利用多媒体优化物理习题设计，本文主要内容关键词为：习题论文,物理论文,多媒体论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、引言
二十世纪80年代末90年代初，多媒体计算机出现后，迅速进入了教育领域，给计算机辅助教学带来了革命。但是随着计算机多媒体及网络技术的飞速发展和在教育教学中应用的深入，大多数教育者已经不再过多地讨论多媒体教学是否有利于教学的问题，而是更多地关注多媒体教学手段和网络技术手段与传统教学手段如何结合，对学科内容进行优化[1]。对于物理教学来讲，如何将现代技术手段更好地运用于教学过程，提高教学效率，是一个关键和核心的问题。物理是一门自然学科，习题和练习是巩固和深化知识的最好工具。如果运用多媒体，改变传统的物理习题设计形式，把物理习题设计成具有一定背景的小故事和游戏，使学生在看故事玩游戏的同时，巩固和掌握知识，这样不仅可以提高学生的学习兴趣，为学生提供发现问题的情景，还可以模拟研究对象的状态和特征，供学生进行模拟实验或探究发现学习使用。同时使学生有效地学习物理知识、掌握科学方法、训练物理技能，而且能较好地培养学生的能力，增强学生对物理世界的真实感受以及注重实践的科学精神。
下面我们以《浮力的利用》为例，探寻一种将多媒体用于物理习题设计的方法。
二、故事背景
由北京电视台推出的百集动画片《福娃奥运漫游记》剧本及创意征集活动中，获得创意大奖的是《“北京号”水陆空航行车》的创意。标题为《“北京号”水陆空航行车》，它构思了一艘神奇航行车的穿越时空之旅：由五个福娃组成的采访团是第29届北京奥运会的使者，他们乘坐“北京号”水陆空航行车，穿越时间隧道来到古希腊奥林匹斯山下寻找圣火，身临其境，现场观看古代奥林匹克竞技会。从古代奥运会跨越到现代奥运会，从采访第一届夏季奥运会开始，历经重重困难，走遍历届奥运会赛场并对每届奥运会的焦点、热点、特点及重要人物、历史事件进行采访，最终于第29届北京奥运会开幕的前夜胜利回到北京，迎接这历史上最辉煌、最激动人心的一届奥运盛会[2]。
三、故事情境
五个福娃（贝贝、晶晶、欢欢、迎迎、妮妮）正在航行车中嬉戏，突然出现一道黑色闪电，航行车嗖地一声变成了一条大轮船，进入了一个狭窄的河道，妮妮立刻飞出去侦察，发现船外表面黑白相间的交界线已浸入水中，很担心发生了什么事情，迅速回去报告大家。贝贝打开车上的密度计，车上的巨型密度计显示该河水的密度数值，然后贝贝用方位计测量了当时的方位，警告大家不要惊慌，现在是在长江，大家都松了一口气。他们继续玩耍，小晶晶、迎迎、妮妮和欢欢都围着贝贝，要他讲一些他见到过的有趣和惊险的故事。
贝贝沉思了好久，给大家讲了他很久以前的一个对他影响很大的“曹冲称象”的故事。贝贝说它当时好佩服曹冲的聪明，发誓以后好好努力，争取能鲤鱼跃龙门。终于，黄天不负有心人，他今年被选为奥运会的吉祥物，实现了自己的梦想，所以曹冲称象这件事情对他的影响很大，他一直记了几千年。其他的福娃受了它的启发，纷纷道出了自己为了能被选成奥运会吉祥物而付出的艰辛。大家不禁感叹道：原来，每个人成功背后都付出了很多的努力！
船继续前行，大家在激烈的讨论，这时，晶晶突然想到，刚才贝贝取出的密度计忘记放起来了，便过去拿密度计。这时只听到一声尖叫，大家都被它吓了一跳，不知道又发生了什么事情，原来密度计的示数和原来不一样，比原来变大了。为了探明究竟，妮妮自告奋勇，再次飞出去察看。他看到船外面黑白相间的交界线已经露出了水面，同时看到船已经驶出了狭窄的河道，周围是广阔的水域，很是不解，正在纳闷，却听到贝贝欢呼到“我们驶进大海了”。听到此话，晶晶很惊慌，他告诉同伴，1999年 11月24日山东烟大轮船轮渡有限公司“大舜”号轮船在海上遇难，造成了震惊中外的“11.24海难”，也不知道“大舜”号沉船捞上来了没有。贝贝还以为他怎么了，原来是因为这件事情，他拉开抽屉，取出他的摄像机，把他在2000年6月1日在海底拍摄到的打捞沉船的录像展示给晶晶看，边看边解释道：当时船体的打捞采用的是“浮筒打捞法”，潜水员把很多灌满水的浮筒拴牢在沉船两旁，然后启动空气压缩机把空气压进筒把水排出，浮筒把沉船拉离了海底，当时的场面很壮观。看到这么先进的技术，大家不住地发出啧啧的赞叹声。正在这时，一直沉默不言的欢欢变魔术似的拿出四个金属球，金光灿灿，很是耀眼，大家都不知道他要做什么，只见他拿来一个很大的水瓶，灌了一些水，然后把四个球放进去，有的球在水底，有的在中间，有的居然浮在水面上，大家很不解，迎迎问：金属球怎么会浮上来呢？欢欢、贝贝、晶晶都在沉思，只有妮妮在一边悠闲地吃零食，于是大家一致要求妮妮做答，妮妮支支吾吾答不上来，就故意转移注意力，一转身从箱子里拿出两个大气球，邀请大家和他玩气球，谁知道在他要递给贝贝的时候，一不小心气球飞到天上去了。他慌忙去追，只见气球越飞越高，越来越小，妮妮为了不给自己丢脸，拼命地去抓气球的绳子，但是当他追上时，一个气球已经爆炸了，幸好另外一个还在空中来回飘动，他赶紧抓住没有破的那个气球往下拉，就在他要接近航空车的时候，突然一道闪电，航空车又消失了。
