《幾何畫板》在高中物理教學(xué)中的高價(jià)值應(yīng)用

毛國(guó)俊

摘 要：近些年來，越來越多的教輔軟件在課堂教學(xué)中得到廣泛的運(yùn)用，其中《幾何畫板》就是這樣一款集作圖、動(dòng)畫、模擬實(shí)驗(yàn)于一身的教輔軟件，非常適用于物理課堂教學(xué)。

關(guān)鍵詞：幾何畫板；物理教學(xué)；教輔軟件

物理教學(xué)過程可以看成是信息——知識(shí)——智能的轉(zhuǎn)化的過程。信息是基本資源；知識(shí)是對(duì)信息進(jìn)行思維加工后所得到的抽象化產(chǎn)物；智能是利用信息資源加工生成知識(shí)，從而激活知識(shí)生成解決策略的這類信息，并在這種策略信息引導(dǎo)下產(chǎn)生具體解決問題的能力。近些年來，越來越多的教輔軟件在課堂教學(xué)中得到廣泛的運(yùn)用，其中《幾何畫板》就是這樣一款集作圖、動(dòng)畫、模擬實(shí)驗(yàn)于一身的教輔軟件，非常適用于物理教學(xué)。

一、《幾何畫板》教輔軟件的特點(diǎn)

1 快速掌握，運(yùn)用簡(jiǎn)單

在使用《幾何畫板》時(shí)，所有的指令操作僅僅依賴工具欄來加以呈現(xiàn)，可以使用內(nèi)置模塊，例如圓規(guī)、三角板、直尺、計(jì)算器等小巧工具方便制作課件。就像使用草稿紙和計(jì)算器，利用簡(jiǎn)單的繪制圖樣和公式計(jì)算來實(shí)現(xiàn)以前必需通過編程才能解決的問題。

2 圖形內(nèi)容豐富，繪圖功能強(qiáng)大

《幾何畫板》中所提供畫點(diǎn)線和畫圓等圖像、圖形的簡(jiǎn)單工具和簡(jiǎn)易操作手段，能繪制出任意的歐幾里德規(guī)則圖形，還可以繪制出各種初等函數(shù)圖象的功能。具備“跟蹤”、“移動(dòng)”、“拖動(dòng)”、“動(dòng)畫”和呈現(xiàn)“軌跡”等動(dòng)態(tài)性的功能。《幾何畫板》為使用者供應(yīng)了豐富的量度功能，可對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行量度、分析和顯示其數(shù)量關(guān)系。

3 包容性好，開放性強(qiáng)

《幾何畫板》與Windows系列應(yīng)用程序的風(fēng)格保持一致，支持OLE（對(duì)象的鏈接與嵌入），例如插入畫板中的圖形（.bm、.gif格式）、Word文本（.doc格式）、音頻音效（.wav格式）、電影節(jié)選片段（.avi格式）等等，另外還可以通過剪貼板或其他應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)信息交互，也可以通過Excel電子表格批處理數(shù)據(jù)描點(diǎn)，并繪制出曲線圖形。

4 仿真演示動(dòng)態(tài)過程，再現(xiàn)經(jīng)典物理現(xiàn)象

為學(xué)科教學(xué)量身定做，為教學(xué)信息化添磚加瓦?！稁缀萎嫲濉返囊粋€(gè)顯著點(diǎn)是，編制過程是運(yùn)用到草稿紙加上計(jì)算器的辦法，使得系統(tǒng)只占用不到1MB的存儲(chǔ)空間，可以滿足批處理大量問題的需求。多媒體輔助教學(xué)的各種形式，包括“授課助力型”、“知識(shí)檢測(cè)型”、“模擬實(shí)驗(yàn)型”及“游戲娛樂型”等，全部可方便的使用《幾何畫板》作為其軟件平臺(tái)。

二、《幾何畫板》與物理教學(xué)整合

1、積極建構(gòu)動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，讓學(xué)生體會(huì)“子彈時(shí)間”

《幾何畫板》不僅是款繪圖軟件，它的動(dòng)畫制作效果也非常的好，可以將各種變化過程演繹的非常的細(xì)致，這樣的方式有助于學(xué)生在腦海中搭建起相應(yīng)的物理模型，使他們能更加精確的了解狀態(tài)變化的細(xì)節(jié)過程，并增強(qiáng)心中的認(rèn)知效果。

例如，學(xué)生對(duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)章節(jié)的學(xué)習(xí)中，通過《幾何畫板》創(chuàng)做的模擬振子效果的課件，可以慢慢的逐秒展示彈簧振子發(fā)生振動(dòng)的全過程。再通過顯示工具展現(xiàn)其變化當(dāng)中的位移x和加速度a等物理量的變化情況。

通過《幾何畫板》的動(dòng)畫展示功能，輕松的讓學(xué)生觀察稍縱即逝的全過程，因?yàn)樵撔Ч峭ㄟ^軟件模擬出來的，所以可以通過鼠標(biāo)操控其演示進(jìn)度，甚至反復(fù)回放以增加學(xué)生對(duì)這一變化過程的理解。

2、以興趣為內(nèi)驅(qū)力，以探究為外驅(qū)力，讓學(xué)生體會(huì)“游戲課堂”

