物理教学基于信息技术的探究式设计

《物理教学基于信息技术的探究式设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、物理教学基于信息技术的探究式设计常熟市第一中学陆建国用于课堂教学的探究情景，或来自于生产、生活、科学研究中涉及的真实情景，或来自精心设计的探究性实验，也可以来自借助计算机辅助设计的虚拟情景。虚拟情景的最大特点在于可以根据探究活动的需要有目的突出一些相关的探究因素，这样可以使课堂教学的探究活动增加指向性，提高有效性。当然，在实际应用中要特别注意情景的科学性、情景的可探究性、情景的不可替代性。木文着重介绍如何利用“几何画板”、“仿真实验室”、“网络插件”等来进行探究式的教学设计。一、几何画板与物理探究式教学“几何画板”软件的特点决定了其是一个为物理学习量身定做的学科工具

2、。一旦设计者确定了一种数量关系，软件就可以在变化过程中始终保持这样的关系，并且以“图形”的方式表现相对应的内在联系，以内在的不变性体现变化过程背后的规律，这种有一定智能性表现的软件，正是实现探究性教学活动的最佳选择。“带电粒子在电场中的偏转”是电场中的典型问题，在中学阶段这是一个不能实现的实验，但用几何画板就可以开发一个虚拟情景来进行试验。帮助我们探究下面的一些问题：带电粒子经过电压U加速获得的速度v与加速电压、粒子荷质比间的关系；再经过电压U’偏转后偏转的位移y、偏转的角度tanθ与加速电压U、粒子荷质比、偏转电压U’、板长L、

3、板间距离d等参量间的关系。并可直观的观察到两个结论：一是加速并偏转后粒子的偏转距离与粒子荷质比无关；而是当粒子从电场飞岀时，其速度的反向延长线与x轴的交点正好是0X的中点，这一个结论对类平抛运动都是成立的。几何画板还具有强大的计算、绘图功能，以数形结合的方式来处理所采集的数据，建立起物理模型中的数学规律。i般用函数图像与所描绘的数据点进行“拟合”，拟合的过程本身就是一个科学探究规律的一种方式，这种“观察实验、抽象思维、数学处理”相结合的方法是物理学探究的基本方法。例如对“单摆”一节的探究性教学，笔者设计了如下的探究活动方案：首先，每两个学生一组，至少测出一组周期与摆

4、长的实验数据：由于

5、］寸间上的限制，每个学生不可能在课堂上测量很多组数据，但全班可分为28个小组，这样可以有至少28组数据可供大家共享。然后师生共同预先用“几何画板”开发一个处理数据的小软件，具体界面如下①界面中预先构造好了一个关于L、T的一般函数，坐标系中的曲线就是对应的图像②调节界面上的参数更改点“n值调节”、“K值调节”，屏幕上的图像会发生同步改变，直到图像与描绘的数据点拟合的最好为止③结论：此吋K值在4左右、n值在2左右，即周期T的平方与摆长L成正比④界面中的Y点明显偏离了拟合的曲线，通过测量其坐标查找出了这组数据为(0.72,1.47),分析中应将该组实验

6、数据剔除。最后笔者通过上述分析活动，突出蕴含在其中的物理科学方法，得出单摆的周期公式。二、“仿真实验室”与物理探究式教学利用“仿真实验室”可以为学生营造了一个虚拟的实验系统，且构建出的实验及问题情景视觉效果非常逼真。只需要用鼠标拖动实验器件，就可以完成电路的设计、测量等步骤。①构建仿真实验情景比如“伏安法测电阻”，只需将器件箱中将电阻、滑动变阻器、电源、电开关、电表等拖进界面，然后用鼠标在接线处“+”连线即可:②现场模拟虚拟情景比如带电粒子在磁场中的圆周运动，先建立一个匀强磁场，B=1T,方向向外，设置一个带电小球，电量为Q二:lc,初速度为10m/s,将小球设置成

7、用闪照记录，实验设置中考虑库仑力，并箭头显示小球的速度、洛伦兹力矢量。运行软件可以看到所示的情况。如果将小球放在磁场的边界处，则小球离开边界后将做匀速直线运动的情况：三、网络互动插件与物理探究式教学网络上可以找到很多适合进行探究活动的互动插件，像：美国ExploreLearning公司开发的探究科学程序库等。这些网络化的虚拟学习情景，可以作为很好的学习支架，进行以问题为中心的自主学习，或开展基于项目的研究性学习活动等。而“DIS实验系统”也是进行物理探究式教学的有力支撑平台，“DIS实验系统”是由物理量传感器、数据采集器、计算机和数据处理软件组成的一个集成化的实验系

8、统。它可以实吋采集、处理实验数据，结果可以用数字、图形显示岀来。实现了实验环境的信息化、测量手段的数字化、分析计算的智能化。