多媒体仿真趣味物理选修课探索与实践
浅谈多媒体在高中物理教学中的应用

浅谈多媒体在高中物理教学中的应用多媒体是指将文字、图像、声音、视频等多种媒体信息结合起来的一种信息展示形式。
在高中物理教学中,多媒体技术的应用能够提高学生对物理概念的理解和记忆,激发学生学习兴趣,培养学生的实践能力和创新思维。
本文将从实验模拟、动画演示、互动教学和学习资源四个方面探讨多媒体在高中物理教学中的应用。
一、实验模拟在高中物理教学中,实验是提高学生实践能力和探究精神的重要方式。
实验操作受限于时间、成本、设备等因素,无法让每个学生都亲自进行操作。
这时,多媒体技术就能够通过模拟实验的形式让学生全面、深入地了解实验过程和实验结果,提高学生的学习效果。
通过多媒体技术,可以将实验过程以动画的形式呈现给学生,让学生仿佛身临其境地进行实验操作。
利用多媒体软件可以模拟光的折射实验,学生可以通过调整光线的入射角度,观察光线的折射角度变化,进而理解光的折射规律。
多媒体技术还可以将实验结果以图表、曲线的形式展示给学生,让学生更直观地了解实验的数值结果。
二、动画演示物理概念往往抽象难懂,学生很难通过文字和静态的图像理解相关概念,这时候多媒体技术的动画演示就能够帮助学生更好地理解和记忆物理概念。
通过多媒体技术,可以将物理过程以动画的形式呈现给学生。
当在讲解力学中牛顿第一定律时,可以通过多媒体技术展示一个小球在光滑水平面上的运动情况,学生可以清晰地观察到小球在无外力作用下保持匀速直线运动的情况,从而加深对牛顿第一定律的理解。
又如,当讲解电磁感应时,可以通过多媒体技术模拟一个匀速运动的导体进入磁场的过程,学生可以观察到导体中感应出的电流大小和方向的变化,从而理解电磁感应的原理。
三、互动教学多媒体技术的互动性是其在高中物理教学中的一大优势。
传统的教学方式,学生被动接受知识,容易造成学习效果不佳。
而通过多媒体技术的互动教学,学生可以主动参与到教学过程中,提高学习的积极性和主动性。
通过多媒体技术的互动教学,学生可以通过键盘、鼠标等操作设备进行实时反馈和答题,教师可以即时了解学生的学习情况,进行针对性的辅导和指导。
多媒体课件辅助物理实验教学探究

多媒体课件辅助物理实验教学探究物理作为以实验为基础的自然学科,在有限的课堂教学过程中,让学生获得一定的感性认以是不可缺少的,但是受物理环境等因素的影响,学生或许因为对实验感兴趣而好玩,却对实验的原理和目的小求甚解;或冈实验器材的新颖、别致导致学生注意力分散。
信息技术的飞速发展给学牛的学习提供文本、声音、影像、视频、动画等有机结合在一起的多媒体课件,在一定程度上突破了时空的限制,弥补传统教学媒体的局限性。
一、通过虚拟实验,突破教学中的重难点物理教学中的很多现象、规律,由于受到环境和时空的限制,没有条件给学生演示,难以获取初步的感性认识;再者由于部分实验现象持续时间较短,难以捕捉到其实质性的物理规律;对于抽象的现象和规律根本不可用感官感知,这些都需要学生的想像与思考。
而用多媒体课件来进行实验模拟,就可以创建一个虚拟的物理实验,以“补偿”这些无法演示的或者现象短暂的实验,变抽象为直观,让学生获得初步体验,补充感性认识,并抓住实验对象的主要特征和变化过程,明确其产生、变化的特点与条件,以培养学生的思维能力、想像能力。
时间短的实验可以通过拉长时间轴的方法得以实现。
如碰撞实验的碰撞过程,一般很难分清接触、挤压、分离的各个细节,若用多媒体软件将碰撞制成动画,通过慢动作将快的过程变慢,可以看清物体作用的全过程。
可见度小的通过视频“放大”,难以用感官感知的可以用模拟的方法,对宏观的物理运动也可以通过画面缩小的方法来展现。
