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淺談MCAI與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文
1MCAI應(yīng)用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)
1.1改變實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)興趣。以前缺乏現(xiàn)代氣息的物理實(shí)驗(yàn)氛圍影響了學(xué)生做好大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的興趣和積極性，現(xiàn)在基于MCAI的大學(xué)物理虛擬實(shí)驗(yàn)課件安裝在現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)室機(jī)房，與電腦一起成長(zhǎng)的90后大學(xué)生當(dāng)然感覺(jué)親切，這樣可極大調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的主觀能動(dòng)性。利用大學(xué)物理虛擬實(shí)驗(yàn)課件這種現(xiàn)代化教學(xué)平臺(tái)，教師也可很好地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，虛擬實(shí)驗(yàn)課件可從實(shí)驗(yàn)理論、內(nèi)容安排、實(shí)驗(yàn)技巧等方面進(jìn)行充分設(shè)計(jì)，有機(jī)整合，再加上教師自己多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，充分利用實(shí)驗(yàn)課件的優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)及其物理理論的認(rèn)識(shí)。
1.2實(shí)驗(yàn)課件適時(shí)性、重復(fù)性好，便于學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。利用基于MCAI的大學(xué)物理虛擬實(shí)驗(yàn)課件學(xué)生可以很好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)工作，實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)是學(xué)生做好物理實(shí)驗(yàn)的重要前提，可幫助學(xué)生熟悉本次實(shí)驗(yàn)所涉及的理論知識(shí)，弄清實(shí)驗(yàn)原理，了解所用的實(shí)驗(yàn)儀器，利用動(dòng)畫(huà)技術(shù)預(yù)習(xí)它們的結(jié)構(gòu)和使用方法，尤其是對(duì)那些復(fù)雜實(shí)驗(yàn)儀器的詳細(xì)解剖，預(yù)計(jì)可能在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，學(xué)生就可以在實(shí)驗(yàn)前對(duì)本次實(shí)驗(yàn)有個(gè)全面了解，在以后進(jìn)行的真實(shí)操作中就會(huì)順利許多，減少操作失誤，也保護(hù)了儀器�？朔艘郧皩�(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)只能通過(guò)枯燥地看實(shí)驗(yàn)紙質(zhì)教材來(lái)完成，課本上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容抽象、難懂，學(xué)生昏昏欲睡。學(xué)生在真實(shí)儀器上操作完實(shí)驗(yàn)后，課后也可利用實(shí)驗(yàn)課件很好地復(fù)習(xí)，通過(guò)多次改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)，來(lái)更好地理解實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)，從而歸納、梳理實(shí)驗(yàn)室及課堂上面所學(xué)的物理知識(shí)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)之目的。
1.3MCAI模擬仿真實(shí)驗(yàn)。生活中太多物理現(xiàn)象的變化都是瞬間變化的，轉(zhuǎn)瞬即逝，利用課堂上面普通的演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生肉眼很難觀察到其變化，但是利用電腦多媒體技術(shù)可輕松重復(fù)模擬，可以方便調(diào)節(jié)變化的快慢及細(xì)節(jié)的放大縮小，更可以重復(fù)地多角度觀看，這樣學(xué)生樂(lè)于學(xué)也樂(lè)于思。還有一些突變的物理過(guò)程，以及一些微觀的物理變化現(xiàn)象，根本就無(wú)法用演示實(shí)驗(yàn)方法來(lái)觀察討論，解決這樣的問(wèn)題，MCAI的優(yōu)勢(shì)就很明顯了，利用強(qiáng)大的電腦技術(shù)來(lái)模擬仿真這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，把那些晦澀難懂物理模型在電腦上面轉(zhuǎn)換為可視可聽(tīng)的動(dòng)畫(huà)影像，恰當(dāng)?shù)財(cái)?shù)學(xué)建模，電腦上輸入不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)，通過(guò)運(yùn)算模擬，物理過(guò)程中各個(gè)量的變化情況就可直觀地用圖形表現(xiàn)出來(lái)，便于充分展示這些物理過(guò)程的內(nèi)涵，直觀的模擬仿真使得學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)得到了升華，也能更好地理解物理規(guī)律。
