首页 -> 2006年第11期
浅谈利用计算机辅助物理教学
作者：潘其国
1．利用动态演示，揭示抽象的物理概念和规律
中学物理有许多抽象的物理概念和规律，如电场、布朗运动、交流电及其变化规律等。在进行这些知识教学时，由于学生头脑中缺乏感性的素材，教师通常利用模型加上生动的比喻进行反复讲解、强调，效果仍不显著。但是，如果采用计算机辅助教学，可将抽象的知识分层次、形象地展示在学生面前，其效果就不一样了。例如对布朗运动的教学，可先用计算机模拟出悬浮微粒的运动情况，再通过局部放大的方法展示微粒在大量分子无规则运动的撞击下运动的成因，使学生清楚直观地观察到悬浮微粒的运动，并不是分子的运动；而分子的运动是靠悬浮微粒的运动反映出来的，显现了布朗运动的实质。
2．运用科学的动态模拟增强感性认识，以化解复杂的物理过程
对于物理教学中常见的复杂的动态过程，特别是对学生缺乏感性认识的动态过程，如果在教学过程中不能为学生提供必要的感性材料背景，就会使学生对知识的理解或问题的分析，感到过于抽象而无法接受。这就需要教师利用有效的教学手段帮助学生通过对各种具体特殊的过程进行观察、分析、比较。在丰富学生感性认识的同时，通过比较、分析，抽象概括出一般性的过程特点，从而抓住问题的本质特征。例如对于在一条直线上沿相反方向传播的两列波相遇后叠加、干涉的情况，学生在生活中没见过，而这个实验又不容易做成功，即使做成功了，又由于过程转瞬消失，使学生头脑得不到清晰的印象。运用计算机模拟波的叠加，采用多次重复、定格的方式，使两个脉冲在相遇这一情景处的叠加情况充分展现，便于学生观察波的叠加的位移与两个单脉冲的位移的关系。当“波的叠加”的这些概念弄清楚后，再利用计算机模拟两列正弦波的叠加情景。通过改变两列正弦波的频率、振幅，使它们在不同条件下多次进行叠加，让学生亲自目睹频率、振幅在叠加效果中所起的作用。这样既可以为学生正确认识什么是干涉现象，提供了观察、分析、比较的对象。同时，也为学生理解波的干涉的条件丰富了感性认识。在此基础上，我们再引导学生由形象的认识过渡到抽象的思维，学生也就不会再有“难以想象”的感觉了。
3．科学模似实验过程，突破教学难点
利用计算机的动态模拟功能，可将抽象的物理知识，加以科学的形象化。这不仅能帮助学生建立物理图景，也有利于学生对知识内容的理解和记忆，同时还能有效地激发学生学习物理的兴趣，这是传统教学无法比拟的。近代物理知识部分在中学物理中占的比例较少．也不是教学的重点，且受实验条件的限制，学生因不能进行直接的观察而缺乏感性认识，加之经典物理学的分析、思维方法，在学生头脑中已根深蒂固，因此，使这部分内容构成了教学中的难点。采用计算机辅助教学，可以科学地模拟实验过程，就能有效地突破教学难点。如在讲解光的波粒二象性时，可利用计算机模拟光的单缝衍射实验，用一个小亮点表示光子，让一束光通过单窄缝，通过计算机的动态模拟，可看到条纹图样由模糊变得越来越清晰，使学生知道条纹是大量光子逐渐积累起来的结果。同时利用定格、重复等操作，可使学生看到少量光子在光屏上的出现是随机的、无规则的，但随着光子数量的增多，屏幕上的亮点逐渐地呈现出有规律起来，从而使学生看到随着大量光子的积累过程在光屏上出现越来越清晰的衍射条纹。由此使学生认识到：单个光子的行为是无规则的，表现为粒子性，而大量光子行为的积累效果，则显现出一定的规律性，表现为波动性。
总之，计算机能科学、生动、直观地展示出教师用语言、图像很难表达清楚的物理问题的情景或动态过程。利用计算机辅助教学既可以为学生提供生动逼真的物理情景，典型灵活的物理问题和及时、准确的评价信息，又能激发学生学习物理的兴趣，大大提高了教学信息的传输，增大教学的信息和密度，从而达到减轻教师在课堂教学过程中的劳动强度，提高教学效率，达到教育教学的目的。
(作者单位：凭祥市高级中学，广西凭祥，532600)
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
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