如为了突出“原电池”这一节课的重点——原电池的原理及形成条件,可利用电脑模拟技术,模拟原电池回路中,电子转移的流动过程,突出两极的显示。
负极上随着电子的流出,可观察到锌的溶解,正极上随着电子的流入,可观察到氢气的放出.这种直观、形象甚至是虚拟的场景,不仅能让学生产生身临其境的感觉,而且对物理知识的理解也变得自然、容易,从而提高教学效率。
二、切身感受物理学的实质,真正地欣赏科学、研究科学在物理学科中,从数据的收集到问题的解决,都离不开数学这一有效的工具,这是数理不分家的必然结果。
巧妙利用多媒体,上好物理实验课

巧妙利用多媒体,上好物理实验课物理实验是物理教学的重要手段之一,然而由于受时间和空间等客观条件以及仪器本身因素的限制,有些实验效果不够理想。
如果利用多媒体模拟辅助物理实验,将起到直观形象、重复再现以及大小、远近、动静、快慢都可调节等作用,就可以使学生们看到想看而看不到的现象,激发学习兴趣,提高课堂效率。
一、合理利用多媒体和实物投影,提高演示实验的可视度物理实验教学中我们经常需要做一些演示实验,给学生提供观察的对象,要求学生有目的地进行观察。
然而有一些演示实验由于其可见度不高,或受环境条件的限制,观察仅是前排学生的专利,而后排学生只能看看热闹而已。
利用多媒体可提高演示实验的可见度,提高课堂效率。
例如:在研究影响分子运动速度的实验中,我们把盛有不同温度水的烧杯放在实物投影的演示台上,在两杯水中分别滴入一滴红墨水,红墨水在两杯水中的扩散过程就非常清晰地展现在大屏幕上,这样每一位学生都能非常清楚地看到实验现象。
二、利用成功录像,让学生观察到不容易观察到的实验现象物理学是一门以实验为基础的自然科学,直观教学在物理教学过程中占有相当重要的地位。
传统的直观教学主要是运用演示实验、教学模型和教学挂图等进行的。
但这些手段有较大的局限性,如有的可见度小,有的演示现象瞬息即逝,有的限于条件演示效果很差,使学生对许多物理知识的理解不能充分建立在直观感知的基础上。
我们可以通过用录像播放一些在课堂中不容易演示的成功实验,加强对知识的理解。
例如托里拆利实验是用水银做的,有的同学就会问:用水来做这个实验会怎么样呢?这个实验一般情况下是不能演示的,我们可以通过人教版所配制的录像演示科研人员所做的实验,通过观察比三层楼还要高的水柱,极大地加深了学生对大气压的认识。
再如:在学习物态变化这一部分时,雾、霜、雪、冰雹、云、雨、露珠在课堂中我们很难直接观察到。
所以我们用录像把这些自然现象浓缩在一个几分钟的片子里,在课堂上放给学生看就解决了这个问题。
初中物理教育中多媒体教学设计与实践

初中物理教育中多媒体教学设计与实践导言:多媒体教学是一种融合了文字、图像、音频、视频等多种媒体形式的教学方式,通过将教学内容以丰富的媒体形式呈现给学生,可以激发学生的兴趣,促进学习效果的提高。
在初中物理教育中,多媒体教学设计和实践的应用也越来越受到关注。
本文将就初中物理教育中多媒体教学设计与实践进行探讨和分析。
一、多媒体教学设计在初中物理教育中的重要性多媒体教学设计在初中物理教育中具有重要的作用。
首先,多媒体教学可以提供丰富的教学资源,为学生提供更加详细、直观的物理知识,帮助他们更好地理解和掌握学习内容。
例如,在教学中可以通过投影仪播放视频,展示物理实验过程,使学生亲眼目睹实验现象,从而深刻理解物理规律。
其次,多媒体教学可以激发学生学习的兴趣。
相比于传统的纸质教材,多媒体教学更具有时代感和吸引力。
通过绚丽的图像、生动的音频和视频,可以使学习变得更加生动有趣,让学生在学习中产生愉悦感。
