四、物理教学中电教媒体的应用

物理教学中，电教媒体可以广泛有效地用于教和学的各种情景，尤其是在完成一些物理现象直观教学、物理表象教学、教学时空拓宽、动态分析、物理图景展示、静态强化、物理模型立体观念、物理现象细微观察等特定教学目标时能产生传统媒体难以达到的教学效果。

电教媒体在物理教学中的应用，一般可以分为视觉媒体、听觉媒体、视听觉媒体、交互媒体和多媒体系统五类。

视觉媒体。

一般来讲，载有教学信息的一切视觉材料，包括印刷文字材料都是视觉教学媒体。这里，可把注意力放在文字印刷材料以外的视觉媒体上。这些视觉媒体包括投影和非投影的各种画面、图形、实物或模型等。我们重点介绍物理教学中投影视觉媒体的应用，包括实物投影、投影、幻灯片等。

实物投影。实物投影是一种对不透明材料，如物理模型、物理仪器、物理演示实验的投影方法。它是第一代电教媒体，可以投影二维和三维材料。物理教学中的实物投影基本上可以分成实物静态投影和实物动态投影两类。

物理教学的实物静态投影，主要用于放大二维和三维的物理器件、物理现象和调整观察物理现象角度。例如：物理实验仪器部件的投影，如仪表刻度、表头、指针、静电计张角等；物理演示实验结果的投影，如电流的磁场、热胀冷缩现象、光的折射等。

物理教学的实物动态投影是实物投影的主要形式。最常见的应用模式是通过水平和垂直投影将演示实验投影在屏幕上。既如实地放大了物理演示客观现象，又调整了学生的观察角度，是教学效果很好的电教媒体。下面举几个实例说明。

①振动图像的实验投影。振动图像是教学难点之一，在机械振动和交流电、电磁振荡教学中都有广泛的应用。这个投影实验的关键是要让学生

在投影屏幕上清楚地看到振动图像描绘的全过程。振动图像中的相位超前、相位滞后、同相位、反相位等难点，通过这个投影实验一般能较好地解决。这个实验一般可用两个摆。摆锤上可固定用来记录振动图线的毛笔或其他记录工具。两摆的相位是由几个电磁铁来控制的。这个投影实验的主要器件有：悬摆架、刀槽、摆及记录工具、由同步直流电动机控制的走片架、电磁铁及开关等。

②日光灯起辉原理实验投影。这个教学难点的突破，可以充分发挥电教媒体的优势。将启动器的金属外壳除去，放在投影仪上，先让学生看启动器的内部结构，然后再看电源未接通时静、动触片的不接触情况。当接通电源时，U 形双金属片由于内层金属片膨胀率大而使自由端跟静触片接触，电路闭合。以后又可以清楚看到，当双金属片冷却回到原状脱离接触而断开电路，此时镇流器两端的高压加在灯管两端而起辉点亮。这个动态过程，实验投影清晰真实，便于学生观察，再结合教师的讲解，对日光灯起辉原理的理解就比较直观而透彻。

③二极管的单向导电实验投影。这个实验，主要通过一组用有机玻璃做外壳的电流表来演示二极管的单向导电特性，从而使学生获得交流电变成脉动的直流电的知识。这个实验的关键是选择好交流电的频率，频率太高显示效果就差。北京市电教馆的一套实验投影教具在首届全国优秀电教教材评选中获一等奖，演示效果和教学效果均很理想。

④干涉和衍射现象的演示投影。这个投影实验既简单，又方便，效果十分显著。只需将玻璃水槽放在投影器上就可以清断地演示水波的反射、干涉和衍射现象。这类投影学生还可以清楚观察到狭缝宽度对干涉和衍射现象的影响。由于投影教学可见度好，学生的记忆和理解就特别深刻。

此外，电力线和等势面的实验投影和磁场、电流的磁场、物体作曲线运动条件、判断灯丝中电流的性质、静电实验等投影的教学效果都很好。物理实物投影实验在中学物理教学中有许多成功的实例，它的优点是

可以当堂投影放大教学实验的动态过程和静态特征，还可以放大一些物理现象的特写和近景镜头。这种投影方法的局限性在于较难获得师生期望的清晰度。同时投影仪大功率的灯泡产生的热量对某些实验的演示会产生干扰。

投影。物理投影教学是物理电化教学中最普遍、最常规、最有效的教学媒体。我国物理投影教学中，常用的投影教材有以下几类：

①描图式投影教材。用明胶片将需要的挂图、插图、图表、示意图、结构组装图、综合分析图等临摹下来，犹如放大的教学挂图，供教师课堂讲解时使用。这种投影媒体几乎可以用在力、热、声、电、磁、原子和原子核物理的各类教材中。

