第一节  中学物理教学手段

一、中学物理传统教学手段

教学手段的发展是随着科学技术和教育的发展而发展的，在比较长的历史时期里，传统教学手段主要是指粉笔、黑板、教材、挂图模型等直观教具和教师的语言等。这些传统的教学手段在教育的漫长历史过程中发挥过重要的作用，并且在今后很长的时间内将继续发挥重要作用。

语言是最基本、历史最悠久、也是应用最普遍的一种传统教学手段。它具有如下优点：

其一，简便。不需要任何身体以外的物质协助，只要师生双方文化背景相同，生理健康，即可利用。其二，丰富。随着新的语言符号不断产生，所能表达的范围变的越来越广，传播的意义很丰富。其三，快捷并同时获得反馈。在一方发出声音信号后，对方能迅速接收到声音信号并及时反馈，传递方能马上取得反馈信息，从而调整接下来的信息输出。

言语传播也有很大的局限性：声音信号既不能远传，又不能保留。为了弥补这种缺陷，人类先发明结绳记事和绘画，后又发展到象形文字和拼音文字。为了方便书写和传播，又先后诞生了造纸术和印刷术。文字体系的形成和印刷书籍的传播，为文教事业的发展创造了极其有利的条件。文字教材有以下特点：其一，长久贮存。它能超越时间限制，把教学信息长久地贮存起来，供当时和后世的人们学习，从而克服了言语信号瞬息即逝的弊端。其二，广泛传播。能超越空间限制，把教学信息广泛地传播开去，供遍及各地的人们学习，从而克服了面对面口授的学生数量限制。其三，便于自学。能根据个人需要，通过阅读来掌握知识，学生具有一定的自主性，从而摆脱了被动听讲的服从性。其四，形象性差。教科书主要以抽象概念反映客观事物和过程，具体、生动地描述不可能很多、很形象，所以与学生对客体的实际感受有一定距离。

以语言和文字传递教学信息偏于抽象化、概念化。为了克服纯语词手段的这一弊病，人们在教学中采用了大量直观的教具辅助语词教学。比如，裴斯塔罗齐的“算术箱”和夸美纽斯的《世界图解》是历史上应用教具的典型例子。在日常教学中的粉笔、黑板、算盘、挂图、模型、标本等都属于直观教具。在中学物理教学中直观教具仍被广泛地使用，比如特制的演示用电流表、电压表、万用表和四冲程活塞汽缸模型等等。直观教具能为学生提供具体、形象的感性材料，有助于激发学习兴趣和理解掌握知识。

二、中学物理现代化教学手段

现代化教学手段是与传统教学手段相对而言的，主要指视听教学媒体和多媒体网络教学媒体。现代教学手段的发展和应用为中学物理教学手段充实了新的内容，带来了新的教学模式。现代化教学设备的原理和结构各不相同，所记录、存贮、传递和再现的信息内容也是多种多样，然而它们都有一个共同的特点就是能使师生的感官得到延伸，能将课堂教学空间扩大，使在课堂上传递的知识信息更加丰富、生动。在物理教学中常应用的各类现代化教学设备及其特性如下：

视听教学媒体一般指光学投影设备和音像媒体，如收音、录音、投影、幻灯、电影、电视、录像、LD、CD、VCD、DVD、等电子媒体及计算机。这些媒体承载音频和视频信号，在对实物或语言进行选择、加工、复制和储存后，通过重放来传递教学所需的声音和图像信息。由于它传播的信息形象逼真，突出表现事物的主要局部特征，直接刺激学生的视听器官，且常以视听两个通道同时传递信息，因此，被称作视听媒体。视听媒体的特点是：1.扩大性。如果利用有线或无线广播、电视，特别是卫星转播电视上课，一个教师可以“面对”无数学生上课，可以使不同地方的不同学生接受同一内容的学习。2.延伸性。麦克卢汉说过：“媒体是人体器官的延伸。”利用视听媒体我们可以听到或看到自然状态下听不到的声音和看不到的图像，比如将用天文望远镜观测到的天体运动和用电子显微镜观测的布朗运动经信号转换和处理后记录在磁带上通过图像和电视在课堂上重放，就能使学生的视觉延伸到宏观和微观领域，使缓慢的布朗运动在短时间内就展现出来。3.形象性和抽象性的结合。用幻灯、投影、影视等图像符号去表现教学内容，形象、生动，它能够胜任许多板书、板画难于胜任的任务，而且可以长期保存，重复使用，用它来揭示一些复杂的图像、历史资料和其他物理真实现象的图片是很优越的，在制作软件时如果加上一些特技的手段可以使图产生形变化，产生动态感，可更好地引导学生观察、提高学生的学习兴趣。比如用影视动画说明电磁感应的过程、机械波的形成或者是简谐振动过程中速度、加速度、合力的大小和方向。但视听媒体也有一定的抽象性，在生动、直观的演示之后，详细的图解、文字说明就具有抽象性，形象与抽象的合理结合能轻松解决教师难说清、学生难理解的教学重点难点。4.即时性和重复性的结合。无线广播和电视与面对面的信息沟通一样，具有传播的即时性。而大多数视听媒体都能重放，具有重复使用的功能。使用现代多媒体教学手段还可以强化教学信息。激发学生的兴趣，培养学生主动寻找并观察周围物理现象的良好习惯，可以创设教学情境。如在高中物理上讲“滑动变阻器”时，可以事先为学生播放一段在晚会上或一些舞会上的录像情况，让学生在轻松愉快的音乐声中观察到会场上灯光的强弱变化，并在最后出现字幕：灯光为什么会发生强弱变化？这时学生注意力十分集中，通过短短的几分钟，教师就将全班学生带入了课堂教学情境中，提高教学效率。