这样一来,学生会更加主动地参与到学习过程中,并且更加积极地思考和探索。
最后,多媒体教学设计还可以提高教学效果。
通过合理的图片、动画和实例呈现,可以帮助学生更好地理解知识点,提高学习效率。
同时,多媒体教学设计还可以培养学生的创新思维和实践能力。
例如,在学习力学原理时,可以通过模拟软件展示不同力的作用效果,引导学生自主探索和实践,从而培养学生问题解决的能力和实践动手操作的能力。
二、多媒体教学设计的实践案例以下是一个多媒体教学设计的实践案例,用于初中物理力学的教学:案例:小车运动与力的学习1. 导入环节:通过播放视频,展示小车在不同路面上运动时的速度变化情况,引起学生对小车运动的思考。
2. 知识点讲解:通过多媒体课件,结合图片和动画,介绍小车运动的相关知识,包括速度、加速度、力的作用等概念。
3. 实验演示:通过多媒体实时演示和拍摄视频,展示小车在不同力作用下的运动情况,引导学生观察和分析实验现象。
4. 小组合作:组织学生进行小组讨论,在多媒体互动教学平台上完成小车的模拟实验,观察实验结果并记录数据。
关于巧用多媒体辅助物理实验

关于巧用多媒体辅助物理实验随着科技的不断发展,多媒体技术在教育中扮演着越来越重要的角色。
在物理实验中,多媒体技术的应用可以通过各种视觉和声音效果来提高学生对知识的理解和学习的兴趣。
本文将探讨多媒体技术在物理实验中的巧妙应用。
一、视频技术视频技术是多媒体技术的核心,视频可以记录下整个实验过程,并将该视频展示给学生观看。
这样一来,学生可以更加直观地观察实验过程中的物理现象,以及物理定律的应用。
视频技术可以用于演示各种实验操作,如测量方法、数据收集和数据分析等。
此外,视频技术还可以用于演示整个实验的过程,让学生更加深入地了解物理现象。
二、声音技术尽管音频技术通常被认为是次要的,但实际上,声音可以为物理实验增添很多趣味和学习的乐趣。
例如,在铁轨上滑行的小车制造的声音可以用于帮助学生了解物理定律。
同样,落地的球体表面撞击地面的音响效果,共振管和爆炸等声音效果可以用于模拟物理定律,帮助学生理解实验的物理过程。
此外,声音技术还可以用于配合激动人心的视频,增加学习的趣味性。
三、动画技术动画技术是多媒体技术应用于物理实验中最受欢迎的应用之一。
通过动画技术的应用,学生们可以看到准确的物理现象演示、机械结构模型和图形表达方式。
学生可以模拟各种真实的物理现象,例如运动曲线、力的作用等。
通过这种方式,学生不仅可以观察实验的结果,还可以了解其中的物理道理。
四、虚拟实验室虚拟实验室是利用计算机模拟实验,创造了一个虚拟实验平台。
学生可以在这个虚拟实验室中自由操作,观察虚拟物理实验的现象。
此外,虚拟实验室还能够帮助学生更深入地了解物理学的性质。
通过虚拟实验室,学生不仅可以学习物理学的基础知识,还可以在这个平台上自由探索,提高自己的实验能力。
总之,巧妙的应用多媒体技术在物理实验中,可以让学生更加深入地了解物理定律的应用以及实验的过程,兴趣十足。
在今后的物理实验应用中,多媒体技术的发展仍需不断创新和完善。
初中物理教学中应用多媒体技术的实践与探索(含学习方法技巧、例题示范教学方法)

初中物理教学中应用多媒体技术的实践与探索在当今信息化时代,多媒体技术作为一种新型的教学手段,被广泛应用于教育教学领域。
在初中物理教学中,运用多媒体技术有助于激发学生的学习兴趣,提高教学质量,培养学生的创新能力和科学素养。
本文将结合具体教学实例,对初中物理教学中应用多媒体技术的实践与探索进行探讨。
1. 多媒体技术在初中物理教学中的优势1.1 丰富教学内容多媒体技术具有丰富的表现形式,如文字、图片、音频、视频等。
