多媒体计算机辅助中学物理教学

多媒体计算机辅助中学物理教学物理组：曾利平前言随着时代的发展，多媒体计算机，以其强大的功能，激发了人们的求知热情。丰富的内容、生动的画面、巧妙的链接组合、多采的演示效果，使人们能够长时间的端坐荧光屏前，留恋忘返。若与Internet相连，则可以轻易将自己融入世界知识的海洋，随时倾听时代的脉搏。在现代课堂教学中，录音机、电视机、幻灯机、投影仪等现代电化教学手段作为常规教学手段的有益补充，向学生提供了大量直观感性材料，在提高学生的学习兴趣、增强学生的学习主动性方面发挥着重要作用。而计算机技术的普及与提高，向传统的“五个一”（一块黑板、一支粉笔、一张嘴、一本教材、一本教案）的教学模式提出了挑战，并迅速成为发展现代化教育不可或缺的工具。多媒体计算机的强大媒体处理功能使现代物理课堂教学又有了新的发展。一、多媒体计算机辅助中学物理教学的优势１、丰富的表现力：运用多媒体技术，可以模拟仿真各类情境，在课堂教学的过程中根据物理学科的特点，针对不同的教学内容，综合运用声音、图像、视频、动画等多媒体手段创设情境，化不可见为可见，化静态为动态，化抽象为直观，化复杂多变为简洁明了，可以最大限度地调动学生的积极性，激发学生的学习兴趣，又能够充分表现教学内容，突出重点、突破难点，引导学生积极探索、主动学习。例如：在制“交变电流”的课件中，矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,切割磁感线产生感应电动势。为了很好的认识这一物理过程,我们可以通过动画,色彩,闪烁和音响等多种技巧的运用,这样不仅可以很好地帮助学生完成从立体图像向剖面图的转移,而且还可以很好地表现线框在旋转过程中,速度矢量与磁感线之间夹角的变化和感应电动势变化的过程,以及两个量变化之间的对应关系,并在屏幕上设计多个窗口,使各个量的变化与线框的转动呈动态展示,这样在学生头脑中就形成了一个很鲜明生动的形象,便于学生在此基础上进行进一步理性思维。又如:在讲解和解答某个问题时(有下题、图),为了对物理过程的分析,可利用简单的动画技术就可以很好地演示整个物理过程,而且我们还可以通过在动画中插入几个控制点,就很容易分析物理过程的各个阶段,这样就能够引导学生重视对物理过程的分析和研究,有利于培养学生正确的物理思想和物理方法。还有船闸的工作过程、发电机与电动机的工作原理、四冲程内燃机的工作过程等都可以用多媒体技术制作很漂亮的课件，帮助学生理解,利于教学.学生不易搞清楚的，若运用了视频或动画手段展示其过程，则可顺利地引导学生突破思维障碍，使原本艰难的教学活动充满了魅力，有效地激发学生的学习兴趣。２、巨大的容量：运用多媒体技术，可以增大课堂教学容量，开拓学生视野，提高教学效率。如：在介绍一个CBVA图一在光滑的水平面上有木块A和B，mA=0.5kg,mB=0.4kg,它们的上表面是粗糙的,今有一小块C，mC=0.1kg以初速度V=10m/s沿两木块上表面滑行，最后停在B上，此时B、C以共同速度V=1.5m/s运动。求：（1）A运动的最大速度VA=?（2）C刚离开A时的速度VC=?公式或定理(牛二定律)时,为了对其深入的理解和运用,我们可利用多媒体技术让学生欣赏伟大的科学家牛顿相关的文字、图片资料或视频剪辑,并结合教学内容进行大量的巩固练习，能促进学生对所学知识的理解、掌握。３、打破单一的教学模式:(1)以教师讲解为主,计算机作辅助演示,加大课堂容量,提高课堂效率。(2)课堂中有利于学生的参与。(3)向学生传授基本的动画技巧由教师描述物理图像或物理过程,学生根据教师的描述以呈现,或对教师提供的原有动画进行修改,培养学生建立物理图像的能力.(４)培养了学生的创造能力及创新思维等。4、有助于理解实验结论：在研究平抛运动的实验中，课本上是依据同时开始做平抛运动的物体和做自由落体运动的物体总是同时落地这一实验现象，得出平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动这一结论的。