浅谈计算机辅助物理教学的运用

摘 要 在传统的物理教学中，有些理论知识无法通过实验的方式传达给学生，利用计算机多媒体技术则弥补了传统物理教学的不足，把抽象的物理知识具体化形象化。模拟展现出一些瞬间发生的不易观察到的物理现象。

关键词 计算机 物理课件 仿真技术

中图分类号：G423 文献标识码：A

Application of Computer-aided Physics Teaching

JIANG Ming, ZHANG Liang

(College of Science and Technology, Yantai college research institution,

China Agricultural University, Yantai, Shandong 264670 )

Abstract Some theory knowledge can not be expressed to the students by experiment in traditional physical.The use of computer multimedia technology offsetting the deficiencies of traditional physical education, and making abstract knowledge of physical concretized and visualized, and the simulation shows some instantaneous physical phenomena which is difficult to observed.

Key words computer; physical courseware; simulation technology

随着科学技术得不断进步和发展，计算机运用技术得到普及。各大高校都已着手利用计算机多媒体技术实现教学手段的现代化，引入教改的新课题。在传统的物理教学中，有些理论知识无法通过实验的方式传达给学生。因此学生在没有通过观察物理现象的情况下，很难接受想象中形成的物理本质。因而在物理教学改革中，寻找新的现代化的教学方式成了眼下最重要的事情之一。计算机多媒体技术的到来无疑恰到好处地解决了物理教学中的这一难题。计算机的逼真的模拟、快速的反应、海量的内存，对物理过程进行分析和定义，把一些在瞬间发生的不易观察到的物理现象以图像、视频的方式展现在学生面前。方便学生深入理解物理理论知识。也方便了老师更近一步地对重点难点进行讲解。

1 利用计算机技术可以将抽象的理论知识具体化

现代大学物理教学采用多媒体教学的必要性大学物理作为高等院校理工科专业一门重要的基础课程， 是培养工科院校大学生科学创新意识的重要环节。但是， 当前各高校的扩招给大学物理的教学带来了一系列问题， 学生人数剧增，而教师数量相对保持稳定， 使得教师教学任务繁重， 课后答疑难以实现。同时在课程建设情况下， 大学物理学时数都有不同程度的减少， 因此教师不得不删减或浓缩教学内容。大部分教师都是增加近代物理内容， 压缩经典物理内容， 因为他们认为大学物理中的经典物理部分与中学物理部分重复较多， 其实这无形之中破坏了物理理论的系统性和完整性。

2 计算机多媒体在辅助大学物理教学中的必要性

大学物理是培养理工类院校学生的科学创新能力的重要课程。当前在物理教学中也出现了一系列问题，在老师数量保持相对稳定的情况下，各大高校对学生的扩招，使学生人数剧烈增加，加大了老师的教学任务，无法在课后对学生产生的问题进行解答和帮助。同时大学物理课时的数量在课程建设的影响下有了不同程度的缩减。所以老师不得不以他们的观念而浓缩或者删除一些教学内容，老师往往认为大学物理中出现的经典物理部分在中学时期就已出现过，所以这类经典的物理内容被压缩以后，取而代之的是一些现代物理内容。这样的教学方式无疑改变了物理理论的完整性和系统性。学生因为无法接受这样的改变，学习的压力大大的增加，学习的积极性也受到了相应的影响。那么利用计算机多媒体辅助教学的出现顺应了大学生的学习需要，这一技术的出现大大地提高了物理教学质量，有效的帮助学生更好更快的学习大学物理。计算机多媒体技术与大学物理教学的有机结合，使物理教学模式发生了质的改变。弥补了传统教学中的不足，多媒体技术成为物理教学的必然手段。比如，在光的双折射这一课程的教学中，制作出外形为等边六面体的晶莹剔透的方解石，点击方解石的不同的面，让学生看到它的八个棱角，并确定通过钝隅的光轴方向。方解石的光轴方向便在与其中三条楞成等角的直线上。光和其方向会随着光线入射到晶体内时清晰的展现在屏幕上，同学们便一目了然。

3 多媒体技术对现代大学物理教学的作用

3.1 激发学习兴趣

传统物理教学多是以老师的讲授为主，学生被动的接受物理理论知识。这种教学方式过分的带有老师的感情色彩，突出了老师在物理教学中的重要性，忽现了学生的实践动手能力。学生对老师形成了盲目的崇拜和依赖，缺乏创新意识和批判精神。使教育的意义被破坏。计算机多媒体技术在物理教学中的运用，发掘学生的创新潜力，更加充分地发挥了物理教学的优势，达到物理教学的目的和意义。比如在讲述一些物理学家时，可以利用计算机多媒体技术在网络中直接搜寻相关背景和他们发现物理现象的过程。激发学生的学习兴趣，使讲解过程更具有真实性，让学生更容易接受。