在初中物理教学中,教师可以利用多媒体技术将抽象的物理概念、复杂的物理现象生动形象地展示出来,丰富教学内容,提高学生的学习兴趣。
1.2 提高教学效率多媒体技术具有较高的信息传递速度,教师可以利用多媒体课件进行教学,节省板书时间,提高课堂教学效率。
同时,多媒体课件可以重复使用,有利于学生巩固所学知识。
1.3 培养学生的创新能力多媒体技术为学生提供了丰富的学习资源,学生可以借助多媒体技术自主探究、合作学习,培养创新能力。
此外,多媒体技术还可以模拟实验操作,降低实验难度,提高学生的实践能力。
1.4 增强学生的科学素养多媒体技术可以帮助学生建立科学的思维方式,培养学生的科学素养。
在多媒体教学中,学生可以接触到大量的物理实验、科学现象,从而提高对物理学科的认识和理解。
2. 多媒体技术在初中物理教学中的应用实践2.1 创设情境,激发学习兴趣在初中物理教学中,教师可以利用多媒体技术创设生动有趣的教学情境,激发学生的学习兴趣。
例如,在教授光的传播规律时,教师可以播放光纤通信的相关视频,让学生形象地了解光的传播过程。
2.2 呈现抽象概念,提高理解能力多媒体技术可以将抽象的物理概念形象化,有助于提高学生的理解能力。
例如,在教授磁场概念时,教师可以利用多媒体课件展示磁感线的分布,让学生更直观地理解磁场的特点。
2.3 模拟实验,培养实践能力多媒体技术可以模拟实验操作,降低实验难度,提高学生的实践能力。
例如,在教授电路原理时,教师可以利用多媒体技术模拟电路实验,让学生在虚拟环境中进行实验操作,培养实践能力。
在多媒体教室进行一堂初中物理课教学的体会
在多媒体教室进行一堂初中物理课教学的体会
作为一个语言模型,我无法亲身体验多媒体教室进行物理课教学的感受。
但是我可以根据一般的经验和学术研究来分享一些可能的体会。
1. 互动性增强:多媒体教室可以通过使用投影仪、电子白板、计算机等设备,以及多媒体教学软件,使得课堂更加生动和互动。
学生可以通过观看视频、动画、实验演示等形式,更直观地理解物理概念。
学生还可以参与课堂讨论、解决问题以及参与互动小游戏等活动。
2. 提高学习兴趣:多媒体教室可以通过不同的媒体形式呈现教学内容,增强学生对学习物理的兴趣。
多媒体教材可以通过色彩鲜艳的图像、音频、视频等方式吸引学生的注意力。
同时,利用多媒体工具进行互动教学,可以增加学生参与课堂的积极性,从而提高他们对物理的学习热情。
3. 合理规划教学内容:多媒体教室可以提供更多的资源和工具,帮助教师合理规划教学内容。
教师可以从多媒体教材中选取适合的视频、演示或实验,来讲解物理概念。
同时,教师可以根据学生的不同学习需要和进度,选择合适的多媒体资源进行差异化教学,满足学生的学习需求。
4. 增强学习效果:多媒体教室可以通过图像、声音和实物的结合,帮助学生更好地理解抽象的物理概念。
例如,通过实验演示可以直观地展示物理实验的过程和结果。
同时,多媒体教室也可以提供给学生自主学习和复习的机会,通过课后的多媒体资料回顾和巩固所学内容。
总体而言,多媒体教室为物理课的教学提供了更多的可能性和机会。
但是,教学效果的好坏不仅仅取决于教室设备,教师的教学方法、教学素质以及学生的学习态度也是至关重要的因素。
用多媒体手段提高初中物理课程的趣味性(含示范课课程设计、学科学习情况总结)
用多媒体手段提高初中物理课程的趣味性第一篇范文:用多媒体手段提高初中物理课程的趣味性在当今信息化社会,多媒体手段作为一种现代化的教学工具,已经在教育教学领域发挥着越来越重要的作用。