②叠添式投影教材。这是一种既节省教学时间，又遵循学生认知规律，逐步强化物理概念和物理规律的电教媒体。基本方法是课前将一些基本教学图形，如力学图、电路图画在明胶片上，课堂教学中教师根据教学进程在明胶片上边讲边叠画边添画。如力学中的受力分析、电学中的电路分析、电磁感应现象中的感生电流方向判断等教学内容，都可以采用这种方法。课后将叠添部分擦去，基本图形继续可以使用，既节省了教学时间，又积累了基本电教教材。

③复合式投影教材。这种投影方法是将一个完整的教学图像以相同倍

率，按教学设计分解成若干张单片。教学中，与教师讲授同步地叠加组合，逐步深化，用来表现物理现象的规律，特别适合于教学难点的讲授。如楞次定律的教学，我们可以用四张投影片配以讲授来完成。四张投影片依次画线圈、磁体和磁力线、感生电流的磁力线、感生电流的方向。其中磁体和它的磁力线一般做成可以抽动的形式，以表现磁力线的变化情况。初中“浮力”教学中，应用复合投影片分析浸没在水中的正方体六个面的受力情况，获得浮力是水对物体上下压力差的物理表象，教学效果也颇受好评。目前我国物理教材中的许多内容已有商品化的复合投影片，使用广泛，教学效果亦较好。

④活动式投影教材。活动式投影片主要有抽拉式和转动式两类。抽拉式一般是复合投影片，主要用于创设和模拟物理现象以实现动态教学。例如交流电的正弦波形、机械振动、PN 结形成机理等，教学效果都不错。转动式投影片也是一种复合动片，是将两张以上的投影片用铆钉连接起来，可以自由或局部转动。这种投影教材既经济又方便，演示效果有时可以代替教具和演示实验。它因有重复和强化的功能，教学效果很好。初中力学中的杠杆、滑轮等教材使用这种动片颇多。

⑤信息反馈投影片。为了及时捕捉学生课堂上的思维信息和知识链条中的薄弱环节，加强即时反馈，可以采用物理教学的信息反馈投影。这种投影有两类：一类是教师用课前制作好的投影片提问式地捕捉反馈信息。另一类是课堂作业和课堂练习时用，让每个学生将练习做在投影胶片上，教师巡回辅导，将学生各种不同的答案或解题思路投影出来当堂分析，既节省教学时间，又获得准确、真实的即时反馈信息。

⑥线条动感投影片。这种投影片一般有两张透明片基，分别绘制不同密度、不同角度的等距平行线，利用线条交错的视觉暂留作用产生波纹运动错觉，模拟某些物理现象中的动态感。这种投影片模拟的物理现象十分逼真，有利于学生建立物理表象。波的干涉、衍射以及电流方向的演示效果就十分显著，是深受师生欢迎的一种电教媒体。

⑦偏振投影教材。利用光的偏振原理，即光的偏振和干涉原理产生动感效果。一般利用两组偏振片，动片是作圆周运动的一组偏振片，定片也是一组偏振片。偏振投影教材可以产生轴转动动感、线圈动感、齿轮转动动感、电机转动动感、放射动感、开关动感、膨胀和收缩动感、声音传播动感、火箭喷气动感等。但是，这种投影教材制作工艺复杂，对不熟悉电教技术的物理教师来说较难运用。

幻灯教材。幻灯片是一种小格式透明画，单个镶嵌起来，可以多次重复放映。物理教学中，将幻灯片排列成与教学进度相适应的序列来组织教学，比较灵活。幻灯在认知目标的教学中提供有关视觉刺激物的认识和鉴别，效果较好。

例如力学中的受力分析，我们可以自制几十张“135”幻灯片，由浅入深地展示，配以教师的分析和讲授，将有关重力、弹力、摩擦力的受力图逐张放映，学生通过这种“高密度、高效益”的程序图例示范，有利于把握物体受力分析的关键。

幻灯教材适合于教师自己制作，用照相机将物理现象摄成黑白或彩色的正片，配以 50×50 毫米的边框，就能直接用于课堂教学。有些珍贵的资料，如天文现象、物理学史上的人物像、宏观和微观的彩色插图都可以由

物理教师自己用彩色反转片直接摄制成幻灯教材。如要降低成本，可先摄制成负片，再拷贝成幻灯片。

听觉媒体。

听觉媒体是价格低廉的教学媒体，制作简单，使用方便。

物理教学中，听觉媒体的使用面比较狭窄，仅限于用在特定目标的教学。如物理总复习中，教师要求学生课外录制好综合题解题时分析物理过程的录音，在课堂上评估；也有的教师将课外物理资料的录音带入课堂，提高了教学效益。