3.2 模拟实验

物理教学更多的注重学生的动手操作，是一门以实验为主，讲授为辅的学科。学生通过对实验的观察和对实验手段的研究，可以更有效的理解和掌握科学知识。一个实验的进行必然会受到所用仪器的精度、财力物力等一系列客观条件的制约，导致很多实验无法正常的进行，或者实验效果不太理想。然而我们却可以利用计算机多媒体技术代替人工实验，根据物理理论模拟实验并产生良好效果。比如在学习热测量这一课程中，要对在临界点的物质进行测量。受到临界慢化现象的影响，物质要重新达到热平衡，每一次温度的改变都需要好几个小时。在实验室的人员和每个人身上所带有的几十瓦特功率的热源，都对学生的实验结果产生一定的影响。这时我们可以利用计算机测量设备来进行准确的测量，通过显示器观察由监控器所监控的室内外情况。为了让学生认识到参数间的关系，我们可以随意的定义一个参数，确定其对实验结果的影响。让学生在推理、判断、分析方面得到锻炼。而整个实验只由一台计算机就可以准确的完成。有些对实验仪器要求过高，学生无法很好的完成的实验，便可以利用计算机多媒体技术把实验过程真实的模拟出来，让学生自己在计算机上练习，直到非常熟悉以后再着手于真正的实验仪器上。这样加大了实验的成功率与减少了仪器的损坏率。

粒子散射实验、原子弹爆炸实验、放射性实验、天文观测实验等等都可以通过模拟实验来完成。多媒体技术模拟实验能够使点线结合、声光结合、动静结合，让抽象的物理理论变得形象而具体，提高了学生的兴趣。

3.3 提高教学效果

计算机的利用在教学实践中，可以让抽象的理论具体化形象化，让学生学得开心老师讲得轻松。计算机着色的鲜明对比和准确的绘图可以制作出CAI课件，将物理图形人性化、简单化，看起来明辨简洁，省时省力，教学效果明显。随着科学技术的不断革新，通讯技术、多媒体技术以及计算机网络技术的提高和发展，利用计算机辅助教学已经成为提高物理教学质量的重要手段之一。运用动画、视频、音频、图像等多媒体教学手段，为学生创造更好的学习氛围与实验环境，提高学生对物理学习的兴趣，既科学又有效，进一步达到了素质教育的目的。在多媒体辅助教学中，既具有重复性又节约了大量时间。老师不需要再花大量的时间画图做板书。多媒体辅助教学的浓厚趣味让学生更容易接受知识，加深对知识的理解。这样又可以保留原本知识的完整性，不需要对教学内容进行压缩和删减，在有限的时间内学到更多更全的物理知识。在制作多媒体课件时要尽量避免网络学习的孤独感和枯燥性，力求做到形式的多样化，图文并茂化和简洁到位。在量子力学物理和近代物理部分计算机辅助教学更是起到了巨大的作用。这种动态性、波动性和粒子性强的微观粒子，我们可以通过制作幻灯片再现出来，便于学生接受，符合微观世界的性质。有些由于物理实验仪器昂贵而无法完成的实验，我们可以通过多媒体模拟真实实验。因此简洁新颖的多媒体辅助教学在教育上取得了良好的效果。

3.4 提供在线测试和网上答疑

中学时期的物理内容简单易懂，课时多内容少，师生间的互动性强，老师可以在课后帮助学生解决疑难问题。但是大学物理教学方式跟中学物理教学有着很大的不同，大学物理课时不太多，学习的内容比较大，学生遇到的难题不能在有效的时间内得到解决，打消了学生对学习的积极性。但多媒体辅助教学的诞生有效的解决了这一问题，老师可以通过电子邮件接受到学生提出的疑问，并给予及时的解决。可以开设聊天窗口，与学生近距离的进行学术交流。加大了学生的积极主动性。这样的教学方式更容易被大家接受，它不受时间与空间的限制，老师可以及时得到教学反馈信息，学生的问题也可以得到及时的解决，增强了学生对物理的学习兴趣，提高了教学效率。大学物理涉及到了热学、电学、力学等比较广泛的内容，为了帮助学生有效的复习，老师可以在网上发布题库，学生随时可以进行试题测试，对学到的知识强化和进一步巩固。

3.5 教学演示

在物理课堂是，演示教学一种深受学生欢迎和接受的教学方式。学生可以通过演示教学提高知识的保持率，加深知识的理解，并得到感性的材料。然而一些简单的设备无法演示部分重要的物理规律和概念，比如布朗运用、原子的能级跃迁、罗兰实验等等。运用多媒体来演示教学，不但可以让学生得到视听说方面的享受，还可以直观地看到整个实验过程。提高了学生对学习的兴趣和教学效果。演示教学还可以模拟展现出一些瞬间发生的不易观察到的物理现象。比如在学习横波的特点这一课程时，以水平悬挂的橡皮绳的震动传播为例，橡皮绳的演示又不容易成功。为了使实验简洁明了我们可以运用计算机多媒体技术来完成模拟演示，用颜色和背景处理技术把波的传播形象和质点振动加以区别，同时把横波的传播现象用它生动的呈现出来。这样在配合老师讲解的情况下，学生可以更有效的接受知识。

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