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一堂“新鲜”的物理课
北京，高中新课程的脚步越来越近了。2006年12月10日，在陈经纶中学举行的一次新课程多媒体教学观摩活动，吸引了大批一线教师。新课程、多媒体……这些都是大家关注的焦点。
物理课上，挤满了听课的教师。今天的课是波的干涉，典型的重难点。
先是演示实验。主讲教师准备了一个两米多长的大水槽，里面装满了红色的水，同步推动水槽两端的挡板，水动了起来，形成稳定的高低起伏的水浪。
学生看得津津有味，“这种现象是怎么形成的呢？”
图1
接下来，学生三两个人一组，围在电脑旁，使用“横波的叠加”动态模拟软件（如图1）研究起来：选择脉冲波、连续波，调节两列源波的频率、振幅，观察叠加波、源波的运动状态，操控定格、慢放功能，选择质点进行跟踪观测……教师巡视指导，不时地提出问题，所有学生都投入地操作着、热烈地轻声讨论着。
紧接着是学生分组汇报和小结，“看到了各种条件下两列源波都保持原有的形态互相穿过”、“通过定点跟踪测量，发现叠加波上任意一点在某一时刻的振动位移都是两列源波同位质点振动位移的矢量和”。
“那么，来定量地研究一下水面波干涉形成的条件吧。”
新的任务又开始了，学生通过“水面波的干涉”动态模拟软件继续研究，跟踪加强区、减弱区的质点，对比跟踪任意质点，操控定格、慢放，度量质点与波源的距离，用电子表格进行数据记录和分析。
下课了，听课的教师们立刻热烈地讨论了起来，专家的点评更是让教师们频频点头，“演示实验与科学模拟软件的有效结合”、“信息技术手段恰当切入，架起从感性认识到理性分析的桥梁”、“科学动态模拟软件可以让看不见的看见、看不清的看清，让学生自主探究物理过程的状态，发现规律”……
实验、思考，模拟、探究，讨论、结论……新课程的探究教学要求在不经意间完成了。纵观一节课，教师说得少，但说在点子上，通过实验、模拟步步推进；学生动得多，不仅全体参与，而且思维活跃，因为他们在探究中自己“看见”了、“发现”了结论。
主讲教师的话发自肺腑，“没有科学动态模拟软件这种新的教学工具，上这样的课是不可想象的。”
迎接新课程，我们准备好了吗？
新课程，为我们的教学提出了新的要求，也带来了新的问题。
“面向学生发展、实施素质教育、自主协作探究”，这些都不再是口号，而是我们的教师必须通过一堂堂课落实的实实在在的要求。教学内容变了、教学要求变了、教学模式变了，教师们面临着“树立新理念、掌握新内容、实践新模式”的新使命。面对着诸多新问题，从哪里突破呢？
解决问题的途径也许不少，但实践新的教学手段，无疑是其中重要而且必要的一种。现代信息技术的发展，为教学创新带来了新的可能，它可以为教学内容提供新的载体，为教学模式提供新的平台。通过课程资源的信息化、教学手段的信息化，让信息化进入教师备课、课堂教学、专业学习以及学生研究性学习等教学活动环节，从而促进教与学过程的信息化。在信息化的教学平台上，我们不仅可以探索解决教学难题、改善教学效果、提高教学效率的新途径，更可以不断探索实现“自主、协作、探究”的教学模式。
理性审视多媒体的教学价值
信息技术在教学中的应用，多媒体无疑是其中最早的一个，从幻灯投影机、录像机到电脑，从静态画面到动态画面，多媒体在教学中的应用并不鲜见。现代多媒体技术更是今非昔比，流媒体、科学动态模拟、三维空间建模、虚拟现实……多媒体已经成为教师不可或缺的教学工具。我们讨论多媒体的教学价值，要结合学科教学特点，来认识多媒体的形态特征和认知特点，分析其教学功能。
多媒体从形态上主要有图片、图形、表格、音频、视频和动画，每种类型都有其独特的表现特点和教学应用价值。图片可用来直观呈现具有典型特征的物体、现象、情景、事件等；图形主要用于直观呈现复杂的系统结构、运动状态及轨迹、相互作用关系、操作过程、变化过程等；表格主要用于分析、归纳实验数据，比较易混淆概念，梳理知识结构等；视频则可直观呈现重要的自然运动或生命活动的形态、过程、现象以及重要的科技人物和科技事件等。
