巧用多媒体(硬件)设备优化实验设计

多媒体教学已经是一种常用的教学方式.然而,在实验教学中,多媒体硬件设备却还另有妙用.

1巧用摄像头,展示实验现象

教学中,有些演示实验的现象需要在特殊的视角观察,学生对新奇的实验现象也充满好奇,跃跃欲试.但教师往往只能请少数学生代表上台观察,以作确证,或者向大家描述.大部分学生无法直接参与实验,个别学生甚至因教师没有叫自己上台观察而生产消极情绪,实验效果大打折扣.利用摄像头,则可以轻松解决这一困难.例如,在光的折射的引入教学中有一个常用的演示实验:在杯底一侧放一枚硬币或画一条鱼,调整视角使眼睛刚好看不到硬币(鱼),这时向杯中倒入适量的水,又能看到硬币(鱼)了.再如,在装水的玻璃杯中放入一枚硬币,从杯侧的某个角度观察,可以看到“三枚硬币”.这些实验,如果用摄像头,则可以将现象清晰地呈现到大屏幕上,使每个学生都能观察到,实验效果自然令人满意.值得一提的是,书写投影仪的摄像头往往不能灵活调节,使用不太方便,但现在手机的摄像功能一般都不错,只需要用手机自带的连线即可方便地与计算机连接,即使用来拍摄电流表、电压表、弹簧秤等的示数,也都能胜任.过去只能由个别学生代表上台读数,现在变成了全班学生都可以读数,有效地调动了全体学生的学习积极性.教学实践表明,这些创新的教学手段对激发学生的学习兴趣,也往往作用不小.

2妙用摄像头,巧做运动的相对性实验

理解运动的相对性是教学的重点又是难点,教学中教师通常要做许多实验并播放一些典型的视频.但在教室内实验有时难以让学生产生身临其境的感觉,拍摄的视频有时难以与当时发生的事实直接印证,一直以来是一个遗憾.但运用摄像头,则可以较好地解决这个问题,使教学效果再进一步.例如,“哪一列火车动了?” 是运动的相对性教学中的一段经典录像,教师利用手机的摄像功能,进行了现场录制.教师找来两列玩具火车并列放置,将手机固定在一列火车甲上并对侧面的另一列火车乙摄像.先使乙火车向前运动,同步播放到大屏幕上的画面中观察到是乙火车在向前运动;再使乙火车不动,而便捆绑有手机的甲火车向后运动,同步播放到大屏幕上的画面跟第一次的一模一样.由此,学生展开了热烈的讨论,现场录像有效地启发了学生的思维,引起了学生深入的思考,起到了不一样的效果!在后续教学中,教师又要求学生设计方案,使两列火车同时运动,但仍拍摄到相同的录像,在学生讨论的基础上,教师使用刚才的实验器材现场验证,使学生的正确思维得到了有效巩固,教学难点一举突破!尤其是当教师现场模拟出“孙悟空腾云驾雾”的视频时,教室内的气氛热烈到顶点. 一只手机,不仅有效地突破了运动的相对性的教学难点,还极大地激发了学生的学习积极性.

3巧用妙用多媒体设备,将光的反射实验搬上屏幕

探究光的反射定律是学生实验,教师也可以将其“搬”到屏幕上进行.上网下载一个黑白图案的量角器,投影到屏幕上,再将一小块平面镜粘到“7”字形的铁片上;把一小块磁铁放在屏幕的反面,吸住铁片,将其固定在屏幕上;实验时激光笔也可以用磁铁固定在屏幕上.如此可以做成一个很大的实验器具.因为大,故实验现象十分明显,每一个学生都能清楚地观察到;而创新的实验方法也吸引了学生的注意力,给学生留下深刻的印象.在没有足够的实验器材进行学生实验时,这种实验方法是一个不错的选择.