从现象到结论，不管用什么语言解释，总显得不够实在。若我们用函数编制一个动画，在实验演示以后播放，就可以很清楚、很实在地说明结论。首先重现实验现象，然后，过两个一起下落的小球连一条水平直线，使直线随小球一起下落，并放慢动画速度。这样一来，学生接受结论时就觉得自然、合理。5、良好的交互性：多媒体课件不仅可以在内容的学习使用上提供良好的交互控制，而且运用适当的教学策略，指导学生学习物理，更好地体现出“因材施教”的原则。6、极大的共享性：网络技术的发展，多媒体信息的自由传输，使得教育在全世界的交换、共享成为可能。以网络为载体的多媒体物理课件，使物理教学资源的共享成为可能。由此可见:多媒体课件在教学中的应用，增大了课堂教学的容量，改善了老式教学媒体的表现力和交互性，促进了教学内容、教学方法、教学过程的全面优化，提高了教学效果。二、课件的开发工具和建议纷繁的素材，只有经过精心的加工、整理，才能用于课堂教学。多媒体辅助教学的开展，必须与课件的开发同步进行，而多媒体课件的开发必须由相应的多媒体开发工具来完成。对于多媒体制作的软件常见的有：国外的如Macromedia公司的Authorware、Director、Flash，Microsoft公司Powerpoint、VB，国内的主要有武汉汉声公司的洪图、北大方正公司的方正奥思、金山公司推出的Wps2000等。除此以外，其它的一些软件如：文字处理软件Word、网页制作软件Frontpage、图像处理软件AdobePhotoshop、音频编辑软件SoundForge、视频编辑软件AdobePremiere、三维动画制作软件3DSMax、甚至画图软件、各种计算机语言等等，也是必不可少的。我认为初步尝试开展多媒体教学的老师，最好从微软公司的Powerpoint起步，是由于：（１）该产品所见即所得的操作界面非常友好，完全可视化的操作，适合电脑初学者使用；（２）与该产品相配套的辅导资料（书籍及教学光盘）在市场上随处可见，边学习边实践，初学者也能很快入门，并在短时期内制作出较高质量的课件；（３）该产品功能强大，可以很方便地插入图片、音乐或视频剪辑，并可以通过超级链接实现交互功能，既美化了课件外观，又丰富了课件内容，从而使制作出的课件引人入胜。Authorware是由Macromedia公司开发的基于图形符号的可视化多媒体创作软件，功能比Powerpoint更为强大，且编辑环境较为简单，同时Director也是功能很强大的多媒体创作软件,初学者都可不妨一试。三、多媒体课件的开发过程多媒体课件的开发是开展多媒体辅助教学的基础与核心。多媒体主要是指文字、声音、图像、动画和视频，而多媒体课件可以方便地实现文字、图形、声音、动画及活动影像等多种媒体的互相配合、协调呈现，直接诉诸学生的多种感官，使学生更积极有效的接受知识。文字、图像、声音、动画、视频以及其间的交互控制是构成一个多媒体课件的基本元素，多媒体课件的开发，就是将这些元素有机地组织起来。其开发过程有：１、需求分析（1）使用课件要达到的目的即要通过深入细致的分析，明确以下三个问题①本节教学内容的重点和难点是什么？②哪些问题使用传统的教学方法不能解决？③如何利用多媒体辅助手段突破教学难点？（２）采用何种教学模式即要根据课程内容和特点，确定本节课是以教师的讲解、演示为主还是以学生的自学、练习为主。教学模式对课件的风格和表现形式起着决定性的作用。（３）课件的内容并非所有的教学内容都适合或有必要使用多媒体来表现。多媒体课件的内容既要根据教学需要来决定，还应注意充分发挥计算机的优点，克服传统教学中的不足。具体到教学中，有些实际操作困难、仪器十分贵重或有危险性的实验。如：帕斯卡实验、α粒子轰击金铂实验等，通过视频剪辑或动画模拟，学生很容易看清变化的过程和原理，运用多媒体模拟是很合适的，是传统教学所无法比拟的。可见，利用课件的直观、形象、生动的特点可以帮助学生理解那些枯燥、抽象的知识点，而那些一目了然或用其它教学媒体就能使学生快速掌握的内容，则没有必要制作多媒体课件。