视听觉媒体。

心理学研究表明，视听觉并用能获得更多的教学信息量、更长的记忆保持率和较佳的学习效率。物理教学中常见的视听觉电教媒体主要有电影、电视和录像。近年来国外教学激光视盘出现，但价格较高，我国尚未推广。

物理教学电影。物理教学电影是典型的视听觉教学媒体，国家已组织力量摄制了一批适合初、高中物理教材的教学电影，但相当一部分属科学教育普及型的影片，可以有选择地挑选片断在课堂放映。

高中物理一些抽象的内容，往往成为教学上的难点。这些教学难点如能选择一些电影片断来帮助教学，往往有显著的教学效果。例如，高中物理的《威尔逊云室》（黑白片）片长仅 11 分钟，十分吻合现行的高中甲种本教材。它对威尔逊云室的原理、构造、射线径迹及其成因以及射线在匀强磁场中的偏转情况，采用动画、构造特写等电影手法，生动、形象地展映出来，对教材中“探测放射线的方法”一节的理解，往往有事半功倍的效果。影片放映后，学生对未饱和汽、饱和汽、饱和汽压和过饱和汽压等概念以及射线径迹并非射线本身的物理现象有较好的理解。《自由落体运动》（彩色片）片长 8 分钟，通过铁锤下落、真空中的落体实验以及落体运动的频闪摄影，使学生对自由落体运动的特征有了较深的认识。这部影片，一般应配合“牛顿管”实验和频闪摄影介绍，教学效果十分显著。

初中物理的教学电影数量较多，在全国各地的使用覆盖面较广，教学效果也较显著。例如《液体对压强的传递》（彩色片）片长 13 分钟；《液

体的压强》（彩色片）片长 24 分钟；《液体对容器底部的压强》（彩色片）

片长 9 分钟；《连通器》（彩色片）片长 13 分钟；《大气压强》（彩色片）

片长 18 分钟；《大气压强的测定及随高度的变化》（彩色片）；《离心式

水泵》（黑白片）片长 6 分钟；《杠杆的作用》片长 16 分钟；《简单机械

做功和机械的好处》（五部短片组成），共长 35 分钟；《透镜》（黑白片）

片长 20 分钟。这些物理影片以及其他一些可以用于课堂教学的科教片，其特点是通过一些电影手法直观形象地再现物理现象和物理实验情景，还可以放大某些物理现象的细节，扩大教学时空。有时，还可以把无法用肉眼观察或难以演示的物理现象展映出来，能激发学生强烈的物理学习动机和兴趣。此外，还有大量国外摄制的科教片，虽然并不十分吻合教材，但只要精心挑选，择其珍贵镜头适当组合，在课堂上放映，效果也较好。

教学影片的缺点是不能自制，价格较高，又需专人放映，所以使用上受到一定限制。

电视和录像。物理教学中的电视和录像媒体近年来发展很快，这与它独特的功能有关。它除了传递一般教学信息以外，可以提供物理图像的

动态变化或慢镜头、快镜头以至物理现象的逆反过程的镜头，给教学创设了其他教学媒体无法提供的物理情景。当物理演示实验或模拟实验的装置复杂、庞大、昂贵时，用电视录像教材来替代实际情景将有不可比拟的优点，使无法在课堂内展现的物理过程得以观察和展示。还有一些实验，如原子和原子核物理的教材，不少实验过程使用电视录像来观察是很适宜的。有些物理过程无法在课堂教学内完成，这时可借助编辑合成技术来表达物理现象的连贯整体。有些物理实验难度较大，课堂演示成功率不高，如通过编辑、切换、分割、浓缩的技术处理，一旦被成功地录制下来，不仅能使学生比在实际实验中更清楚地观察物理过程，而且可以重复使用，产生很好的教学效果和经济效益。此外，电视和录像还具有联系抽象的物理概念和具体的物理现象的功能，学生既能看到物理过程发展的环境和条件，又可以看到每个过程阶段的特点，有助于物理概念的形成。相对电视教材，教学录像还有它自己的优势。首先，录像媒体可以记录、储存、重放电视教材，有利于教学的反馈和强化。在录像机日益普及的情况下，录像教材还可以适用于个别的辅导教学，有利于发展学生的个性。当然，电视和录像媒体有它固有的局限性。例如，单方向信息传递、缺少即时信息反馈、学生接收到相同的教学信息、设备可能出现的故障、费用较高等。目前我国的电视和录像教材，以不同的结构和风格来组织教学内容，