四、界面
图1是游戏的开始界面，和一般的网络游戏一样，用户需要注册，然后登陆进入游戏。
图1
图2给出了“空中世界”、“水上奇观”、“陆地家园”三个按钮，用户点击按钮，可以选择故事的场景，我们对应分别设置了海陆空三个情境。
图3是结合情境给出的在海上的例子，我们设置了帮助了解情景和学习的五个按钮，在游戏情境播放的同时，右边的按钮供用户详细了解情境和学习之用，在每个按钮对应的内容中，我们设置了情景展现、原理讲解和模拟练习三部分帮助形象化学习知识。下面以浮筒打捞法为例做一说明。（其余的按钮内容可类似设置）
图2
图3
浮筒打捞法
1.展现具体的打捞情景，使学生了解真实的情景。
2.讲解浮筒打捞法的原理：根据物体的沉浮条件，当浮力大于重力时，物体上浮。即f＞G时，物体上浮。把灌满水的浮筒拴牢在沉船两旁，然后启动空气压缩机把空气压进筒把水排出后排开水的重力就等于船受到的浮力，当浮力大于船的重力和浮筒的重力以及船上表面的压力三者之和时，浮筒就把沉船拉离了海底。
若将游戏中的“大舜”号沉船近似地看成一个长方体且船体与海底紧密接触，在已知船体质量M千克，每个浮筒质量m千克以及体积y情况下，还需要知道或者测量哪些物理量，才能粗略地计算出至少需要多少个浮筒才能将沉船拉离海底？推导出浮筒个数的表达式[3]。
解析：由原理可知，还需要知道海水的密度，船上表面的表面积和上表面到海平面的高度。
3.让学生可以自己输入不同的数据来体会浮筒的个数和船的重力，用电脑模拟学生的数据得到的结果会产生的现实效果。比如学生可以改变浮筒的个数，体会50个浮筒时和100个浮筒时船上浮的速度。也可以改变船的重力，体会重力改变时需要浮筒的数量的变化。
五、智力答题
1.当船从河里到海里时，船浸入水中的体积如何变化？你能解释其中的原因吗？（15分）
2.当航空车变大轮船时，排水量是3吨，你能计算出浸入水中的体积是多少吗？（15分）
3.若将游戏中的“大舜”号沉船近似地看成一个长方体且船体与海底紧密接触，在已知船体质量 150千克，每个浮筒质量20千克以及体积30立方米情况下，海水的密度1030千克每立方米，船上表面到海平面的距离100米，船上表面的面积20平方米，求需要浮筒的个数。（20分）
4.妮妮没有解释出金属球怎么会浮上来，那么你能做到吗？（15分）
5.当氢气球飘向空中，越来越小，最后不见了，气球会怎么样？根据你学过的物理知识作出预言，并作出合理的解释。（15分）
6.如果氢气球的体积是4.5立方米，球壳的质量是4千克，已知空气的密度是1.29千克每立方米，氢气的密度是0.09千克每立方米，妮妮要用多大的力才能把气球拉回来？（20分）
六、说明
1.在播放完以上情境之后，我们为学习者设置了智力答题这一环节，学生根据情境中出现的现象和学习的内容，回答给出的问题。我们设置有以下按钮：
回放：在回答的过程中，学生如果忘记或没有注意刚才场景中的一些细节，可以点击回放按钮，重新播放。
智能小助手：一些题目也许不好回答，学生也可以求助智能小助手，智能小助手是学生在几次回答失败的情况下，为了鼓励学习者继续前进，不因此放弃，而专门提供的智能帮助。
网络连接：网络连接按钮可以与相关的教育网站相连，为学生提供学习资源。同时有名师指导，帮助学生解答疑难问题。
2.计分与级别。在智力答题这个环节，我们对每个小题设置了相应的分数，如果学生没有使用“智能小助手”和“网络连接”等独立解答出问题，那么除了可以得到试题上的计分外，还可以获得相等分数的经验指数，如果完全在帮助下解答出问题，可以得到试题上的计分，但是得到相当试题分数的经验指数为负值。经验指数的多少按照学生寻求帮助的几率来确定。例如：对于完全独立答对问题的学生，可以得到100分的成绩，同时可以得到100个点的经验指数；那么对于全部寻求帮助答对题的学生，可以得到100分的成绩，但是经验指数为— 100。最后根据学生的答题情况，将分数记入总分，在一系列的学习过程中，分数可以累计，达到相应的分数，可以获得相应的等级和称号（见表1）。
等级成绩学历 经验指数 称号
1
0-16中学 -100--60 顽童
2 60-70专科 -60--20
书童
3 70-80本科 -20-20参谋
4 80-90硕士
20-60军师
5 90-100
博士
60-100
将军
以上是我们列举的关于运用多媒体进行物理习题设计的一个简单的例子，希望给广大网络工作者和教育工作者一个启发，以起到抛砖引玉的作用。
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