《几何画板》在高中物理教学中的高价值应用

毛国俊

摘 要：近些年来，越来越多的教辅软件在课堂教学中得到广泛的运用，其中《几何画板》就是这样一款集作图、动画、模拟实验于一身的教辅软件，非常适用于物理课堂教学。

关键词：几何画板；物理教学；教辅软件

物理教学过程可以看成是信息——知识——智能的转化的过程。信息是基本资源；知识是对信息进行思维加工后所得到的抽象化产物；智能是利用信息资源加工生成知识，从而激活知识生成解决策略的这类信息，并在这种策略信息引导下产生具体解决问题的能力。近些年来，越来越多的教辅软件在课堂教学中得到广泛的运用，其中《几何画板》就是这样一款集作图、动画、模拟实验于一身的教辅软件，非常适用于物理教学。

一、《几何画板》教辅软件的特点

1 快速掌握，运用简单

在使用《几何画板》时，所有的指令操作仅仅依赖工具栏来加以呈现，可以使用内置模块，例如圆规、三角板、直尺、计算器等小巧工具方便制作课件。就像使用草稿纸和计算器，利用简单的绘制图样和公式计算来实现以前必需通过编程才能解决的问题。

2 图形内容丰富，绘图功能强大

《几何画板》中所提供画点线和画圆等图像、图形的简单工具和简易操作手段，能绘制出任意的欧几里德规则图形，还可以绘制出各种初等函数图象的功能。具备“跟踪”、“移动”、“拖动”、“动画”和呈现“轨迹”等动态性的功能。《几何画板》为使用者供应了丰富的量度功能，可对各种参数进行量度、分析和显示其数量关系。

3 包容性好，开放性强

《几何画板》与Windows系列应用程序的风格保持一致，支持OLE（对象的链接与嵌入），例如插入画板中的图形（.bm、.gif格式）、Word文本（.doc格式）、音频音效（.wav格式）、电影节选片段（.avi格式）等等，另外还可以通过剪贴板或其他应用程序实现信息交互，也可以通过Excel电子表格批处理数据描点，并绘制出曲线图形。

4 仿真演示动态过程，再现经典物理现象

为学科教学量身定做，为教学信息化添砖加瓦。《几何画板》的一个显著点是，编制过程是运用到草稿纸加上计算器的办法，使得系统只占用不到1MB的存储空间，可以满足批处理大量问题的需求。多媒体辅助教学的各种形式，包括“授课助力型”、“知识检测型”、“模拟实验型”及“游戏娱乐型”等，全部可方便的使用《几何画板》作为其软件平台。

二、《几何画板》与物理教学整合

1、积极建构动态的学习场景，让学生体会“子弹时间”

《几何画板》不仅是款绘图软件，它的动画制作效果也非常的好，可以将各种变化过程演绎的非常的细致，这样的方式有助于学生在脑海中搭建起相应的物理模型，使他们能更加精确的了解状态变化的细节过程，并增强心中的认知效果。

例如，学生对简谐振动章节的学习中，通过《几何画板》创做的模拟振子效果的课件，可以慢慢的逐秒展示弹簧振子发生振动的全过程。再通过显示工具展现其变化当中的位移x和加速度a等物理量的变化情况。

通过《几何画板》的动画展示功能，轻松的让学生观察稍纵即逝的全过程，因为该效果是通过软件模拟出来的，所以可以通过鼠标操控其演示进度，甚至反复回放以增加学生对这一变化过程的理解。

2、以兴趣为内驱力，以探究为外驱力，让学生体会“游戏课堂”

兴趣在学习过程中常常充当好老师的角色。《几何画板》能将学生带入到一个新颖、别样的物理场景当中，这非常符合该学龄段学生的认知方式和认知习惯。它能够唤起学生学习物理的热情，让学生学在其中，乐在其中，同时还能增加学生解决实际问题的需求。

《几何画板》在研究某些特定规律时也能发挥出奇效，例如在探究力合成规律的时侯，逐渐改变力的三要素，不间断的向学生展示其合力的效果的变化，学生往往表现出莫大的关注，急切的希望了解其原理。

3、物理学习不留死角，引领学生走进“模糊地带”

《几何画板》的动画能展示变化的所有细节，能将只可意会不可描绘的难点知识通过活泼的动画表达出来。熟练运用《几何画板》中的度量和函数效果能描述物理量之间动态变化规律，使学生在学习的过程中不留死角。

如下图1所示的物体沿曲面下滑过程中的受力情况分析，拉动细绳的P端，分析小球沿着圆柱体边沿下滑过程中的压力大小以及细绳的拉力变化。《几何画板》中的工具可以在随意拉动P端的过程中看到所有受力的变化情况，学生只需静静的观察各个力的变化即可发现N的不变性。

4、物理过程大揭秘，轻松找出大规律

没有对物理过程的科学认识和理解，就不可能确定科学的物理概念和规律。通过《几何画板》动画演示，可以使学生轻松理解原本难以理解的物理过程。

如上图2所示，m1和m2通过轻质弹簧连接起来，对m2施加水平向左的力，静止后撤去外力观察其运动效果，在这个过程当中，《几何画板》可以反映m1，、m2的运动情况和质心O的运动规律。

5、经典实验，模拟再现

《几何画板》可以对物理现象采用动态表达，可当做是很好的演示工具与实验仪器、教具相辅相成，辅助物理实验教学，提高物理课堂教学效率。

出色的做到展现物理本质规律的特殊物理现象及过程。如两种透镜成像，带不同电荷的粒子在电场、磁场中加速、偏转、回旋时所受力的动态分析等等，运用《几何画板》工具则可以将这些不可见的场景因素通过形象的仿真或模拟来展现出来。

运用《几何画板》能制作出模拟实验所用的实验仪器，如刻度尺、游标尺、螺旋测微仪、滑动变阻器、电压表、电流表等仪器课件，利用这些课件可以让学生们利用它们进行专门的操作训练，效果有时候甚至比真实仪器还要好。

三、丰富物理教学形式，打造学科精品课堂

《几何画板》是高中常用的课件制作平台之一，通过它来制作的课件，不用学习复杂的编程和繁琐的软件制作，而只是需要凭借观察和探讨参考量关系来表现而这正是物理教师们都擅长的专业素养之一。

利用《几何画板》辅助物理课堂教学，把大家置身于非常形象生动的物理图景面前，所有人都沉浸在理性思考的气氛之中，以往困惑学生的物理教学中难点问题都在不知不觉中化解了。

利用《几何画板》制作出的物理课件，其最大的優点便是能够精准定量地反映出物理过程，在起始条件发生变化后，它所描绘的物理现象和物理过程也会随之而发生改变，而这一过程当中，设定的定量关系是不会发生变化的，这正是其它教学软件所不易做到。

人类步入二十一世纪已经近20年了，如今大力提倡培养学生的创新精神，提高学生的实践能力，发展学生自主式拓展学习方式，《几何画板》针对物理学科固有的特点，充分展现独特的辅助教学效果，这必为新一轮改革开启了一种新思维。

（作者单位：九江第一中学）