按表达形式的不同主要可以分成三类：

①讲授记录型。这种型式一般是实况录制优秀教师课堂教学，适用于师资培训和观摩教学，但不适于直接用于学生的物理课堂教学。还有一种讲授记录型教材，是在教师讲授中插入大量物理现象、物理过程分析、物理实验情景，克服了讲授记录型单调、枯燥的缺点，在某些地区和某些章节可以直接在课堂上使用，教学效果比较好。

②资料型。这类电视录像教材通过知识点排列或物理现象分类来传递物理教学信息，是一种图像式教材，主要通过视听形象和音、形汇集优势来提供物理表象和物理概念的中介和替代物，有助于学生的学习。例如，

《热的传递》（彩色片）片长 18 分钟，通过热气球、走马灯等物理现象来

阐述热的三种传递方式及其简单原理。《晶体奇观》（彩色片）片长 15 分钟，通过多种晶体的种类、生成外形、特性、人工生长及其应用来提供学生形成晶体概念的大量物理现象。这类资料片，虽然并不是按教材要求摄制的，但含有许多教材因素，在教师的讲解下，可以发挥很好的教学作用。还有一类资料型教学录像，是实验现象或演示实验的记录，主要用于教学实验演示或物理实验操作示范。例如《中学物理实验的开发》（彩色片）片长 27 分钟，记录和介绍了共振音叉、空气柱共振、干涉管、高压器、尖端放电、安培力、振动的描绘、交流电的有效值和内外电路电势降落等实验的装置、演示方法和实验过程。这一类物理实验资料录像片很受教师欢迎，对改进教师演示操作技术颇有效果。也可以有选择地在课堂上放映有关教学内容的片断。当然，物理科学是一门实验科学，任何教学实验的录像教材只是一种辅助手段，不能完全替代实际的物理现象和实验演示。

③系列教材型。电视录像教材的系列化在我国只是近几年才开始发展的一种教材形态。长期以来，教学录像片较多的形式是“概念片”、“过程式片”、“组合式片”、“资料片”、“课堂实录片”。物理系列录像教材的出现，打破了传统的单片模式，为探索物理教学课堂整体优化提供

了条件。以初二物理第一至第七章系列录像教材为例，系列录像教材主要有以下特点：

首先，每一节课均有对应的录像，一般将 45 分钟的内容高度浓缩成8～

10 分钟的录像教材。教师可以充分发挥自己的教学水平、教学风格、教学艺术，用各种不同的教学组合来使用这些录像教材。教师有充裕的时间来安排课堂练习、课堂强化、课堂讨论，基本不留家庭作业。这是一种实现“高质量、轻负担”整体优化的探索。

其次，教学信息量大，充分发挥电视录像媒体的优势，用声、形、色、画以及各种技术处理手法来强化有效教学信息。

第三，系列录像教材经过编导者的精心设计，有较完整的物理科学的知识结构。编导者在整体性、系统性、趣味性及最优化选择性方面作了不懈的努力，成为一部可以相对独立的完整的电视录像教材，对师资缺乏的边远地区可以发挥更大的作用。

第四，有利于突出重点，分解难点。由于录像教材提供了大量素材和成功的演示实验，教师就可以将备课和课堂讲授的精力集中在重点和难点上，诱导学生去思考许多问题。教师再配以演示实验的重复和强化，使课堂气氛显得宽松。

第五，有利于提高教师的语言能力和实验操作能力。由于系列录像教材集中了一批相对来说比较优秀的教师的教学经验和集体智慧，语言的规范化和实验的正确操作，对教师都有示范作用，促使教师加强自身修养。

交互媒体。

教学媒体，并不是都具有交互作用的。所谓“交互作用”，是指学生对媒体呈现的刺激产生反应，学生的反应又会引起媒体的反应，这种连续性的刺激和反应构成的交互作用媒体叫“交互媒体”。

交互媒体有许多不同的种类和形式。最典型的一类交互媒体叫程序教学媒体。如计算机程序教学和计算机辅助教学，我们将在本章第二节中重点介绍。

多媒体系统。

任何教学设计都是多个教学媒体的组合和这些组合在教学中的应用。一堂物理课，实际上就是教学媒体组合的设计和应用。有时也可以称为立体教学模式。以初中物理“浮力”教学设计为例，教学媒体的使用有阿基米德定律实验；研究物体浮在液体表面条件的学生分组实验；分析浸没在水中正方体、六面体受力情况的复合投影片；分析物体浮沉条件的投影拉动片；物体浮沉条件应用的录像；总结阿基米德定律的复习性录像。

近年来，还出现一种物理学习包。它围绕某个课题而组成一个多媒体学习包。可以有幻灯片、录音带、录像带、唱片、画册、文字教材、投影片、概念电影、图表、作业、实物、模型、小制作材料等。