用QQ视频提升物理演示实验的实效

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  《全日制义务教育物理新课程标准(实验稿)》指出:“物理科学是一门实验科学。”“物理课程应改变过分强调知识传承的倾向,让学生经历科学探究过程,学习科学研究方法,培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。”从而提出将一部分演示实验改成学生探究实验来进行教学,以便更好地提高学生初步的观察能力、初步的提出问题的能力、初步的信息收集能力、初步的信息处理能力、初步的分析概括能力、初步的信息交流能力,新教材也是这样编排的。但还是不能彻底删除演示实验,这就说明物理演示实验还是有着不可替代的的作用,同样能够培养学生观察的能力,提出问题的能力,信息收集、处理、交流的能力以及分析概括能力。教师如何把演示实验做好,同样是值得探讨的课题。
  物理演示实验的目的是要通过教师的具体操作,让学生细心地进行观察,认真地进行记录,科学地进行分析,然后得出正确的结论,从而培养学生的“六种能力”。要想得出正确的结论,学生细心进行观察是整个实验的基础,是完成实验必须具备的前提条件。没能让学生细心地进行观察,就谈不上准确无误地记录数据、更谈不上科学地进行分析,结论就无法得出,那么一堂演示实验课就不会产生什么明显的效果。可见,确保全体学生能够清楚地观察到演示实验的全过程,是演示实验的重中之重。
  一直以来,教师的演示实验总是受教学演示仪器小的制约。学生看不清甚至看不见教师所做的演示实验,自然没有什么效果,更谈不上能力的培养。七十年代,农村中小学没有实验器材,教师只能用嘴讲实验,根本无法做演示实验。八十年代有了器材,演示器材却还是很缺乏,有时只能用学生实验用的仪器来做演示实验,学生看不清教师做了些什么,自然也就不会产生什么教学效果。九十年代有了演示的“大器材”,能观察到实验全过程的学生人数有所增加,但还是不能让每位学生都看清演示实验,教学效果还是很差。想自制更大一些的演示仪器,却很难做到。所以,将演示实验全过程“放大”了给学生观察是每位物理教师的梦想。投影机(幻灯机)和透明电表等透明仪器的出现,实现了“放大”,全班同学都能清楚地看到屏幕上的实验数据,效果明显增强。但不是所有仪器都能制成透明的,即使是都能制成透明的,也无法在投影机上完成全过程的操作,学生只能观察到电表数据,还是看不到实验的全部操作过程,“透明仪器”还是不能全面发挥作用,最后还是逐渐被人们遗忘。
  随着现代信息技术的迅速发展,多媒体进入课堂教学,我试探着将物理演示实验制成课件,放大后给学生观察,但结果只能发挥过去教学挂图的作用,不能产生演示实验的逼真效果。后来,我将数码相机也用上,先将演示实验过程用录像功能录了下来,插入课件中,较以前好了一些,不仅使实验动了起来,还比较逼真。但还是不够理想:全体学生能看到实验操作的全过程,却不太清晰,图像比也比较小,实效性差。再后来,我使用摄像机取代数码相机录制实验的全过程存入电脑,再投影给学生观看,清晰度明显提高,图像明显变大,效果非常好。但作为一所农村中学,要配置一台像样的摄像机用于宣传都难做到,更何况还要配置转换设备才能使用。即使能配齐设备,一个人使用这些设备来进行演示实验也是不能实现的,需要有人协助拍摄才能直接完成,这样的教学耗费的人力物力太大,不适合于平时的教学,无法推广。
  直到有一天,我和远方的儿子通过“QQ视频”聊天,偶发联想:是不是可以利用“摄像头”来代替摄像机对实验的全过程进行录像呢?通过多次试验,搬上课堂进行试教。在多媒体教室进行物理演示实验,在原有设备上只多加了一个摄像头(多媒体教室的电脑必须并入互联网),借助QQ视频软件与另一台电脑上的好友打开视频,开始进行演示实验。果然不错,好处是无须事先录制成课件就可以直接通过摄像头录入电脑,输送给投影仪投影演示给学生看,非常逼真,也无须他人协助拍摄,一个人就可完成,并且由于摄像头小巧灵活,可以随时调整视角,准确地观察到实验中的重点部位,让学生能仔细观察。这样一来,演示实验多年未能解决的根本问题(仪器太小,全班同学不能细心观察到实验细节、数据)被小小的QQ视频摄像头较完美地解决。
  说是完美解决,其实开始实验时,我采用的是普通的摄像头、麦克风和2005级QQ版本,出现的问题是图像没有录像机录制的那么大,也没那么清晰。但随着软、硬件的不断升级,现在的QQ2008聊天软件,可将图像放大成全屏,如果选用微软VX-700这种较高性能的摄像头(它的动态视频传输像素达200万,静态画面像素高达800万,自动对焦,三倍数字缩放对焦范围,32位色彩位,内置麦克风),既经济实惠,图像也更加清晰,操作更加简便(因麦克风内置,教师要操作的只有一件仪器),效果非常理想,完全可以和摄像机的效果比美。
  随着不断深入地使用,我对相关问题作了如下改进,要和好友打开“QQ视频”比较麻烦,主要是担心好友关闭视频,要不然好友得帮我守一节课。为了解决这个问题,我申请了两个QQ号码,在一台电脑上同时打开两个QQ软件,和自己这个好友打开视频,图像完全没有问题,但是声音无法完成传输,且还产生了电流的鸣叫声,这种做法只能在不需要声音效果的演示实验中来完成(操作中必须关闭软件声音)。但很多实验是需要声音的,所以最好是自带一台笔记本电脑,如果能无线上网更好——要不然还得用路由器上网才能完成。
  摄像头就像讲台前学生的眼睛一样,退后可观察全局整体,靠拢可观察局部细节,全班同学包括前排同学看到的图像实现真实有效的放大,就像使用放大镜观看细小物体一样产生了放大效果,比前排同学用肉眼直接看到的效果还要好。如:“声音的产生”实验,音叉被敲后的振动用肉眼直接观察,不容易看清楚,但通过摄像头摄像、投影仪的放大,在屏幕上将看到较明显的振动(因振幅被放大),听到更加响亮的声音。如果用鼓做这个实验,鼓上的“小人”玩具会在上面以各种姿态跳舞,效果更加明显,更能调动学生的学习兴趣。
  不仅是“声音的产生”这个实验有这样的效果,其他演示实验也是如此。如:“观察水的沸腾”这个演示实验,学生能够清晰地看到烧杯底出现的气泡,同时移动摄像头对准温度计,学生可清晰地看准温度的数值。调节摄像头的位置,让学生观察全局,同时观察气泡的上升且由小变大最后破裂释放出“热气”的情况和温度计的数值。因为摄像头具有自动调焦功能,所以图像一直都能保持清晰,学生能准确无误的记录水沸腾的情况,兴趣非浓厚。兴趣是最好的老师,现在不须老师强迫学生进行学习,而是学生只问老师什么时候再上这样的实验探究课,所以比以前的演示实验效果要好多了。
  我对声、光、电、热等有关演示实验都进行过试验且都具有明显的效果,在此不一一列举。
  这种简便易行的方法同样适用于化学、生物学科的演示实验。各位理、化、生老师不妨试一试,或许会产生一定的效果。
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