（４）教学对象不同年龄段的学生认知结构差别很大，多媒体课件的设计必须与学生的认知特征相适应。初中生逐渐开始由直觉思维向抽象思维过渡，此时，应通过多媒体课件引导学生学习抽象概念，高中生可进一步在课件中加大三维、立体概念，让他们学习用语言符号去解释事物的内在规律，以逐步发展其逻辑思维能力。（５）其它因素如课件的运行环境、设备的配置、素材的获取等问题也应该认真考虑，做到心中有数。２、教学设计这是多媒体课件开发过程中的重要环节，步骤有：（１）对所选教学内容进行深入细致的分析，了解大纲的要求，分析重点、难点，明确在教学过程中使用传统教学方法难以解决的地方在哪儿。（２）对课件进行需求分析，明确应用课件要达到的目标及与之相对应的教学模式（课堂教学型、课外自学型、练习辅导型），并以此为依据大体规划所需的媒体表现形式。（３）更深入地规划课件所涵盖的教学内容，明确课件由哪些板块组成，并确定各板块所涉及的内容，明确整个教学过程在课件各部分中的表现形式。３、编写脚本脚本设计是多媒体课件制作过程中的又一重要环节，它将课件的设计和制作紧密地联系在一起，是课件制作最直接的依据。脚本的设计要按照教学设计的要求，并结合所用软件的特点来进行，要对制作过程进行全面、细致的划分，并以书面形式详细地写出来。即将课件内容进一步细化，具体到每一屏的显示内容、画面设计、表现形式以及按钮的操控等都要一一罗列清楚，使其成为课件制作的精确的“图纸”。为增强课件的感染力和表现力，在编写脚本时，还应注意课件的艺术设计，如：界面色彩的搭配、背景音乐的选择、图文的排版、文本字体字号、图形、图片的过渡效果、视频、动画的显示位置等。课件整体风格的确定和对素材的艺术化处理，会对教学过程产生潜移默化的作用。４、素材的准备（１）、寻找：一些通用的图画、声音、动画等素材库有大量的素材可供我们选择，我们可以实行拿来主义，根据课堂的实际需要选择使用。比如我们在制作课件时，为给学生创造一个良好的学习环境，在课件中就可以准备一段清音乐。这个音乐文件不可能由自己去制作，于是我们就可在光盘上去找一个适合课堂气氛的音乐文件。（２）、改编：能够直接拿来固然好，但直接得到的素材往往并不特别合适，这时我们如果能够加以修改，使之适合自己和课件设计思想，则会取得更好的效果。如我们需要一些图像，就可用扫描仪进行扫描，扫描的图像效果不太好，我们就用画图软件或PHOTOSHOP等软件加以处理。（３）、制作：为了制作完全适合自己的课件，还必须学会制作一些素材。比如：要想制作一小段漂亮的三维动画就可以用3DS、MAX制作出多媒体制作软件能够识别的动画文件。一些背景或图画则可以用画图软件自己制作，再运用PHOTOSHOP等图像处理软件进行加工。恰当地选择多媒体课件的素材，能使课件的表现力更加丰富，有利于最大限度地调动学生的学习积极性。例如：用视频、动画描述生活中不易见到的现象，能引发学生的学习兴趣；图片不但能吸引学生的注意力，还能生动地说明问题；通过语音解说及时对画面进行介绍能帮助学生更好地理解有关内容，合适的背景音乐能够烘托气氛、渲染情绪。５、课件的生成、调试与打包在多媒体开发工具的支持下，按照设计脚本的思路，将准备好的素材有机的组合起来，一个多媒体课件便生成了。为保证课件的正常使用，还需要多次调试，以便能够发现课件在运行当中存在的问题，及时修改。调试完毕后，通常还要将制作好的源文件打包，使之生成为可执行文件。至此，整个课件的制作才算大功告成。课件制作实例：（主要介绍生成过程）Authorware开发课件1、插入Director或3D动画Authorware5.5可直接插入Director或3D动画及SWF文件,并可对它们进行设置。若课件分为几章,每章内容的动态效果都可用Director或3D来完成,故需要在Authorware中插入Director或3D动画.Authorware5.5新增加的支持Director或3D的功能,使之十分方便.具体方法如下:选择标题栏中Insert/mediaDirector或3D/Direct