特别是在初中物理课程的教学中,运用多媒体手段可以有效提高课程的趣味性,激发学生的学习兴趣,帮助他们更好地理解和掌握物理知识。
本文将从以下几个方面阐述如何运用多媒体手段提高初中物理课程的趣味性。
1. 引入多媒体教学资源在初中物理教学中,引入多媒体教学资源可以丰富教学内容,增强课程的趣味性。
教师可以利用多媒体课件、视频、音频、动画等多种形式展示物理现象和实验过程,使抽象的物理概念变得形象生动,易于理解。
此外,还可以利用网络资源,引入最新的科研成果和科技资讯,拓宽学生的视野,激发他们的学习兴趣。
2. 创设互动式教学环境多媒体手段可以为学生提供丰富的交互体验,使他们在学习过程中更加主动参与。
教师可以通过设计互动式实验、游戏、探究活动等,让学生在动手操作、观察现象的过程中,深入理解物理规律。
同时,多媒体手段还可以实现实时反馈,帮助学生及时纠正错误,提高教学效果。
3. 运用多媒体手段突破教学难点在初中物理教学中,有些知识点较为抽象,学生难以理解。
此时,教师可以运用多媒体手段,如动画、模拟实验等,形象地展示教学难点,帮助学生突破思维障碍。
此外,多媒体手段还可以放大微小的物理现象,演示快速或慢速的物理过程,使学生更容易观察和理解。
4. 开展多媒体组合教学将多媒体手段与其他教学方法相结合,可以发挥各种方法的优势,提高教学效果。
例如,将多媒体课件与实验教学相结合,可以使学生在理论联系实际的过程中,更好地掌握物理知识。
又如,将多媒体教学与小组讨论、课外探究等活动相结合,可以培养学生的合作精神和创新能力。
5. 注重多媒体教学的评价与反馈在运用多媒体手段进行教学的过程中,教师应注重对教学效果的评价与反馈。
一方面,通过观察学生的学习状态、参与程度、作业成绩等,了解多媒体教学的实际效果;另一方面,积极听取学生的意见和建议,不断调整和优化教学方案,使多媒体教学更好地服务于初中物理课程。
多媒体在物理教学中的实践与探索
多媒体在物理教学中的实践与探索随着科技的迅猛发展,多媒体技术已经在各个领域得到了广泛应用,尤其是在教育领域。
在物理教学中,多媒体作为一种强大的教学工具,不仅可以提高学生的学习兴趣,还可以增加物理实验的操作性和可视化效果,使学生更加深入地理解物理知识。
本文将探讨多媒体在物理教学中的实践与探索。
一、多媒体在物理实验中的应用多媒体可以为物理实验提供更加直观和生动的展示。
传统的物理实验通常需要教师通过文字和图示来解释实验过程和结果,学生往往很难准确理解物理现象。
然而,通过多媒体可以将实验过程的每个步骤以动画或视频的形式展示给学生,这样学生可以清晰地看到实验的全过程,并深入了解实验背后的物理原理。
此外,多媒体技术还可以模拟一些在实验室中很难展示的现象。
例如,通过使用虚拟实验软件,学生可以在计算机上进行模拟实验,观察各种物理现象的变化规律。
这不仅可以提高学生对物理实验的理解和兴趣,还可以帮助他们熟练掌握实验操作和数据分析技巧。
二、多媒体在物理概念讲解中的应用物理概念的讲解通常需要大量的文字描述和图示,而这些对于学生来说往往难以理解和记忆。
通过多媒体技术,可以将抽象的物理概念转化为具体形象的展示,从而更加直观地呈现给学生。
例如,在讲解牛顿第二定律时,可以通过多媒体软件展示一个小球在施加不同力的情况下的运动轨迹。
学生可以通过观察小球的运动情况,直观感受到力与加速度之间的关系。
这样,学生可以更加深入地理解牛顿第二定律的意义和应用。
三、多媒体在物理问题解决中的应用物理问题解决往往需要学生具备一定的数学运算和逻辑推理能力。
通过多媒体的辅助,可以更好地帮助学生理解问题和解决问题的思路。