1.4減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備資金投資、豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。物理實(shí)驗(yàn)儀器中，有的相當(dāng)昂貴，有的十分易損，利用數(shù)學(xué)建模，編寫(xiě)程序，就可用MCAI來(lái)模擬完成那些需要高端設(shè)備儀器才能完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也能夠完成那些需要大筆耗材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這樣可以很好地降低做實(shí)驗(yàn)成本，克服設(shè)備不足的難題。并且實(shí)驗(yàn)課件操作起來(lái)安全，更加不會(huì)有損壞儀器的可能，便于學(xué)生大膽嘗試，勇于實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
2MCAI應(yīng)用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾點(diǎn)思考
2.1教學(xué)中要妥善處理好實(shí)訓(xùn)與虛擬的關(guān)系。因?yàn)閿?shù)學(xué)模型的關(guān)系，模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程的課件一般比較理想化，對(duì)操作中的一些細(xì)節(jié)缺乏模擬，特別是不好模擬人為因素導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)誤差，這樣不利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，另外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集也具有統(tǒng)一性。所以物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)以真實(shí)實(shí)驗(yàn)為最終依托，實(shí)驗(yàn)課件只是手段，合理利用二者才可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，必須根據(jù)實(shí)際內(nèi)容采取多種教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生在電腦上利用實(shí)驗(yàn)課件反復(fù)模擬，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的理解，初步熟悉實(shí)驗(yàn)儀器的構(gòu)造和使用，然后轉(zhuǎn)戰(zhàn)到真實(shí)儀器上實(shí)際操作，這樣盲目性、出錯(cuò)率都會(huì)大大降低，提高了教學(xué)效果，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康�。況且有些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目操作不太復(fù)雜，就不必利用MCAI,學(xué)生直接在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室完成，這樣不但提高了動(dòng)手能力，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)直觀的感受樂(lè)趣也存于學(xué)生心中，是虛擬實(shí)驗(yàn)課件不能代替的。
2.2在物理實(shí)驗(yàn)中不難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，但其局限性在于可能削弱學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)處理基本方法掌握，鑒于數(shù)據(jù)處理能力是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?gòu)成的主要組成要素，在設(shè)計(jì)課件數(shù)據(jù)處理模塊時(shí)，應(yīng)側(cè)重于快速準(zhǔn)確地處理那些冗繁的純數(shù)學(xué)運(yùn)算問(wèn)題，而對(duì)那些需要應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理基本方法的問(wèn)題時(shí)，還是應(yīng)該學(xué)生自己動(dòng)手處理。
2.3教師的觀念和方法對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件的處理直接影響到教學(xué)的質(zhì)量，關(guān)系到學(xué)生的創(chuàng)造力的培養(yǎng)和發(fā)展。因此，教師還必須不斷學(xué)習(xí)現(xiàn)代教育理念，實(shí)現(xiàn)MCAI與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的高度整合。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和其他教學(xué)一樣，都是一種復(fù)雜的系統(tǒng)工程，教師不僅教給學(xué)生知識(shí)，還要與學(xué)生有思想人文的交流，光有MCAI是無(wú)法做到的。教師應(yīng)注重研究如何在遵循主體感知特點(diǎn)的前提下，更好地運(yùn)用媒體，以利于師生之間情感流動(dòng)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)。
3小結(jié)
在多媒體物理實(shí)驗(yàn)課件的制作和教學(xué)中，應(yīng)遵從思想性原則、客觀性原則、整體性原則、發(fā)展性原則、最優(yōu)性原則。根據(jù)實(shí)際教學(xué)要求，合理編排教學(xué)內(nèi)容，做到重難點(diǎn)突出。教師還是要發(fā)揮主導(dǎo)作用，MCAI只是輔助教師完成教學(xué)任務(wù)的現(xiàn)代化工具，物理實(shí)驗(yàn)課件是為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)的，并非使用越多越好，合理使用MCAI，才能提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。
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