(二)用科學的動態模擬,幫助學生加深對複雜物理過程的理解
對於物理教學中常見的複雜的動態過程,特別是對學生缺乏感性認識的動態過程,如果在教學過程中不能為學生提供必要的感性材料背景,就會使學生對知識的理解或問題的分析感到過於抽象而無法接受。這就需要教師利用有效的教學手段幫助學生通過對各種具體特殊的過程進行觀察、分析、比較。在豐富學生感性認識的同時,通過比較、分析,抽象概括出一般性的過程特點,從而抓住問題的本質特征。
如對於在一條直線上沿相反方向傳播的兩列波相遇後疊加、幹涉的情況。學生在生活中沒見過,而這個實驗又很不容易做成功。即使做成功了,又由於過程轉瞬消失,使學生頭腦得不到清晰的印象。過去基本上靠教師畫圖講解。若要講清全過程需要畫多個圖,而學生看不到動態過程,教學中隻是讓學生死記結論。
用計算機模擬波的疊加,如圖23所示,左右各有一個單脈衝向相反方向傳播,當兩個脈衝相遇時,用定格的方法讓學生注意將有什麼變化?再采用多次動重複、定格的方式,使兩個脈衝在相遇這一情景處的疊加情況充分展現,如圖24所示,並提醒學生注意觀察波的疊加的位移與兩個單脈衝的位移的關係。用動態的方式重做一遍,並提醒學生注意觀察兩個脈衝在疊加的過程中,是否互相影響?疊加後兩個單脈衝是否有所改變?當波的疊加的這些概念弄清楚後,再利用計算機模擬兩列正弦波的疊加情景。通過改變兩列正弦波的頻率、振幅,使它們在不同條件下,多次進行疊加,使學生親自目睹頻率、振幅在疊加效果中所起的作用。這樣既可以為學生正確認識什麼是幹涉現象,提供了觀察、分析、比較的對象,同時,也為學生理解波的幹涉的條件豐富了感性認識。
通過這樣的教學過程的設計,采用計算機輔助的手段,可使學生對波的疊加的全過程及疊加後的最終結果有一個形象、生動的感性認識,在此基礎上,我們再引導學生由形象的認識過渡到抽象的思維,學生也就不會再有“難以想象”的感覺了。總之利用計算機輔助教學可突破難點,具有生動、形象、課堂密度大、教學效率高,易於激發學生興趣等優點。
(三)模擬實驗室無法完成的實驗
利用計算機的動態模擬功能,可將抽象的物理知識,加以科學的形象化。這不僅能幫助學生建立物理圖景,也有利於學生對知識內容的理解和記憶,同時還能有效地激發學生學習物理的興趣,這是傳統教學無法比擬的。近代物理知識部分在中學物理中占的比例較少,也不是教學的重點,且受實驗條件的限製,學生因不能進行直接的觀察缺乏感性認識,同時經典物理學的分析、思維方法,在學生頭腦中已根深蒂固,因此,使這部分內容構成了教學中的難點。采用計算機輔助教學,可科學地模擬實驗過程,有效地突破教學難點。如在講解光的波粒二象性時,可利用計算機模擬光的單縫衍射實驗,用一個小亮點表示光子,讓一束光通過單窄縫,通過計算機的動態模擬,可看到條紋圖樣由模糊變得越來越清晰。如圖25所示,條紋是這大量光子逐漸積累起來的結果。實驗全部完成後,再對光屏上的結果進行剖析。如圖26所示,先多次讓四個光子通過單窄縫打到光屏上,不做記錄(即光亮點在畫麵上稍示即失),可看到四個光子在光屏上的位置是任意的,無規律的,再多次定格。將每一次四個光子的位置在光屏上做記錄(在屏幕上保留其影象即亮點)。看到少量光子在光屏上的出現是隨機的,無規則的。但隨著光子數量的增多,屏幕上