例如,在讲解碰撞问题时,可以通过使用多媒体软件模拟碰撞实验,以动画的形式展示碰撞前后的速度和动量变化情况。
学生可以通过观察动画,直观地理解碰撞的速度和动量守恒原理,并通过多媒体软件进行计算和推理,解决碰撞问题。
四、多媒体在物理学习评价中的应用多媒体技术还可以在物理学习评价中发挥积极作用。
用多媒体手段提高初中物理课程的趣味性(含学习方法技巧、例题示范教学方法)
用多媒体手段提高初中物理课程的趣味性随着科技的不断发展,多媒体技术已经广泛应用于教育领域,为传统的课堂教学带来了新的变革。
在初中物理课程中,运用多媒体手段可以有效提高课程的趣味性,激发学生的学习兴趣,促进教学效果的提升。
本文将从以下几个方面探讨如何运用多媒体手段提高初中物理课程的趣味性。
一、多媒体教学的优势1.形象生动:多媒体教学能够将抽象的物理概念和复杂的物理现象通过图片、动画、视频等形式直观地展示给学生,使学生能够更加直观地理解和掌握物理知识。
2.信息量大:多媒体教学可以容纳大量的信息,帮助学生在短时间内获取更多的知识。
同时,多媒体教学可以根据学生的需求进行调整,满足不同学生的学习需求。
3.互动性强:多媒体教学手段可以实现学生与教学内容的互动,激发学生的学习兴趣,提高学生的参与度。
4.寓教于乐:多媒体教学通过丰富的形式,将物理知识与趣味性相结合,使学生在轻松愉快的氛围中学习物理,提高学习效果。
二、多媒体在初中物理教学中的应用1.导入新课:在课程开始时,教师可以通过多媒体展示与本节课相关的趣味性物理现象或实验,激发学生的兴趣,引导学生主动探究。
2.讲解知识点:在讲解抽象的物理概念和复杂的物理过程时,教师可以利用多媒体手段,如图片、动画、视频等,使学生更加直观地理解和掌握知识。
3.演示实验:通过多媒体手段模拟实验过程,可以使学生更加清晰地观察实验现象,加深对实验原理的理解。
4.巩固知识:在课程结束后,教师可以通过多媒体手段进行课堂小结,帮助学生梳理知识点,巩固学习成果。
5.拓展延伸:多媒体教学还可以为学生提供丰富的拓展资源,引导学生开展课后探究,提高学生的综合素质。
三、多媒体教学注意事项1.恰当选择多媒体素材:教师应根据教学内容和学生特点,选择具有针对性和趣味性的多媒体素材,避免过于花哨的动画和视频,以免分散学生的注意力。
2.注重多媒体与传统教学的结合:多媒体教学不应完全取代传统的板书和讲解,而是与传统教学手段相结合,发挥各自的优势,提高教学效果。
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多媒体仿真趣味物理选修课探索与实践
【摘要】本文总结与探讨了多媒体仿真趣味物理作为通识选修课的实践过程,主题为利用Matlab、Mathematica等数值模拟软件仿真解决物理学中的一些趣味问题,包括开设准备、开设过程及内容、开设效果、后续展望等。
Matlab 软件上手快,通过一个个实际物理问题的仿真实现,学生表现出对物理和matlab 很大的兴趣,培养了其探索精神、科学思维和利用计算机解决实际问题的能力。
【关键词】Matlab;仿真物理教学;数值模拟
1. 开设初衷和想法
当今社会,已经是移动互联网时代,计算机已经渗透到每个人的学习、工作和生活中。
然而,在大学物理的教学方面,很大程度上,传统的教学模式和教学内容还占据着主导地位,尤其是物理方面利用计算机工具来生动的展示和学习物理的通识选修课还不太多。
传统的教学模式和教学内容已经很大程度限制了学生学习物理学和探索科学问题的兴趣和积极性。
因此,作者萌发了开设利用计算机多媒体仿真解决物理问题的通识选修课的想法,并进行了两个学期的实践尝试,取得了良好的效果。