多媒体网络教学媒体是一种全新的媒体。它具有以下特性：1.集成性。多媒体的数字化技术不仅把幻灯、投影、录音、电影、电视等多种媒体功能集于一身，而且使文本、图形、图像、声音、动画、影像等时空元素通过对象链接与嵌入OLE（Object Linking [and] Embedding）技术融于一体。在电视这种媒体中，声音与图像的频谱是分开的，记录的磁迹是各自独立的，不能通过图像来控制声音，也不能通过声音来控制图像。在多媒体电脑中，可通过热区、热字、热对象、图标、向导、模板、搜索器等多种界面交互方式，实现各种媒体单元的可视化与任意链接和控制。2.非线性。以往的书籍、幻灯、投影、录音、电影电视等媒体，其知识信息单元往往是事先编制好的、封闭的、固化的、连续的、线形排列的；传播时只能按预定顺序单向传输；媒体只能作为信息源（信息的提供者），不能理解和接收学生的反馈信息。多媒体计算机网络中的知识信息单元不是线性排列的，而是由节点和链组成的非线形网状结构。学习者可根据自己的学习需要和能力选择下一步的学习去向，而不必与他人相同。3.交互性。在多媒体计算机与人之间的信息传播中，可以通过人机对话进行双向乃至多向的信息交互；传播者与受播者的角色具有可随机互换性。计算机可扮演多种角色，可作为学生的“导师”，对学生的学习提供智能辅导；可作为学生的“同学”，进行协作学习或竞争学习；可作为学习工具，听从学生指挥，完成某一学习任务。

现代化教学手段的发展和应用，扩大了教育信息，为学生提供了丰富的感性材料。在中学物理教学中，有利于激发学生兴趣，提高教学效率，促进学生学习能力的发展提高。在利用现代化教学手段时，要从地区、学校、教师和学生的实际情况出发，并考虑成本、优越性等各方面的因素，使现代化教学手段和传统的手段相结合，提高教学质量。

三、中学物理教学手段的比较与应用

    随着教育技术的发展，在中学物理教学中使用的教学手段也越来越丰富，常用的教学手段就有以下多种。

1.印刷材料。通常包括课程标准、物理教科书、及各种参考资料，它们是学生获得物理教学信息的主要来源。这些印刷材料用文字详尽阐明具体或抽象的物理内容；通过科学的安排，既可以作为课堂用教科书也适应于自学者；携带方便，可以随时翻阅，帮助学生理解教师课堂讲授的内容；其造价低廉，便于大批量生产。因此，印刷材料在物理教学中的地位是不可取代的。

2.图片。包括物理教学中的电路图、光路图、各种原理图等挂图、图表，也可以是照片，如自由落体运动和抛体运动的闪光照片等。图片能在自然光下长久地静态放大呈现物理教学信息，有利于教师的讲授和学生的观察分析；能简捷地显示出复杂物理现象的本质；其制作和使用都很便捷。

3.黑板。黑板是物理教学中讲授最主要的辅助工具。在我国集中教学的方式下，黑板的利用率很高，它可以根据教学的需要，随时呈现有关的物理概念、定理、公式推导或练习；黑板非常经济实用，除了粉笔和板擦外，不需要其它的开支。但黑板只能作临时性的信息现示，不能长久保存；由于黑板面积有限，呈现的内容也就有限；另外板书书写也会占去不少的课堂教学时间。

4.实物和模型。在物理教学中采用的实物多属自然状态或生活中的实物，以支持学生理解某些物理知识。但当事物难以得到或不易观察时，如分子结构、行星模型等就要采用模型。在物理教学中还采用模型以突出主要因素，此时模型又成为一种理想化的方法，如单摆、刚体等等。在物理教学中由于观察和实验的存在，实物和模型的作用不象在生物、医学等学科中显得那么重要。

5.幻灯和投影。幻灯和投影是在物理教学中广泛使用的现代教学手段。它们不仅能提供简明的物理原理图，而且能出色地做出色彩鲜明而真实的图像，如展现人造卫星、航天飞机、蘑菇云等，其视觉效果好，映出的画面大而清晰，有利于表现事物的细部，能适应较大的班级教学；幻灯和投影教学可以根据物理内容的特点和学生的接受情况，随时控制放映时间、节奏和次数；幻灯片在放映时需要改变教室的亮度和教师的位置，影响到学生做笔记和教师的讲课习惯。投影在使用时室内不用遮光，在放映时师生都可以书写、阅读、甚至做物理实验；教师在教学中可以象使用黑板一样，在透明胶片上写字或画图，可以将胶片上的内容作为永久性的东西保存下来，也可以擦去再写；反射式投影器上还能放大显示一些实物或模具；投影器能在离银幕很短的距离内放映出大而清晰的图像；与幻灯相比，其操作更简便，投影片也更易于制作。

