计算机模拟物理实验教学

随着新课改的逐步深入,把现代教育技术引入教学,实现教学手段的现代化,是教学改革的重要内容.物理学是一门以观察和实验为基础的科学,学生对物理知识的学习,虽然是一种特殊的认识活动,但仍要以观察物理现象、进行物理实验作为思维的基础.随着信息技术的飞速发展,计算机模拟实验在教学中逐渐显示出它的实用性和不可替代性,成为物理教学的一个新亮点.

电脑模拟恰好成为常规教学中难以观察的物理现象、难以进行的物理实验的替代者.因为目前中学物理实验教学中的许多实验内容,在中学现有实验条件下根本无法进行,利用计算机模拟物理实验,具有形象、直观、动感逼真等特点,有利于帮助学生对物理问题的理解,以达到由抽象到形象,由微观到宏观的顺利过渡,不仅填补了中学物理实验的空白,优化了教学过程,提高了教学质量和教学效率,更符合当前素质教育的要求,因此有着广泛的发展前景.下面就本人在这方面所作的工作谈几点体会.

首先,要科学准确地再现物理变化规律.

计算机模拟物理实验虽不是真实再现物理规律和物理变化过程,但模拟的全部过程应该是准确的和科学的,这一点至关重要.否则便会在学生的学习中产生误导.为了避免此类现象的发生,教师应首先吃透教材内容,把握物理变化规律,要有严谨的科学态度和过硬娴熟的软件编制技能,做到精益求精,万无一失.一个设计科学编制精巧的教学软件,可以为同学们创造一个效果极佳的物理情境,通过直观演示生动再现物理过程,揭示物理规律从而达到引发学生们的学习动机,激发学生的学习情趣.

其次,要有选择性.

计算机模拟物理实验一定要选择那些现在中学不能实验且抽象微观的实验内容.检测如,那些实验室可实际操作的实验也用计算机模拟那便不是进步,而是倒退了.因此,利用计算机模拟物理实验,应选择那些微观粒子：如电子,质子,a粒子等在电场或磁场中的加速及偏转；核外电子的能级跃迁和原子谱线的对应关系；以及原子核裂变和聚变反应等物质的微观变化.另外,应模拟那些物理现象抽象模糊,物理变化过程不易把握的.如：LC振荡电路中磁场能和电场能的相互转化,及其在转化过程中的振荡电流和极板电量的变化规律；楞次定律中的感应电流的磁场和引起感应电流的磁通量的变化关系；以及凹凸透镜成实像和成虚像时的物与像的连续变化规律等.

第三,要与教学内容教学大纲有机结合.

一个设计合理的计算机教学软件,必须要和教师的教学内容相结合.任何专业和学科都有其教学内容和教学要求,无论采用任何形式组织教学,都必须符合教学计划和教学要求,特别是符合学生的学习要求.因此教师在利用计算机模拟物理实验的教学中,备课内容和方式都要有相应的改变.除按常规要求备课以外,还要花较多的精力备电教,特别是软件的设计,要与教学内容和教学目标相联系,真正做到软件为教学内容怎么写作,为提高课堂效率怎么写作.如果教师在软件设计上偏离了教学内容,那么结果将适得其反.因此,教师除具备驾驭专业的知识能力外,还应具备驾驭电教器材的能力,从软件设计到软件制做以及具体的教学实践等,教师一人都应能独立完成.

第四,对课堂教学中的重点难点有强调和突破作用.

目前在中学的物理课堂教学中还有许多重点难点内容,但缺少最佳的教育手段和教育方法帮助学生去化解去突破,从而浪费了许多学生的时间和教师的精力,造成收效甚微,效率极低.利用计算机模拟物理过程和物理规律可以打破时间、空间的限制,向同学们提供丰富的感知对象,极大地扩大学生的直接经验范围.同时,计算机可利用时空变换,大小变换,虚实变换,快慢变换等手段,明确揭示物理现象的本质和变化规律,可以有效地促进学生的认识活动由感性向理性的飞跃,使教学中的重点难点内容迎刃而解,大幅度地优化了教学过程和教学结果.例如在“运动的合成和分解”这节课中,如何判别哪个物体的运动是合运动,哪个物体的运动是分运动,是这节课中的难点部分.以往的传统教法和教学手段很难一语道破,而利用计算机动画模拟一两个实例,可同时在画面上演示合运动及分运动,则语言难以说清的“合”与“分”的因果关系通过形象直观的模拟演示,无需教师多费口舌,学生自己一看便知.这便是我们所说的形象直观.

因为计算机模拟物理实验教学不受时间、空间、宏观、微观的限制,能对教学重点难点内容有突破作用,并以其直观性、形象性、趣味性等优势,在物理教学工作中已取得了明显的成绩并深受学生的欢迎.因此在教师以后的工作中,应努力培养电教意识.提高电教技能要常规教学与电教手段相结合,针对教材特点设计制做电教软件,从而优化课堂结构,创造物理情境,最大限度地提高教学效率,真正做到计算机模拟物理实验,主题明确,针对性强,科学准确且生动简洁,探索出一条适合中学物理教学的新路子.

物理学是一门理论性、实践性很强的课程,通过教学使学生获得物理方面的基本理论知识和基本技能,培养学生分析问题、解决问题的能力,并为后续课程的学习打好基础.实验是该门课程不可缺少的一个重要环节,通过实验可使抽象的概念形象化,枯燥的内容趣味化,能够收到良好的教学效果,有利于培养学生的学习兴趣,提高其创新能力和实践动手能力.因此,教师在教学中应努力培养电教意识,提高电教技能,针对教材特点和教学内容制作电教软件,从而优化课堂结构,创造物理情境,极大限度地提高教学效率.