4妙用多媒体设备,进行镜面反射与漫反射实验

在光的反射教学中,理解镜面反射和漫反射均遵守光的反射定律是一个难点.利用多媒体设备设计镜面反射与漫反射实验是突破这一难点的有效手段.方法如下:

利用PowerPoint制作一张全黑的幻灯片,在该幻灯片中间制作六个等距的白色小正方形,排成一条直线,并合理设置其间距.这一步骤的目的是利用数字投影机形成六个小光束投射到屏幕上,起到等效于平行光源的作用.再取一张足够长宽的铝箔(一般化学实验室都有),将铝箔压平,当成平面镜,放到屏幕上的小正方形投影下,调整铝箔的角度,使反射光刚好沿着屏幕向上投射,此时就可以在屏幕上看到排列整齐的六条反射光束,这就是镜面反射.再将铝箔弯曲成波浪形,放到六个小正方形投影下,调整好角度,使反射光束在屏幕上留下光迹,即可见反射光束不再平行,而是向着不同的角度.若改变铝箔弯曲的形状,可以看到投射在屏幕上的反射光束也随之改变并射向各个方向.由此,学生非常清楚地观察到镜面反射与漫反射典型的现象区别——镜面反射时反射光路是有规律的而漫反射时反射光是射向四面八方、没有规律的.明显的现象对比也就使学生很容易地领悟到造成镜面反射与漫反射的根本原因——是由于反射面的光滑、粗糙不同造成的.进一步引导学生的思维,拿一块小平面镜顺着铝箔弯曲的方向放置,反射相应光束,即可顺利帮助学生建立起准确模型——认识到漫反射时某(每)一条光线也遵守反射定律.

本实验设计的巧妙之处是将物体粗糙不平的表面放大,通过几条反射光束,使现象更清晰、明显,便于学生观察.实验中的反射光路尤其是弯曲铝箔的反射光路给学生留下了深刻的印象,课堂上响起了“哇!哇——”的惊讶而又兴奋的声音.此时用小平面镜帮助学生进一步建模,学生观察到小平面镜的反射光路与原先部位的反射光路完全一致时,难点顺利突破.有些教师用在墙上挂镜子,再用手电筒光照射的方式进行实验,效果并不理想.一方面此实验需要完全遮光的教室(实验室)才能使现象明显;另一方面也不利于学生抽象建模,部分学生难以突破漫反射时某(每)一条光线也遵守光的反射定律的难点.也有学校有专用的镜面反射与漫反射的实验器具,但终究不如象这样整合到PPT中紧凑、方便.在本实验的基础上,还可以进一步将平面镜放在屏幕上一个字的位置上,此时许多学生发现原先看到的字看不见了.再让学生解释所见现象便恰到好处,教学过程是行云流水,一气呵成.

利用多媒体进行物理实验教学,不但为教和学增添了信息的传输和接收通道,而且为教学创设了良好的情境,师生们置身于“情”、“景”中,以“物”思“理”,又以“理”认“物”.但教师通常关注的是多媒体软件的应用,如组织多媒体信息,形成合理的教学结构,以实现教学优化;如应用多媒体展示课堂实验无法演示的宏观的、微观的、极快的、极慢的物理过程,以突破时间以及空间的束缚,进行逼真的模拟等,而将多媒体硬件整合到实验教学中,由于应用范围不是很广,同行们往往不太重视.不过,在以上的几个事例中,由于将多媒体硬件引入了实验教学,却使实验效果得到了进一步优化,为整个课堂教学增色不少.尤其是在“世界是运动的”一课教学中,当教师最后将明明是不同运动方式(甲火车静止而乙火车运动、乙火车静止而甲火车运动……)却拍摄到了同一种录像(代表观察者眼睛看到的)呈现给学生时,所有听课的老师都能感受到这对学生的思维带来的冲击,运动的相对性,原本似乎是抽象的、模糊的,但因为亲身经历拍摄过程的这几段录像,从此变得形象、清晰起来.期待同仁们进一步挖掘多媒体教学的新方式,使实验教学,也使多媒体教学更精彩.

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