关系等，在这里就不一一例举了.

2.3 利用计算机辅助模拟或展示无法直接观察的实验

对于大部分近代物理实验，在中学阶段由于设备限制而无法进行，若能利用计算机信息技术进行模拟，则可形象直观地反映物理现象，从而体现物理课的时代气息.如α粒子散射实验，大部分的中学不能做，书上也只有一个示意图，利用计算机，模拟这一实验过程，可以帮助学生理解实验过程和结论.还有可以模拟无法实际观察到的物理过程如分子的热运动等；另外，利用手机摄像慢动作来展示变化太快的物理过程，例如在探究曲线运动中运动方向的实验中，若是做实验，利用透明圆塑料桶罩住小球使其做圆周运动，突然拿开塑料桶，观察小球在失去外力作用下的运动方向，这个实验往往小球运动太快，无法观察，那可以用手机慢动作拍摄，然后播放时观察小球失去外力后的运动方向.现场拍摄学生实验过程，现场播放，吸住学生眼球，提高实验研究效率，活跃课堂气氛，达到更好的教学效果.

数字化教学，在物理教学中应用有很多，我们可以结合各种数码设备，网络资源，凡是有助于提高课堂效果，培养学生学习兴趣的手段，器材都可以想方设法融入课堂，辅助课堂.

3 应该注意数字化教学在物理教学中的局限

数字化教学纵然有种种优点，处处便利，但在教学中的应用也要适当，不应为了体现课堂多媒体化而进行数字化教学，而应精心挑选那些非数字化技术不能或只有数字化教学效果最佳的知识内容，进行精心设计，合理使用，从而发挥数字化教学的优势.比如振动、波动和核反应等利用电脑课件的效果就比较好；反之如果课件的运用只是将大量的板书和推导过程或作图过程写入，在课堂上显示，则学生印象不深，不易吸收，倒不如教师在黑板上一边讲解一边书写或画图的效果好；另有些现成的而且能达到教学要求的实验，如果改用播放动画来展示，则会缺乏真实感，弄巧成拙，不如用实物进行演示更具说服力，更能使学生信服.例如 自由落体的教学中，利用牛顿管演示真空中的自由落体，非常的真实，现象明显，同学们观察实验后的印象也会很深刻，毕竟是真人真事真实验！若是利用电脑课件模拟，则缺乏可信度，因为电脑上任何情况特效都能制作出来！再比如，研究平抛运动水平方向，竖直方向的运动，也是应该在真实的实验基础上，之后在在利用课件来理论分析，这样结合，才能既让学生信服又能让学生直观理解.因此，数字化教学并不是适合所用内容，作为教师，应该多斟酌，合理利用，扬其长而避其短.

总之，数字化教学方式是教学者的一个有力的工具，正如其它工具一样，它只适于某些任务而不适于所有任务.数字化教学的长处能否得到充分的发挥，取决于教师在设计和使用计算机课件或数码器材时是否作过认真思考，反复的推敲.我们深信，随着数字化教学的日臻完善和教师自身素质的不断提高，数字化教学在未来的物理教学中将发挥出越来越大的作用.