興趣在學(xué)習(xí)過程中常常充當(dāng)好老師的角色。《幾何畫板》能將學(xué)生帶入到一個(gè)新穎、別樣的物理場(chǎng)景當(dāng)中，這非常符合該學(xué)齡段學(xué)生的認(rèn)知方式和認(rèn)知習(xí)慣。它能夠喚起學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情，讓學(xué)生學(xué)在其中，樂在其中，同時(shí)還能增加學(xué)生解決實(shí)際問題的需求。

《幾何畫板》在研究某些特定規(guī)律時(shí)也能發(fā)揮出奇效，例如在探究力合成規(guī)律的時(shí)侯，逐漸改變力的三要素，不間斷的向?qū)W生展示其合力的效果的變化，學(xué)生往往表現(xiàn)出莫大的關(guān)注，急切的希望了解其原理。

3、物理學(xué)習(xí)不留死角，引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)“模糊地帶”

《幾何畫板》的動(dòng)畫能展示變化的所有細(xì)節(jié)，能將只可意會(huì)不可描繪的難點(diǎn)知識(shí)通過活潑的動(dòng)畫表達(dá)出來。熟練運(yùn)用《幾何畫板》中的度量和函數(shù)效果能描述物理量之間動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中不留死角。

如下圖1所示的物體沿曲面下滑過程中的受力情況分析，拉動(dòng)細(xì)繩的P端，分析小球沿著圓柱體邊沿下滑過程中的壓力大小以及細(xì)繩的拉力變化?！稁缀萎嫲濉分械墓ぞ呖梢栽陔S意拉動(dòng)P端的過程中看到所有受力的變化情況，學(xué)生只需靜靜的觀察各個(gè)力的變化即可發(fā)現(xiàn)N的不變性。

4、物理過程大揭秘，輕松找出大規(guī)律

沒有對(duì)物理過程的科學(xué)認(rèn)識(shí)和理解，就不可能確定科學(xué)的物理概念和規(guī)律。通過《幾何畫板》動(dòng)畫演示，可以使學(xué)生輕松理解原本難以理解的物理過程。

如上圖2所示，m1和m2通過輕質(zhì)彈簧連接起來，對(duì)m2施加水平向左的力，靜止后撤去外力觀察其運(yùn)動(dòng)效果，在這個(gè)過程當(dāng)中，《幾何畫板》可以反映m1，、m2的運(yùn)動(dòng)情況和質(zhì)心O的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

5、經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，模擬再現(xiàn)

《幾何畫板》可以對(duì)物理現(xiàn)象采用動(dòng)態(tài)表達(dá)，可當(dāng)做是很好的演示工具與實(shí)驗(yàn)儀器、教具相輔相成，輔助物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高物理課堂教學(xué)效率。

出色的做到展現(xiàn)物理本質(zhì)規(guī)律的特殊物理現(xiàn)象及過程。如兩種透鏡成像，帶不同電荷的粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中加速、偏轉(zhuǎn)、回旋時(shí)所受力的動(dòng)態(tài)分析等等，運(yùn)用《幾何畫板》工具則可以將這些不可見的場(chǎng)景因素通過形象的仿真或模擬來展現(xiàn)出來。

運(yùn)用《幾何畫板》能制作出模擬實(shí)驗(yàn)所用的實(shí)驗(yàn)儀器，如刻度尺、游標(biāo)尺、螺旋測(cè)微儀、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表等儀器課件，利用這些課件可以讓學(xué)生們利用它們進(jìn)行專門的操作訓(xùn)練，效果有時(shí)候甚至比真實(shí)儀器還要好。

三、豐富物理教學(xué)形式，打造學(xué)科精品課堂

《幾何畫板》是高中常用的課件制作平臺(tái)之一，通過它來制作的課件，不用學(xué)習(xí)復(fù)雜的編程和繁瑣的軟件制作，而只是需要憑借觀察和探討參考量關(guān)系來表現(xiàn)而這正是物理教師們都擅長(zhǎng)的專業(yè)素養(yǎng)之一。

利用《幾何畫板》輔助物理課堂教學(xué)，把大家置身于非常形象生動(dòng)的物理圖景面前，所有人都沉浸在理性思考的氣氛之中，以往困惑學(xué)生的物理教學(xué)中難點(diǎn)問題都在不知不覺中化解了。

利用《幾何畫板》制作出的物理課件，其最大的優(yōu)點(diǎn)便是能夠精準(zhǔn)定量地反映出物理過程，在起始條件發(fā)生變化后，它所描繪的物理現(xiàn)象和物理過程也會(huì)隨之而發(fā)生改變，而這一過程當(dāng)中，設(shè)定的定量關(guān)系是不會(huì)發(fā)生變化的，這正是其它教學(xué)軟件所不易做到。

人類步入二十一世紀(jì)已經(jīng)近20年了，如今大力提倡培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，發(fā)展學(xué)生自主式拓展學(xué)習(xí)方式，《幾何畫板》針對(duì)物理學(xué)科固有的特點(diǎn)，充分展現(xiàn)獨(dú)特的輔助教學(xué)效果，這必為新一輪改革開啟了一種新思維。

（作者單位：九江第一中學(xué)）