物理器材实验与多媒体模拟实验在物理实验教学中的优势互补

林荣

摘 要： 物理是一门以实验为基础的自然科学，而多媒体模拟实验则是在真实物理实验基础上的虚拟再现。虽然多媒体模拟实验教学克服了器材实验教学的许多弊端，给物理实验教学带来了极大的方便，但我们在物理实验教学中不能仅依靠多媒体模拟实验，而不亲自做实验。否则，就会给学生不真实的错觉。多媒体模拟技术应该用于弥补物理器材实验过程中的不足，而不应该盲目模拟。所以，只有实现物理器材实验与多媒体模拟实验的优势互补，才能充分发挥作用，相得益彰。

关键词： 器材 多媒体 物理实验 优势互补

随着本世纪现代信息技术的迅猛发展，计算机、多媒体、网络、智能手机等在融入我们工作、生活的同时，也融入我们的学习中。这些现代信息技术给教育教学带来了很大的方便，使旧式的教学模式、方法受到极大冲击，当然，同时给我们带来新的机遇和挑战。在这种形势下，利用计算机新技术进行教学和实验成为一种必然。于是，不少同行提出：利用多媒体模拟实验代替“真实、繁琐”的物理器材实验，便能直观教学生探究和学习物理实验规律。对此笔者持有不同看法。物理是一门以实验为基础的自然科学，而多媒体模拟实验则是在真实物理实验基础上的虚拟再现。虽然多媒体模拟实验教学克服了器材实验教学的许多弊端，给物理实验教学带来了极大的方便，但我们在物理实验教学中，不能仅依靠多媒体模拟实验，而不亲自做实验。否则，就会给学生不真实的错觉。多媒体模拟技术应该用于弥补物理器材实验过程中的不足，而不应该盲目模拟。所以，只有实现物理器材实验与多媒体模拟实验的优势互补，才能充分发挥作用，相得益彰。

一、物理器材实验有其自身的优势

1.和多媒体模拟实验相比，物理器材实验更真实、更有效。

多媒体模拟实验是在真实成功实验基础上的模拟再现，所做的模拟实验一定会出现（也只能出现）理想和预期的结果，确实很方便、很美观，也很理想化，老师常常乐于使用这种方法。但它不能反映实验规律的真实性，因为实践是检验真理的唯一标准，多媒体模拟实验的结论是不能十分令人信服的，而物理器材实验得到的数据则更真实，现象更直观，结论更可信，更有说服力，往往不容置疑。

笔者听了一堂《探究弹簧弹力和弹簧伸长长度的关系》的公开实验探究课。教师整堂实验探究课都用多媒体课件探究，从刻度尺、钩码的个数，到弹簧伸长的示数，多媒体模拟实验做得都十分漂亮，数据非常精确，动态效果很好，课堂实验探究中“学生反应良好”，公开实验探究课“顺利、成功”地完成。但课下听许多同学议论：多媒体模拟实验课件做得很漂亮，可真实的实验数据真是这样的吗？没有误差吗？学生普遍不太相信。然而笔者以往用物理器材做实验进行教学时，就不会出现这种现象。

物理学是一门实验科学，为了促进探究式物理教学，物理教学中尽可能多地进行物理器材实验探究是必要的。无论是学生分组实验，还是老师演示实验，甚至课外小实验，都希望返璞归真，尽可能以人们容易获得的、真实的实验器材来实现。老师应该让学生自己动手做实验，自己动脑分析实验数据，总结实验规律，老师在旁加以引导，从而进一步探寻物理世界的规律。多媒体动画可以用来分析和解释那些无法直接观察到的内容，而这个实验完全无需动辄动画，其很明显是完全可以通过学生实验完成，这样让学生亲身体会一下实验过程，更有利于知识学习与巩固。

2.和多媒体模拟实验相比，物理器材实验更有利于学生科学思维探究和创新能力的培养。

物理课堂教学并不是一种简单的、教条式的教学，应以学生为主体、教师为引导者组织进行教学。教师可以根据学生这个主体的变化，随时变革和调整课堂教学方式和方法，尽可能调动学生积极性和主动性，努力激发学生学习和探究的潜能。而要实现这些目标，物理教学中用多媒体模拟实验模拟物理实验进行教学，较难满足要求。原因是多媒体模拟实验是老师在上课前就已经做好的，是一种“理想化的实验”，特别多媒体模拟实验数据精确、没有差错、完美无缺，给人不真实的感觉。这样，学生思维、探究、创新能力就很难得到发展和培养。但物理器材实验完全可以弥补多媒体模拟实验的缺陷，学生在做物理器材实验或教师在做演示实验时可能会遇到“意想不到”的问题，虽然实验课上得很“不顺”，但这往往能带动学生课堂学习气氛，激发学生学习物理的乐趣，从而使实验教学处于真正的“探究”之中，对培养学生优良探究意识和创新才能有很大帮助。

记得笔者有一次给学生做《描绘小电珠伏安特性曲线》的实验，连接电路时有一根电线内部断了，电路连接好后灯没亮，在检查线路连接过程中没有发现任何问题。这下热闹了，学生纷纷提出建议：有的说是灯坏了要换灯；有的说是电池没电了要换电池；也有的说是电线内部断线要换电线。各种说法都有，连平时听课总爱睡觉的几个后进生的兴趣都激发了出来，开始两眼炯炯有神地和周围同学们积极讨论起来，给老师提建议。尽管教室里“像超市”，但从那以后学生每次自己做物理器材实验或看教师做演示实验时都极有兴趣，遇到故障时都能认真对待，积极思考，主动探究，解决问题，不再像以前那样等待教师告知答案。而且学生每次自己解决好问题之后，都会自豪地跑来告诉老师，并提出自己的想法，在教师的鼓励下使他们更喜欢物理了。这样大大激发学生学习物理的兴趣，而在使用多媒体模拟实验教学时，很少能达到这样的效果。

