基于幾何畫板優(yōu)化初中物理教學(xué)

陳群峰

摘 要：新課程改革的核心理念為教學(xué)主體和主流學(xué)習(xí)范式的轉(zhuǎn)變，即由以教師為中心轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心，注重學(xué)生學(xué)習(xí)心理的激發(fā)、思維品質(zhì)和層次的提高和培養(yǎng)，那么教學(xué)的有效性的著眼點(diǎn)不能僅僅放在提高教學(xué)效率上面，而且要從學(xué)生的層面來探討教學(xué)的有效性問題。幾何畫板與物理課程的有效整合也不例外。幾何畫板的出現(xiàn)雖然為解決物理教學(xué)中較難學(xué)的問題提供了較為有效的輔助平臺(tái)，但是如何運(yùn)用才能發(fā)揮更大的效果，值得總結(jié)和探討。

關(guān)鍵詞：幾何畫板;優(yōu)化;初中物理

一、幾何畫板的操作特點(diǎn)

（一）易用性和直觀性

幾何畫板中無需編程，無論是進(jìn)行幾何操作還是數(shù)值操作，其操作結(jié)果都用對(duì)象的形式呈現(xiàn)出來，包括幾何型對(duì)象、圖像型對(duì)象、數(shù)值型對(duì)象、函數(shù)型對(duì)象、文本型對(duì)象、表格型對(duì)象等等，具有直觀性。除了文字、數(shù)字輸入和使用功能鍵時(shí)需要用到鍵盤，其余的功能均可通過鼠標(biāo)的點(diǎn)擊完成。這種以對(duì)象為單元的呈現(xiàn)特點(diǎn)和以鼠標(biāo)點(diǎn)擊為主的操作特點(diǎn)，能讓人將注意力集中在對(duì)象的選擇和功能的使用上，讓人較快地掌握基本功能的使用方法，而需要做的只是提高對(duì)功能的應(yīng)用和理解，將這些功能轉(zhuǎn)化為解決問題的方法。

（二）邏輯性和生成性

幾何畫板的邏輯性表現(xiàn)在，它的功能操作具有比較清晰的幾何意義或數(shù)學(xué)意義，如在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，首先需要設(shè)定一個(gè)旋轉(zhuǎn)中心，然后才能選擇對(duì)象，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，這種操作思路保證了操作的結(jié)果能嚴(yán)格遵守兒何、數(shù)學(xué)關(guān)系，也符合我們對(duì)對(duì)象和幾何、數(shù)學(xué)邏輯關(guān)系的認(rèn)識(shí)。

幾何畫板的生成性體現(xiàn)在，一個(gè)操作完成時(shí)都能夠生成相應(yīng)的對(duì)象，如選擇一個(gè)點(diǎn)和直線，再選擇平行線功能，操作完成后可以生成過該點(diǎn)的與已知直線平行的直線，即操作完成后得到符合相應(yīng)兒何、數(shù)量關(guān)系的對(duì)象。而其生成性的特點(diǎn)，也非常適合體現(xiàn)和分析對(duì)象的邏輯原因或結(jié)果。

二、應(yīng)用幾何畫板在物理教學(xué)的意義

（一）使抽象的物理概念形象化

教師在講解物理知識(shí)的過程中由于知識(shí)點(diǎn)比較抽象化就比較難以理解，同時(shí)在做物理實(shí)驗(yàn)的時(shí)候因?yàn)槭艿綍r(shí)間、空間、實(shí)驗(yàn)器材等約束，物理學(xué)科中有些知識(shí)點(diǎn)是微觀的或宏觀的，這些內(nèi)容在做實(shí)驗(yàn)過程中就很難進(jìn)行直觀的演示，從而讓學(xué)生并不能真正理解物理知識(shí)內(nèi)容。例如，以下物理知識(shí)，通過做實(shí)驗(yàn)是無法讓學(xué)生意識(shí)到過程的：光的傳播、光的折射、二力平衡等，在做實(shí)驗(yàn)過程中教師并不能以通俗易懂的語言物進(jìn)行講解。另外一方面，還由于學(xué)生對(duì)以上物理過程并不能形成一種正確的認(rèn)識(shí)，就造成了學(xué)生很難以理解知識(shí)點(diǎn)。但是，在做實(shí)驗(yàn)過程中通過使用幾何畫板其效果就明顯不同，由于幾何畫板能突破時(shí)間、空間的約束，能夠?qū)⒁陨衔锢碇R(shí)點(diǎn)形象地進(jìn)行演示，從而讓一種立體、生動(dòng)的物理過程充分的展現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生直觀地感受到物理知識(shí)的過程，最終激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

由于有一部分物理知識(shí)內(nèi)容比較抽象化，對(duì)學(xué)生而言就比較難以理解，這時(shí)就需要通過物理實(shí)驗(yàn)來做驗(yàn)證。如：伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)，如圖1所示，這個(gè)物理實(shí)驗(yàn)是通過使用幾何畫板進(jìn)行操作的。在使用幾何畫板制作實(shí)驗(yàn)演示課件，通過觀察實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)小球從左面可以劃到同等高度的右面;當(dāng)減小右面的坡度時(shí)，小球也會(huì)劃到一樣的高度;但是將坡度降至為零時(shí)，小球?qū)⒁跃鶆虻乃俣认蛴疫\(yùn)動(dòng)。如果不借助幾何畫板進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)，在其他一些領(lǐng)域是無法實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程的，可是通過借助于幾何畫板就比較輕易做到。

（二）聯(lián)系生活情境，解釋物理現(xiàn)象，探索和解決應(yīng)用性物理問題

將物理原理應(yīng)用于模擬和解釋生活現(xiàn)象，將物理與生活聯(lián)系起來，是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、問題意識(shí)、應(yīng)用意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)的一種有效途徑，也是提高學(xué)生成就動(dòng)機(jī)、促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的一種方法。比如在教光的反射時(shí)，就可以提出球面鏡的成像問題，并用計(jì)算機(jī)幾何畫板進(jìn)行模擬和解決，這不僅解釋了生活現(xiàn)象，而且強(qiáng)化了對(duì)物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)，并且體會(huì)到可以利用計(jì)算機(jī)手段結(jié)合物理規(guī)律來解決日常生活中的問題，有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維意識(shí)。

三、結(jié)束語

幾何畫板是一個(gè)溝通教與學(xué)、 啟發(fā)新思維、驗(yàn)證新想法、激活遷移與聯(lián)想、開發(fā)創(chuàng)造性思維能力的平臺(tái)，能讓學(xué)生自己動(dòng)手，充分利用已學(xué)過的知識(shí)，借助于它去驗(yàn)證想法，挖掘潛能，加強(qiáng)學(xué)生的理解力，特別是數(shù)理之間的聯(lián)系和物理圖景的動(dòng)態(tài)理解，更好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造能力。“科學(xué)源于好奇，技術(shù)源于創(chuàng)造”，“教學(xué)和教育的技巧就在于要使每一個(gè)兒童的力量和可能性發(fā)揮出來，使他們享受到腦力勞動(dòng)中的成功樂趣。

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