不难看出，图片、图形、表格和视频都可以用来呈现一些难以用语言描述清楚的直观知识。其实我们的教学内容中，有大量客观知识本来就是直观知识，应该以“看”的方式来学习，只是传统的教材过于强调文字叙述的严谨而对这部分知识不够重视。虽然现在情况已大为改观——在已出版的新课程教材中，图片、图形和表格受到了前所未有的重视，但新课程教学内容的延展性极强，教材上的图表还无法满足教学的普遍需要。信息技术给我们提供了解决问题的可能，计算机不仅能够存储和管理大量的多媒体素材，还可以运用多媒体技术把图形、表格制作成可以交互的动态图表，使之更符合课堂教学中引导和组织教学活动的需要；同时，最先进的电子书技术还能够把教材电子原版、“配套”的多媒体教学素材和备课软件集成为高效的备课工具，使教师查找素材和编制电子讲义更方便。
动画是采用动态模拟技术实现的可交互、可控制的连续动态画面，是最有价值的教学媒体形态，它集成了图文声像的优点，又弥补了它们在交互性上的不足。动画的模拟表现手段多种多样，可以是追求形似的简单模拟，如对用来讲解受力分析的“人走路情形”的模拟；也可以是追求神似的夸张模拟，如对用以表现化学反应微观机制的“电离反应微观过程”的模拟；还可以是追求细节的仿真模拟，如对用来观察变化规律的“细胞有丝分裂过程”的模拟，甚至也可以进行精确的科学模拟，如对用来探究现象背后科学规律的“横波叠加情形”的模拟等。
当然最值得推崇的是基于严格的数学模型的科学动态模拟，它是现代多媒体技术和计算技术结合的典范，已经成为现代自然科学、生命科学，乃至航空航天、气象、精密制造等领域不可或缺的研究工具。在教学应用中，科学动态模拟不仅可以动态呈现其他手段难以直接观察的科学现象，还原复杂科学问题的动态情境，动态展示重要科学仪器的工作原理，还可以让师生对科学概念、规律进行直观的观察和分析。
需要说明的是，模拟本身不是真实，能够用文字、图表或视频表达清楚的就没有必要使用动画，教学动画要针对恰当的选题才有意义。动画不是万能的，但正如文章开篇的案例，有些教学活动没有动画却是万万不能的。教学动画设计要利于观察、胜于真实，结合定格、慢放、快放等动态控制，让看不见的看见、看不清的看清；通过参数调节和对比、同步、叠映等教学动画表现方法，把复杂现象和本质规律有机地联系起来，只有这样，才能成为支持探究的教学工具。
善用多媒体教学工具，优化新课程教学活动
所谓工具，要能够帮助使用者解决某一类共性的问题。多媒体作为一种教学手段的价值是毋庸置疑的，但作为教学工具，还必须把多媒体技术与教学内容、教学活动有效地整合，从科学地呈现知识出发，有效突破教学难点；从人机交互出发，支持科学探究的教学模式；从师生活动出发，优化知识的呈现和交互模式，使教学活动能够在一个新的知识载体和互动平台上体现出个性和创造性。
纵观人类文明史，从手工经济、工业经济到知识经济，制造和使用工具是根本的驱动力。广泛使用工具促进了生产力进步、激发了人类的创新力。掌握现代信息技术，善用多媒体教学工具来优化课堂教学、备课、教研等教学活动，是信息社会和新课程对广大教师新的职业要求。课堂教学，使用多媒体教学动画来突破重难点、组织探究活动；课前备课，使用多媒体教学资源库或多媒体电子教材来查找素材、设计教学、编制讲义；开展教研，观摩优质多媒体教学案例来分析点评、汲取经验……这些情景，必将成为新课程教学的常态。
“工欲善其事，必先利其器”。合理选择、熟练使用多媒体教学工具，一定会激发教师的教学创造力，使我们的教学步入一个全新的发展时期。
文中举例，来自清华同方教育技术研究院研制的“‘动画课堂’学科多媒体教学工具包”和“新课程多媒体电子教材”。