二、比起物理器材实验，多媒体模拟实验也有它的优势

1.多媒体模拟实验课件是介绍如何使用实验仪器的好助手。

物理实验教学过程中经常会出现一些学生从未见过的实验仪器。教师清楚介绍它们的结构、原理、性能及使用方法就成为做好物理实验的前提，这时如果使用多媒体课件模拟实验仪器，老师教起来就会轻松许多。

如给学生介绍如何使用螺旋测微器这种实验器材时，因螺旋测微器个头较小，它上面的读数那就更小了，向全班学生讲解，第一排座位的学生大都看不清，如果一组一组讲解既费时效率又低，给教学带来很大困难。怎么才能向学生介绍清楚如何读数呢？这时如果利用多媒体动画将“如何使用螺旋测微器”制作成课件，再对照学生手中的实验器材进行讲解，学生学习起来就更直观、更容易、更理想了。

2.多媒体模拟实验能对已完成的物理器材实验进行验证。

实验过程中，由于一些物理实验操作不易控制（如速度很快等），或者存在环境和人为的某种干扰，或者误差比较大等，就会影响物理实验的顺利完成，常常造成学生对主要物理现象的观察不甚详细和不明了，从而不能得出准确的结论或不能很好地验证物理规律，影响教学效果。若我们先做真实的物理器材实验，再用多媒体动画模拟演示，把主要物理现象尽可能展示出来，这样会大大提高物理实验教学效率。

如研究电流与电压和电阻关系时，由于电源电压不足、短路和断路等因素影响，实验结论不够明显，就可以先做实验，然后通过多媒体模拟验证，从而帮助学生分析实验中的优点和不足，矫正实验结论。

3.比起物理器材实验，多媒体模拟实验可以模拟一些物理实验室无法完成的实验。

多媒体模拟实验能够把一些抽象的物理规律、现实中人难以直接操作的实验、不易观察清楚的物理变化过程等一一用直观的模拟方式呈现出来。

例如，在讲述横波在介质中的形成和传播规律时，我们可将介质设定成肉眼可直接观察到的“圆形小球”，变“无形”的介质为“有形”的小球，通过观察“圆形小球”在平衡位置附近往返运动，同时对比水波形成和传播规律，学生很容易弄清横波在介质中的形成和传播规律。又如在《开普勒三定律（轨道定律、面积定律、周期定律）》的教学中，我们可预先用多媒体动画软件把太阳和地球、火星等九大行星等按天体中的坐标放置好，使它们按实际情况运转起来，然后老师和学生一起探究和验证开普勒三定律。这种情况，多媒体模拟实验比起物理器材实验显得更直观、更形象、更具体、更生动，学生一看就明白，理解起来容易，掌握起来自然又快、又牢、又好。

三、物理器材实验和多媒体模拟实验优势互补，实现教学的优化

物理学是自然科学的带头学科，是一门以实验作为检验真理唯一标准的学科，还是一门重视探究、崇尚逻辑推理的学科。为了帮助学生理解物理知识，提高探知物质世界规律的兴趣，物理课本中的学生实验和演示实验显得尤为重要。而多媒体模拟实验在物理实验教学中的使用，则进一步促进物理实验在教学内容、教学方式、教学过程等方面的全面优化；有效改善物理实验教学的多样性和表现力，优化教学效果，从而实现物理器材实验和多媒体模拟实验的优势互补。

如在一次物理说课比赛中，某老师对《平抛运动》的教学设计如下：首先通过小球沿水平方向抛出做曲线运动引出平抛运动的课题，利用多媒体动画课件模拟平抛运动；接着介绍平抛运动的定义及其条件；然后借助课件动画一步一步慢慢地模拟展示真实实验，引导学生分析，并得出平抛运动的规律……笔者觉得这节课只能说是基本实现了教学目标，因为学生对平抛运动的特点及其规律只是硬性接受了，而没有真正理解。这节课中，课本要求的探究实验是必须做的。课本中的实验通过让两个小球同位置同时分别做自由落体运动和平抛运动，引导学生分析，并得出平抛运动的规律，给学生以真实感，激发学生探究物理规律的兴趣，培养学生探究物理规律和分析处理数据的能力。应该讲这是多媒体课件不能替代的，但是我们可以利用多媒体课件把这两个小球做自由落体运动和平抛运动的频闪照片一张一张地放映，然后引导学生分析，这样可以使学生更深刻地理解平抛运动的性质及规律。

总之，笔者认为物理教学一定要倚重于物理器材实验，通过对物理实验的研究、设计﹑实验、分析、总结、修正，最终达到探索研究物质世界、自然规律的目的。而制作和使用多媒体模拟实验课件则应该用来补充物理器材实验的不足，帮助学生理解抽象的物理概念，或者用来辅助学习，提高学生学习效率。物理器材实验和多媒体模拟实验只有优势互补，才能使现代先进的教学手段——多媒体模拟实验在物理教学中适得其所，发挥最大作用，收获最好的教学效果。

参考文献：

[1]贺小花.物理教学中多媒体课件模拟实验与用仪器所做实验的利与弊.考试周刊，2012（41）.

[2]孔九生.中学物理实验教学方法的研究.学位论文湖南师范大学，2006.