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试论计算机在物理教学中的优势

为了进一步提高教育、教学质量，深化教育、教学改革，进一步推进电教手段特别是计算机在教学中的应用，提高课堂教学质量与效率，促进教师素质的提高，我们进行了“利用计算机优化物理教学过程”的尝试。在尝试过程中，我们认真分析了教材内容，结合实际的课堂试验，总结得出以下几种情况可以充分发挥计算机在物理课堂教学中的优势。
一、激发学生学习兴趣，寓教于乐

“应试教育”向“素质教育”转化的一个重要方面就是改革课堂教学，搞好课堂教学的一个重环节就是最大限度的集中学生注意力，尽可能地调动学生的各种器官来参加教学并接受所学知识。多媒体计算机使图文、声、像集于一体，使教学内容形象生动，富有感染力，充分地激发学生的学习兴趣。常言道：兴趣是最好的老师，只有有了学习的兴趣，才谈得上学习的积极度性、主动性和创造性。如初二物理教学内容中的“测量”一节内容，是初二学生学习物理的起点，使用传统的“老师讲学生听”的教学方法讲解这节内容时，学生感到枯燥无味，其原因是因为他们实际生活中经常接触到测量，无新鲜感，也就激发不了兴趣，对这方面的知识虽有感性认识，却不能很好的上升到理性思维。而采用多媒体计辅助这节课教学，取得了良好的教学效果。具体设计如下：上课一开始就用多媒体计算

图1
机展出三幅图画，同时在图下标出问题（如图1），学生乐于观察，主动思考，纷纷举手发言。大多数学生认为图甲中帽高比帽边长，图乙中四条边都是直线，图丙中三条直线平行。就在学生沾沾自喜的时候，用多媒体计算机将图甲中的帽高旋90°，在图乙上画上同心圆，在图丙上加上斜线（图2），让学生重新观察，此时学生发现帽高和帽边一样长，原来组成正方形的直线看起来不再是直线，三条平行线现在观察起来不再平行，新奇的现象出乎他们意料之外，使他们兴趣盎然。就在学生露出疑惑神情之时，教师开始讲解：事接判断并不完全可靠，是会产生错觉的，为了提高判断的准确性，就必须借助仪器进行准

图2
实表明，单凭感觉器官直确测量。接着讲科学的测量方法，从感性认识上升到理性，学生注意力都相当集中，情绪高涨，使枯燥的学习变得轻松愉快，大大提高了课堂教学质量与效率，同时培养了学生善于观察、勤于思考、严谨认真的科学态度。
二、丰富感性认识，促进思维发展

人们认识事物的过程遵循从感性到理性、从具体到抽象、从简单到复杂的认识规律，学生接受知识的过程也是一样。但物理学科对理性要求比较高，因此长期以来学生普遍认为物理难学，对物理产生了一种畏惧心理。利用多媒体计算机可以方便地向学生提供充实具体的材料、场景，使学生的探究活动有了实在的物质基础。如初中物理中关于固体压强的变化问题，教师讲得不少，学生还是似懂非懂，中考中错误率相当高。分析其根本原因，主要是因为学生缺少感性认识，头脑中没有相应的物理模型，仅仅是记住了教师分析过的一些结论。通过课堂试验发现，适时切入多媒体计算机分析同一问题，效果大不相同。具体设计如下：用多媒体计算机展示出问题（图3），将a图中长方体切割成高度不变的b
图3

图中形状，对桌面的压强如何变化？接着动态显示切割长方体的过程，分析压强的变化，
图4
同时可将分析结果推广为一切均匀的柱体。（见图４）教学过程中，通过教师有层次、有
目的操作计算机，使学生随着教师提出的问题及计算机中图形的变化去思维，这样克服了学生思维的局限性，学生的发散性思维得到了较好的发展。
三、抽象问题形象化

　　　一些抽象的物理概念和物理规律，在单纯语言讲解的情况下，感性材料不足，教师只能做现象分析，说服力不强，学生感到知识抽象深奥，难以掌握。和种情况下可以通过多媒体把抽象理论和抽象模型具体形象地展示在屏幕上帮助学生理解。如在电磁振荡过程中，ＬＣ回路中通过线圈的电流强度、电容器两极板间的电压、电场能、磁场能都作周期性的变，一般的演示实验只能让学生观察到串联在电路中的电流表指左右摆动，不能观察到电流、电压、电场能、磁场能的具体变化特点及它们之间的关系，利用计算机就可以形象动态地展示出各量的变化过程，使学生看到电流、电压、电场能、磁场能是怎样逐渐变化的。并可以同时用单摆作简谐振动时重力势能和动能的相互转化来类比电磁振荡中电场能和磁场能的相互转化（图５），课后学生反映理解相当透彻，记忆牢靠。
四、模拟中学不可能做的物理实验。
　　物理是以实验为基础的一门学科，许多物理概念规律都建立在实验基础上。中学阶段由于条件的限制，有些规律的探索实验不能重现，这种情况下，可通过计算机模拟实验过程，让学生通过观察到的模拟实验现象，分析得出结论和规律。如a粒子散射实验，可用多媒体计算机展现出整个实验过程，并动态模拟从装有放射性物质钋的铝盒中不断有a粒子发生了较大的偏转，并且有极度少数a粒子偏转角超过９０°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到
１８０°。看过a粒子散射实验的动态模拟过程后，师生再共同分析出现此现象的原因，探索原子结构。这样，学生很容易记下a粒子散射实验装置、过程、现象，深刻理解卢瑟福的原子核式结构理论。
利用计算机辅助物理教学，是一个新的热门课题。如何充分发挥计算机辅助物理教学的优势，还有待于我们进一步的探索。

注：此文获1999年镇江市教育教学论文评比三等奖。