（作者单位：清华同方教育技术研究院）
北京，高中新课程的脚步越来越近了。2006年12月10日，在陈经纶中学举行的一次新课程多媒体教学观摩活动，吸引了大批一线教师。新课程、多媒体……这些都是大家关注的焦点。
物理课上，挤满了听课的教师。今天的课是波的干涉，典型的重难点。
先是演示实验。主讲教师准备了一个两米多长的大水槽，里面装满了红色的水，同步推动水槽两端的挡板，水动了起来，形成稳定的高低起伏的水浪。
学生看得津津有味，“这种现象是怎么形成的呢？”
图1
接下来，学生三两个人一组，围在电脑旁，使用“横波的叠加”动态模拟软件（如图1）研究起来：选择脉冲波、连续波，调节两列源波的频率、振幅，观察叠加波、源波的运动状态，操控定格、慢放功能，选择质点进行跟踪观测……教师巡视指导，不时地提出问题，所有学生都投入地操作着、热烈地轻声讨论着。
紧接着是学生分组汇报和小结，“看到了各种条件下两列源波都保持原有的形态互相穿过”、“通过定点跟踪测量，发现叠加波上任意一点在某一时刻的振动位移都是两列源波同位质点振动位移的矢量和”。
“那么，来定量地研究一下水面波干涉形成的条件吧。”
新的任务又开始了，学生通过“水面波的干涉”动态模拟软件继续研究，跟踪加强区、减弱区的质点，对比跟踪任意质点，操控定格、慢放，度量质点与波源的距离，用电子表格进行数据记录和分析。
下课了，听课的教师们立刻热烈地讨论了起来，专家的点评更是让教师们频频点头，“演示实验与科学模拟软件的有效结合”、“信息技术手段恰当切入，架起从感性认识到理性分析的桥梁”、“科学动态模拟软件可以让看不见的看见、看不清的看清，让学生自主探究物理过程的状态，发现规律”……
实验、思考，模拟、探究，讨论、结论……新课程的探究教学要求在不经意间完成了。纵观一节课，教师说得少，但说在点子上，通过实验、模拟步步推进；学生动得多，不仅全体参与，而且思维活跃，因为他们在探究中自己“看见”了、“发现”了结论。
主讲教师的话发自肺腑，“没有科学动态模拟软件这种新的教学工具，上这样的课是不可想象的。”
迎接新课程，我们准备好了吗？
新课程，为我们的教学提出了新的要求，也带来了新的问题。
“面向学生发展、实施素质教育、自主协作探究”，这些都不再是口号，而是我们的教师必须通过一堂堂课落实的实实在在的要求。教学内容变了、教学要求变了、教学模式变了，教师们面临着“树立新理念、掌握新内容、实践新模式”的新使命。面对着诸多新问题，从哪里突破呢？
解决问题的途径也许不少，但实践新的教学手段，无疑是其中重要而且必要的一种。现代信息技术的发展，为教学创新带来了新的可能，它可以为教学内容提供新的载体，为教学模式提供新的平台。通过课程资源的信息化、教学手段的信息化，让信息化进入教师备课、课堂教学、专业学习以及学生研究性学习等教学活动环节，从而促进教与学过程的信息化。在信息化的教学平台上，我们不仅可以探索解决教学难题、改善教学效果、提高教学效率的新途径，更可以不断探索实现“自主、协作、探究”的教学模式。
理性审视多媒体的教学价值
信息技术在教学中的应用，多媒体无疑是其中最早的一个，从幻灯投影机、录像机到电脑，从静态画面到动态画面，多媒体在教学中的应用并不鲜见。现代多媒体技术更是今非昔比，流媒体、科学动态模拟、三维空间建模、虚拟现实……多媒体已经成为教师不可或缺的教学工具。我们讨论多媒体的教学价值，要结合学科教学特点，来认识多媒体的形态特征和认知特点，分析其教学功能。
多媒体从形态上主要有图片、图形、表格、音频、视频和动画，每种类型都有其独特的表现特点和教学应用价值。图片可用来直观呈现具有典型特征的物体、现象、情景、事件等；图形主要用于直观呈现复杂的系统结构、运动状态及轨迹、相互作用关系、操作过程、变化过程等；表格主要用于分析、归纳实验数据，比较易混淆概念，梳理知识结构等；视频则可直观呈现重要的自然运动或生命活动的形态、过程、现象以及重要的科技人物和科技事件等。
