物理教育中的應用 第 1 頁 共 10 頁 物理教育中的應用 章亮（安慶師范學院物理與電氣工程學院 安徽 安慶 246011） 指導教師：吳隆才 摘要 ：隨著多媒體技術的發(fā)展，多媒體技術在教學領域有著越來越廣泛的應用。其生動、形象、動態(tài)、直觀等優(yōu)勢成為教學課件制作軟件的首選。本文通過對 點及物理教育特點的相關介紹，利用 作教學課件實例，說明 物理教育中的應用。又因為教育過程的復雜性，教育內容的豐富性，決定了教育手段的多樣性，所以多媒體教育不應該是 教學的唯一方式。充分認識到多媒體輔助教學的地位和作用。即多媒體教育可調動學生學習的積極性，多媒體教學具有科學性和可操作性，便于教師操作應用。因此， 教學中有不可替代的優(yōu)勢。同時，又不能完全依賴課件教學，只有將多種教學手段合理應用到教學當中，才能提高教學效率和學習效率，以實現(xiàn)教學的最優(yōu)化。 關鍵詞 ：多媒體， 理教育，應用，課件 1關于 多媒體系統(tǒng)開發(fā)工具軟件，該軟件采用面向對象的設計思想，不但提高了多媒體系統(tǒng)開發(fā)的質量和速 度，而且是非專業(yè)程序員進行多媒體開發(fā)成為現(xiàn)實。以為開發(fā)工具，可以制作各式各樣的多媒體產品，如交互式教學系統(tǒng)，軍事指揮及模擬系統(tǒng)，多媒體查詢系統(tǒng)等。在教學過程中， 特點及功能為制作優(yōu)秀課件提供了較好的創(chuàng)作平臺。 1 1 特點 面向對象創(chuàng)作：提供了直觀的圖標控制界面，利用對各種圖標的邏輯結構布局，實現(xiàn)整個應用系統(tǒng)的制作，從而取代了復雜的編程語言。 跨平臺體系操作：無論是在 臺上， 供了幾乎完全 相同的工作環(huán)境，這使得 為目前少有的可以非常方便地進行著兩種平臺移植的多媒體創(chuàng)作工具。 靈活的交互方式：提供了最為靈活的人機交互方式。對多媒體來說，尤其是交互的教學系統(tǒng)，人機交互是評估整個系統(tǒng)的重要方面。 供了 10 余種交互方式供開發(fā)者選擇以適應不同的需要。不僅如此，豐富的函數(shù)和變量提供了對數(shù)據(jù)進行采集，存儲和分析的各種手段。 高效的多媒體集成環(huán)境：通過 身的多媒體管理體制，開發(fā)者可以充分的使用包括：聲音、圖象、文字、動畫和數(shù)字視頻等在內的多種媒體內 容來實現(xiàn)整個多媒體系統(tǒng)。同時 ， 供了對內容庫的管理，這就使得龐大的多媒體數(shù)據(jù)信息，獨立于應用程序之外，減小了應用程序的空間，提高了處理速度。 標準的應用程序接口：對于 特殊要求的用戶來說，要擴展 提供了相應的標準接口，使具備專業(yè)編程知識的開發(fā)人員更加物理教育中的應用 第 2 頁 共 10 頁 發(fā)揮 潛在功能 1。 功能 成化的媒體功能 供了豐富有效的屏幕管理功能，對顯示 在屏幕上的各種文字，圖形可以實現(xiàn)多種迭加效果，透明效果的處理，并可通過系統(tǒng)內部變量與函數(shù)，實時的對每一個圖標所代表的文字或圖形進行判斷，以決定該圖形或文字是否被移動。同時，可設定圖文進入，退出的各種效果，支持 16 色， 256 色以及 24 位真彩色方式。 在文字方面， 持標準的 體，可以設定字符串顯示時的左、右和居中對齊，具有加黑，下劃線等多種效果。 在圖形方面， 持多種文件格式，提供最基本的圖形編輯工具，可以設定圖形效果。此外， 身擁有制作動畫的圖標，但只能滿足一般需要。若需較高要求動畫，用戶可以利用專門的動畫軟件制作動畫文件 ，通過動畫圖標調入 聲音管理方面，支持聲音 3： 1 和 6： 1 壓縮，支持 類型的模擬結構管理功能 供一個視頻圖標，用來在應用程序中播放影碟機中的視頻。