2 .开设思路和各种准备
本通识课教学实践具体学期是我校2013-2014学年的第二学期和2014-2015学年的第一学期,2学分,32课时。
所用的教材为周群益教授等主编的《MATLAB 可视化大学物理学》[1]。
其他参考书见参考文献[2-6]。
包括纸质的教材和电子版教材和程序。
适用专业:理工科、文科类各专业。
不要求任何先修课程。
因此本课程的定位为以兴趣为导向,不区分文理、背景和年级,原则上面向全校任何感兴趣的同学都可以选修。
实际只有12级和13级的同学才能选上,两学期分别有约30人和80人选修。
上课地点为学校机房,这比教室有很大的好处。
最大的好处是每位学生一台电脑,可以自主进行编程和运行,让每位学生动起手来,参与进来,比老师展示他们看,效果要好多了。
把学习的主动权交还给学生,很大地增加了他们的积极主动性。
传统闭卷考试的课程将本来丰富多彩的物理世界扭曲为了“逼着学生不得不死记硬背、应付考试和分数”的这些功利性很有压力的事情。
很多学生原本对物理很感兴趣、对大自然很好奇,但因为惧怕考试而变得讨厌物理,甚至讨厌学习。
为了恢复学生的学习主动性和兴趣,缓解学生的压力,让学生在轻松愉快的氛围中“玩中学”,边玩边学到东西,边玩边提升能力,本课程废除了考试,总成绩由平时表现和期末考核各占50%,后者为期末提交一个独立研究某个自选小问题的程序(大作业),最后一两周简单展示一下各自的大作业进行所谓的“答辩”或讨论。
3. 开设过程、内容及效果
本课程这两个学期的开设内容基本上以教材[1]的内容为蓝本,大体框架包含如下内容:
(一)MATLAB应用基础上1 MATLAB简介2 数值的运算3 常用绘图指令;(二)MATLAB应用基础下1 程序编制2 常用计算方法及指令函数(三)质点运动学1 平抛小球在地面上跳跃的轨迹2 游泳运动员横渡河流轨迹;(四)质点动力学刚体转动 1 足球比赛中“香蕉球”的轨迹 2 我国第一颗人造卫星的椭圆轨道和周期3 斯诺克比赛中台球的碰撞4 轻质杆的斜抛运动;(五)机械振动机械波1 单摆运动研究2 弹簧摆的运动轨迹傅科摆复摆的混沌现象3 同一直线上及相互垂直的两个简谐振动的合成 4 波的叠加模拟驻波的形成 5 火车运动的多普勒效应;(六)气体分子运动论和热力学基础1 气体压强的产生2 伽尔顿板的模拟;(七)电磁学1 多个点电荷的静电场分布2 连续带电体的静电场分布3 载流导线的磁场分布4 带电粒子在匀强磁场中的运动5 匀强磁场中旋转导体棒的电动势6 平面电磁波的传播;(八)波动光学(3学时)1 杨氏双缝干涉条纹2 牛顿环3 三个偏振片系统的光强变化;(九)近代物理基础相对论1 电子的德布罗意波长电子双缝干涉图样模拟2 氢原子电子云模拟3 势垒隧穿效应模拟4 相对论方面
全学期基本上都是基于Matlab软件进行仿真和实现的。
此外,在倒数第3个学期左右,还尝试给学生介绍一种新的工具软件的内容:Mathematica仿真物理简介。
内容大体包括Mathematica简介、Mathematica仿真静电场磁场分布及Mathematica仿真与Matlab对比
另外,根据第一个学期实践的经验教训,第二个学期在本课程的开设过程中进行了很多大胆的改进和尝试,主要包括以下方面:
①大胆整合各种不同的教材和教学参考书中的案例,根据教学实际做一些大胆的整合和嫁接,起到取长补短,优势互补的效果,力争做到,把最好的、最精华的内容展现给学生。
②在物理案例内容开始之前适当加大Matlab基础知识和应用方面的训练的比重。