6.电视和录像

电视可以真实地再现各种动态的事物，并伴随与该事物相应的音响，为学习者提供极其生动、具体的事物形象，如摩擦力在生活和社会中的作用、杠杆在生活中的应用、雷鸣电闪、原子弹爆炸和海市蜃楼等等；还能利用特技摄影，使事物的自然动态变为快速活动或慢速活动，既可在有限的时间内看到很长一段时间里发生的事情如布朗运动，又可在较长时间内观察稍纵即逝的物理现象；与电子显微镜配合使用，能拍到肉眼无法看到的微观世界，与天文望远镜配合使用，能将浩瀚宇宙尽收眼底；还可借助电视动画制作，将复杂的物理内容形式简明地表现出来，如原子的模型，分子的运动、核裂变和核聚变的过程等等；电视教材一旦制作完成便可重复使用，也能大量复制，还可通过闭路电视系统或无线发射进行大面积或远距离教学。

7.多媒体计算机

多媒体计算机是目前物理教学中最活跃、最具发展潜力的因素。80年代中期计算机辅助教学（CAI）开始被运用到物理教学中，主要是作为集中教学的补充。它提供了“个别化教学”的情景，学生可以自己选择要学的物理内容和学习进度，计算机能根据学习者的学习进度和知识水平提供最适合的学习程序。当学习者在物理学习中遇到困难时，计算机能根据情况给予提示或提供更详细的例证，以帮助学习者理解有关的物理内容。另外，计算机的巨大存储空间可以为学习者提供各种各样的物理知识和参考资料，也可以为学习者巩固已有物理知识或为提高学生解决问题的能力提供大量的练习，通过及时反馈，学习者可以诊断自己在物理学习中存在的问题。计算机可以将物理教学中的一些比较抽象的内容，如电场和磁场、原子结构等模拟出来，还能模拟许多物理实验，如抛体运动、光电效应等等。学习者还可以在虚拟实验室中选择、操作物理实验仪器，也可以输入各种参数模拟或验证自己要做的实验，因此对提高学习者的物理实验能力有很好的辅助作用。

90年代以来，多媒体技术、网络技术和通信技术的发展，使计算机在物理教学中的应用也达到一个新的水平。它打破了物理课堂和真实世界的界限，利用网络，学习者可以发现原始的资料和第一手的物理信息；它为教师之间和学习者之间提供了相互协作的机会，使他们能够相互交流、相互比较、学习与竞争；多媒体网络也提供了制作和传播多媒体物理材料的更便捷方式。目前全国中小学校园网的建设已初具规模，信息技术课程也逐步正规化，多媒体网络会在物理教学中发挥越来越显著的作用。

以上几种教学手段各有利弊。现代化教学手段的发展和应用，扩大了教育信息，为学生提供了丰富的感性材料。在中学物理教学中使用，有利于激发兴趣，提高教学效率，促进学生能力的发展和能力的培养。现代化教学手段虽然具有较大的优越性，但这并不意味着传统教学手段已经是绝对落后的东西，更不意味着现代教学手段能完全取代传统教学手段。究竟如何在物理教学中选择合适的教学手段，要综合考虑教学、学生、媒体资源和经济成本这几方面的因素。

首先是物理教学内容。不同的媒体对于要达到的教学目标有不同的作用。比如，计算机对电磁现象、波的干涉和衍射等抽象物理现象的模拟演示，能很好地帮助学习者理解有关内容；要了解物理学史，最好选择有关录像片；而介绍氢原子光谱，则可用挂图。其次要考虑学习者的年龄、生理和认知特点。在初中物理教学阶段，多一些生动、具体的演示和模拟是极有必要的，这就应采用录像和计算机等媒体。对于高中学生，由于其物理知识、抽象思维水平和自我约束力等方面都有所提高，物理教学中采用的媒体和呈现的方式也要做相应地变化。再次，在物理教学中采用教学媒体，还要考虑媒体自身的特点及媒体资源的拥有情况。媒体资源包括现有的有关硬件和相应的教学软件；媒体自身特点要考虑媒体在呈现有关物理信息方面的属性能否满足物理教学需要，如图像是否逼真或简洁，是动态还是静态，有无声音，声音与图像或文字之间的配合，媒体的可控性、可重复性以及操作的难易程度等等。最后，还要考虑媒体使用的经济因素。在物理教学中，如果待选的几种媒体都能达到近似的教学效果，教师应选代价小的媒体上课。要考虑多种因素，对各种教学手段进行选择和优化组合，以求达到最好的教学效果。