并支持多種視頻卡。 程線方式邏輯結構管理功能 這一管理機制是 核心部分，提供多種控制程序運行的邏輯結構，如跳轉、分支、條件判 斷、循環(huán)等。與編程語言的根本不同點是， 用的是基于圖標控制的基本流程方式。 互方式 一個重要特色，便是他豐富多彩的交互方式。除一般常見的交互方式外，還提供觸摸區(qū)域，點按物體等交互方式。 除此以外， 身豐富的函數(shù)和變量為課件的制作提供了方便。最終產品的運行可以脫離開發(fā)環(huán)境。同時， 有強大的模塊與數(shù)據(jù)庫功能高級制作技術。這些為專業(yè)和非專業(yè)的編程人員的制作提供了優(yōu)秀的創(chuàng)作平臺 2。 2物理教育的特點與規(guī)律 理 學特點 從物理學 (特別是經典物理學 )的發(fā)展及其研究方法可以看出，物理學具有以下基本特點： 理學是以實驗為基礎的科學。觀察和實驗是物理學研究的基本方法。他們是獲得感性材料、探索物理規(guī)律、認識物理世界的基本手段，也是檢驗物理理論的唯一標準。 觀察：主要是指人們對物理現(xiàn)象在自然發(fā)生的條件下 (即對現(xiàn)象不加控制 )進行考察的一種方法。單純的觀察受到自然條件的種種限制，因而具有被動性。 實驗：是人們根據(jù)研究的目的，利用科學儀器和設備，設法控制或模擬物理現(xiàn)象或過程，排除次要因素，突出主要因素，在最有利的條件下研 究自然規(guī)律的方法。 人們對物理問題總是在觀察，實驗的基礎上，在經過一系列的科學抽象，從現(xiàn)象深入到本質，從感性上升到理性，最后形成物理理論的。 物理教育中的應用 第 3 頁 共 10 頁 理學是一些基本概念、基本規(guī)律和理論組成的體系嚴謹?shù)?，精密定量的科學。 物理學的認識成果是通過一系列物理概念來加以總結和概括的。物理學的完整體系就是由力、質量、動量、能量、場和量子等反映物質運動基本特點的物理概念和與這類概念相聯(lián)系的基本定律，以及運用邏輯推理得到的一系列結論所組成。 物理學中的一些基本定律與公式，正是物理量之間函數(shù)關系在一定條件下規(guī)律性反映 。這說明物理與數(shù)學之間的關系是極為密切的。數(shù)學作為研究物理學的一種重要方法和工具，其作用主要是：為物理學提供了描述物理概念和規(guī)律的簡潔、精確、形式化的語言和表達式，簡化和加速了思維進程 ;提供了對觀測材料進行科學抽象的手段，促進了物理規(guī)律和理論的建立，為分析和解決具體物理問題提供了計算工具。 理學與哲學的關系十分密切。物理學是哲學的重要基礎之一，哲學對物理學具有指導作用。恩格斯在自然辨證法一書中，引用了許多物理學的現(xiàn)象和概念，定律和理論來闡述辨證唯物主義的最一般的規(guī)律。 物理教育中應 遵循教學原則 任何教學過程都包含教師、學生和客體三個方面的相互作用。這三個方面的相互依存，相互作用和相互制約決定教學過程中產生以下主要矛盾： 從教與學的關系上看，主要是教師的指導作用與學生的學習的主動性的矛盾，對全體學生的統(tǒng)一要求與學生之間個別差異的矛盾。 從教學的目的和教學的內容上看，主要有使學生掌握知識與發(fā)展他們認識能力的矛盾。 從學生掌握知識過程上看，主要有具體與抽象，理論與實踐，鞏固與提高的矛盾。 所謂教學原則就是在分析教學過程的上述基本矛盾的基礎上，正確處理教學過程中基本矛盾的準則。教學實踐證明， 客觀地分析和正確處理教學過程中的基本矛盾，對提高教學質量具有重要意義。 為此，我們提出如下七條原則： 教師的指導作用與學生學習主動性相統(tǒng)一的原則 ; 科學性與思想性相統(tǒng)一的原則 ; 掌握知識與發(fā)展能力相統(tǒng)一的原則 ; 具體與抽象相統(tǒng)一的原則 ; 理論聯(lián)系實際的原則 ; 統(tǒng)一要求與因材施教相結合的原則 ; 鞏固與提高相結合的原則 3。 