磨刀不误砍柴工,虽然Matlab简单易学,容易上手,但毕竟后面不少案例需要用到不少新的或者稍微高级点的Matlab函数,这些对于大部分初次接触Matlab的同学来说毕竟还是比较陌生,这一方面需要引导学生学会自主学习,通过Matlab自带的Help工具或者网络搜索来查找这些新的函数或新的用法,另一方面,在物理案例内容开始之前也适当加大了Matlab基础知识和应用方面的训练的比重。
这从教学效果上看来还是值得肯定的,从一定程度上减轻了学生对Matlab的陌生感。
③适当增进各种难度梯度的问题,因材施教。
和上一点类似,我们在每一节内容引入时,都尽量设计一些不同的难度梯度的问题,这一方面可以让不同程度的同学都能够“吃得了”和“吃得饱”,另一方面,对于即使能力较强、对Matlab 编程等相对比较熟悉的同学,从易到难逐步增加难度的解决问题的步骤也非常符
合方法论和认知规律,从简单的上手容易提高效率,更重要的是,学生很容易有成就感和心情愉悦,这些都非常有利于学习的进一步深入下去。
④鼓励学生自主提出改进创意,并自主实现。
学生永远是学习的主题,教师只起个引导作用。
每个人对原程序进行改进升级,这个过程对他们的创新意识、独立思考和解决问题的能力有非常好的训练。
比如遇到问题后的独立思考的机会很多,独立思考没有思路或没有有效解决的话还可以和旁边的同学自由讨论或者和老师讨论。
一旦将程序按自己的想法升级成功后,学生的那种成就感和兴奋程度是无以言表的。
例如,在学习《机械振动》一章的编程案例《李萨如图形的仿真》时,原程序1是在xy方向振动频率相同时,分别画出了各个子图来表达不同初相差的振动叠加后的图形的动画,而有同学从《声速的测量》实验中得到启发,想让初相差从0到2pi连续变化时,能否将对应的李萨如图形动态显示出来?他将他的想法告诉了老师,老师鼓励他想法有创意要大胆尝试,这位同学经过多方尝试,终于通过改进原程序,配合pause命令等方法最终实现了这个动画效果。
成功实现后,学生的那种成就感和兴奋感是难以言表的,学习的主动性提高了,物理学枯燥的公式和文字重新变为一幅幅生动的图形和动画展现在学生的面前。
总之本课程下来,从教学效果上看,大部分同学对丰富多彩的物理世界的兴趣又重新增强了,对matlab的亲切度也增加了,而自己利用matlab解决一些小的实际问题的能力得到了初步锻炼和提升,消除了对高等数学的恐惧,“玩”中学,化被动接受为主动探究式学习。
4. 总结展望
通过本课程的教学实践,宏观上讲,初步探索了移动互联网时代摸索现代化的教学摸索和方法的可行性,可为后期大学物理理论教学、实验教学、计算机数值模拟有机结合的一体化的有益尝试铺平道路。
微观上讲,不仅确实激发了学生学习物理世界奥秘的兴趣,同时体验到编程的乐趣,更重要的是从思维层面,增强了学生的创新意识,训练了科学思维,逐渐恢复了他们原本对科学奥秘的好奇心和对物理和学习的喜爱度,而这些都是比单纯的知识层面的收获还要有积极重要意义的。
参考文献:
[1] 周群益《MATLAB可视化大学物理学》清华大学出版社(2011年出版)
[2] 马涛《数字化大学物理》浙江大学出版社(2008年出版)
[3] 钟季康鲍鸿吉等《大学物理习题计算机解法-MATLAB编程应用》机械工业出版社(2008年出版)
[4] 李仲,董松,炊万年,沈武鹏:MATLAB 在大学物理课程及实验教学中的应用青海民族大学学报(教育科学版)2011
[5] 熊万杰. MATLAB 用于物理教学[J]. 物理通报,2004,(2)16 - 19.
[6]. 《Mathematica与大学物理计算》董键,北京:清华大学出版社,2010,第一版。