不难看出，图片、图形、表格和视频都可以用来呈现一些难以用语言描述清楚的直观知识。其实我们的教学内容中，有大量客观知识本来就是直观知识，应该以“看”的方式来学习，只是传统的教材过于强调文字叙述的严谨而对这部分知识不够重视。虽然现在情况已大为改观——在已出版的新课程教材中，图片、图形和表格受到了前所未有的重视，但新课程教学内容的延展性极强，教材上的图表还无法满足教学的普遍需要。信息技术给我们提供了解决问题的可能，计算机不仅能够存储和管理大量的多媒体素材，还可以运用多媒体技术把图形、表格制作成可以交互的动态图表，使之更符合课堂教学中引导和组织教学活动的需要；同时，最先进的电子书技术还能够把教材电子原版、“配套”的多媒体教学素材和备课软件集成为高效的备课工具，使教师查找素材和编制电子讲义更方便。
动画是采用动态模拟技术实现的可交互、可控制的连续动态画面，是最有价值的教学媒体形态，它集成了图文声像的优点，又弥补了它们在交互性上的不足。动画的模拟表现手段多种多样，可以是追求形似的简单模拟，如对用来讲解受力分析的“人走路情形”的模拟；也可以是追求神似的夸张模拟，如对用以表现化学反应微观机制的“电离反应微观过程”的模拟；还可以是追求细节的仿真模拟，如对用来观察变化规律的“细胞有丝分裂过程”的模拟，甚至也可以进行精确的科学模拟，如对用来探究现象背后科学规律的“横波叠加情形”的模拟等。
当然最值得推崇的是基于严格的数学模型的科学动态模拟，它是现代多媒体技术和计算技术结合的典范，已经成为现代自然科学、生命科学，乃至航空航天、气象、精密制造等领域不可或缺的研究工具。在教学应用中，科学动态模拟不仅可以动态呈现其他手段难以直接观察的科学现象，还原复杂科学问题的动态情境，动态展示重要科学仪器的工作原理，还可以让师生对科学概念、规律进行直观的观察和分析。
需要说明的是，模拟本身不是真实，能够用文字、图表或视频表达清楚的就没有必要使用动画，教学动画要针对恰当的选题才有意义。动画不是万能的，但正如文章开篇的案例，有些教学活动没有动画却是万万不能的。教学动画设计要利于观察、胜于真实，结合定格、慢放、快放等动态控制，让看不见的看见、看不清的看清；通过参数调节和对比、同步、叠映等教学动画表现方法，把复杂现象和本质规律有机地联系起来，只有这样，才能成为支持探究的教学工具。
善用多媒体教学工具，优化新课程教学活动
所谓工具，要能够帮助使用者解决某一类共性的问题。多媒体作为一种教学手段的价值是毋庸置疑的，但作为教学工具，还必须把多媒体技术与教学内容、教学活动有效地整合，从科学地呈现知识出发，有效突破教学难点；从人机交互出发，支持科学探究的教学模式；从师生活动出发，优化知识的呈现和交互模式，使教学活动能够在一个新的知识载体和互动平台上体现出个性和创造性。
纵观人类文明史，从手工经济、工业经济到知识经济，制造和使用工具是根本的驱动力。广泛使用工具促进了生产力进步、激发了人类的创新力。掌握现代信息技术，善用多媒体教学工具来优化课堂教学、备课、教研等教学活动，是信息社会和新课程对广大教师新的职业要求。课堂教学，使用多媒体教学动画来突破重难点、组织探究活动；课前备课，使用多媒体教学资源库或多媒体电子教材来查找素材、设计教学、编制讲义；开展教研，观摩优质多媒体教学案例来分析点评、汲取经验……这些情景，必将成为新课程教学的常态。
“工欲善其事，必先利其器”。合理选择、熟练使用多媒体教学工具，一定会激发教师的教学创造力，使我们的教学步入一个全新的发展时期。
文中举例，来自清华同方教育技术研究院研制的“‘动画课堂’学科多媒体教学工具包”和“新课程多媒体电子教材”。
（作者单位：清华同方教育技术研究院）