結合現(xiàn)代教育技術，在現(xiàn)代教學中，提倡運用多種媒體來體現(xiàn)物理教學原則，優(yōu)化教學方法，增強教學效果，提高學習效率。在現(xiàn)代教育技術中，我們應用多媒體課件進行教學，多媒體課件具有形聲性、再現(xiàn)性、 先進性和高效性的特點。它的應用可以使抽象的教學變得容易，豐富學生的學習，但學生的學習基礎是千差萬別的。不同的學生通過一節(jié)課的學習獲得知識的能力也是千差萬別的。所以在制作課件時，只有合理的安排教學內容，根據(jù)學生實際來設計課件，才有可能使教學效率最大化，實現(xiàn)教學過程的最優(yōu)化。 3 物理教育中的應用 媒體教學課件設計應遵循的基本原則 物理教育中的應用 第 4 頁 共 10 頁 首先，課件設計目標必須明確、具體、恰當。能力性：要有對學生能力、素質、要求方面的設計；行為性：要用觀察、可比較的學生行為來體現(xiàn)；可測性：可以直接通過檢 測或其他測驗手段加以檢查，清晰地表示出學生達到的程度。 其次，為了避免學生在學習過程中受到負面的、消極的影響，打擊學生學習的積極性，應該在學生與實際的教學之間建立一個緩沖區(qū)，讓學生能夠及時掌握教師講授的內容。作為教師，不能一味的灌輸，這樣才能提高學生的學習積極性。 再次，把學習的需求體現(xiàn)在學習活動的本身中，體現(xiàn)一種全新的教育教學方式。 最后，結合課件設計的目標，選擇恰當?shù)亩嗝襟w編輯軟件，充分發(fā)揮多媒體編輯軟件的特點。 學課件制作的基本流程 定選題。確定選題的目的是為了明確具體的任務和 要求； 定教學目標。課件應根據(jù)教學大綱的要求，首先明確教學目的、 要求和教材的重點和難點； 計創(chuàng)作腳本。編寫腳本是組織信息的第一步，如對屏幕布局，圖文比例、色調、音樂節(jié)奏、顯示方式、交互方式等進行規(guī)劃。 材準備。多媒體信息素材包括文本、圖形、圖象、動畫、音頻和視頻等。 件制作。根據(jù)預先編寫的創(chuàng)作腳本，利用現(xiàn)有的創(chuàng)作工具將多媒體信息進行集成。件測試。課件制作完成后，必須進行徹底檢查，以便修正錯誤，修補漏洞進行優(yōu)化。 下面以初中課本第十一章第 三節(jié) 物體的沉浮條件及應用為例，具體說明 設計思路：整個課件在設計過程中通過了群組、熱區(qū)域響應、按鍵響應、移動圖標、擦除圖標、顯示圖標等混合運用而成。將課文的知識點浮力與物體的條件關系直觀的展現(xiàn)在學生面前，使學生更容易的理解物體下沉、物體上浮、物體懸浮、物體漂浮等內容 145。 設計程序方案如圖 1 所示 圖 1 課件實例： 物理教育中的應用 第 5 頁 共 10 頁 “課件標題”主要是該課件的 標題和封面。如圖 2 所示： 圖 2 該部分的操作效果是課件標題在單擊鼠標左鍵的情況下，從屏幕下方緩緩上升到屏幕中央，使學生明白這節(jié)課要學的內容。接著講授課文的一些重點之前，通常的辦法是提出引入性問題，主要是針對重點提出疑問，然后提示學生，從而把學生的思維引導到課文的重點中來。這樣可以避免學生漫無目的的聽課，利于學生有針對的思考問題，從而提高教學效率 6。 如圖 3 所示的引入性問題 圖 3 效果是單擊鼠標課件標題消失，這節(jié)課主題出現(xiàn)，再單擊，出現(xiàn)的是引入性問題。這與傳統(tǒng)教學的差別在于 分發(fā)揮了現(xiàn)代教學媒體形象性、 生動性、直觀性的特點 ，彌補了傳統(tǒng)口授的單調、抽象、低效率的不足。在制作內容提示的時候用的是熱區(qū)域響應，只需要將鼠標移到相應的區(qū)域，當鼠標由箭頭變成小手的形狀就可以單擊出現(xiàn)相應的內容。 這種響應方式實現(xiàn)了對實驗非常方便的操作，可根據(jù)需要演示任何一種狀態(tài)的實驗 ，不僅利于老師操作也利于學生理解。下面利用這種響應分別制作“漂浮”、“懸浮”、“下沉”、物理教育中的應用 第 6 頁 共 10 頁 “上浮”的二級程序設計。 這四個程序設計主要的目的是將書本上的四個演示實驗用課件的形式表現(xiàn)出來。而傳統(tǒng)的教學方式僅在課堂上演示這些實驗，但是這四個過程的發(fā)生不易控制，且重復演示將會浪費掉大量的課堂時間，而很容易忽視掉講解內容的全面和精確。為了使學生能夠清楚的看到小球上浮的全過程，以利于對整個過程的分析和理解。通常的做法是：在課堂演示實驗以后，用課件仿真演示該實驗。如圖 上浮效果圖 圖 它演示的過程先是小球受力分析接著單擊響應小球上浮。它的優(yōu)勢在于可以清楚的看到小球上浮的全過程并分析原因便于理解。下面是漂浮的效果圖 圖 漂浮的特點是物體浮在水面上且浮力等于重力。 下面是懸浮的效果圖 物理教育中的應用 第 7 頁 共 10 頁 圖 6 懸浮的過程與上浮一樣是隨著單擊響應先出現(xiàn)受力分析，而后出現(xiàn)懸浮狀態(tài)。 懸浮的重要的特點是當小球處于懸浮狀態(tài)時浮力等于重力，所以它在任意的位置都將處于靜止狀態(tài)，也就是小球處于在水中的任何位置都將靜止。這種狀態(tài)可以在演示窗口中通過鼠標點擊小球移動制作出來，這樣的操作顯然比實際操作演示方便的多了，并易于 講解。如圖 7 是通過操作演示效果 圖 7 如圖 8 和 圖 9(a) (b) 是下沉的效果圖： 可以看到演示的效果是課件在鼠標單擊的響應下可看到下沉小球的受力分析，在繼續(xù)單擊響應，小球逐漸下沉直到水杯的底部 ，這是一個動態(tài)的效果，這種效果發(fā)生的時間是可通過程序設計控制，可以避免實際操作過程太快而不能看清整個過程的弊端。 從該例我們可以看到 富的響應功能通過課件仿真使得物理現(xiàn)象的動態(tài)物理教育中的應用 第 8 頁 共 10 頁 過程變得具體、形象，并可以重復、放大、慢動作地演示 78 9。 圖 8 圖 9(a) 圖 9(b) 物理教育中的應用 第 9 頁 共 10 頁 4 物理教育中的特征和優(yōu)勢 司的 頗受用戶歡迎的多媒體開發(fā)工具，廣泛應用于多媒體教學和商業(yè)領域中。其簡單的操作、強大的功能使得專業(yè)的程序員和非專業(yè)用戶都做出生動、漂亮的多媒體作品來。 由 特點可以知道， 集動畫、聲音、視頻等于一體的多媒體應用軟件。最突出特點之一是，它是集形象性、趣味性為一體，聲情并茂的展示教學內容?？梢酝ㄟ^各種方式調動學生的興趣，使學生比平時更加關注所學的內容。 僅可以制作動畫效果，還可以進行視頻播放、電影播放等?？梢詫ο鄳募M行壓縮、鏈接，使課件的內容充實豐富；還可以利用各種響應，使課件實現(xiàn)師生互動的效果。只要我們事先設計好流程圖，使其有一定的程序性，去除冗余。使課件簡潔、明了、形象。好的課件對于學生來說，不僅可以 傳遞知識，還可以促進學生對課件上課的興趣，從而提高了上課的效率 10。 參考文獻： 1 廖疆星，伍羨妮，肖金秀。中文 媒體制作思想與實踐。北京：冶金工業(yè)出 版社， 2 程清鈞，揚帆，趙義霞等。多媒體技術與應用。北京：高教版， 1999。 3 許國梁。中學物理教學法（第二版）。北京：高教版， 1993。 4 吳隆才，劉揚慶。 多媒體課件研制。 安慶師范學院學報（自然科學版）。03(9),2:93 5 中國 訓工程編委會。中文 例教程。珠海：珠海出版社， 2003。 6 叢春瑜?；诮嬛髁x學習理論的多媒體 件設計原則。