Mathematica在高中物理教学中的应用研究

发布时间：2020-10-18 06:36

　　 高中物理是与九年义务教育物理或科学课程相衔接,进一步提高学生科学素养的基础课程。物理学既是一门理论学科,又是一门实验学科,物理学的发展离不开实验,物理实验教学对学生掌握物理学的基础知识,提高学生的科学探究能力和实践能力具有十分重要的作用。但是,在目前的高中物理教学中仍存在着很多问题,例如:许多物理过程抽象难懂,学生很难理解;实验教学中器材的短缺,导致并不是每一位学生都能独立进行实验等。随着信息技术的发展,计算机和网络日益普及,虚拟仿真技术也取得了巨大的进步,将虚拟仿真技术与物理课堂教学结合成为可能。本文的研究是在分析国内外相关研究文献的基础上,以视听教学理论、建构主义学习理论、认知主义学习理论、多元智能理论为指导依据,尝试研究应用Mathematica软件辅助高中物理教学。首先,对虚拟仿真技术以及常用的虚拟仿真软件进行介绍,通过综合对比分析了Mathematica软件应用于高中物理教学的可行性,并对Mathematica仿真模拟的特征及优势进行介绍;然后在相关理论基础与设计开发原则的共同指导下,应用Mathematica软件的虚拟仿真功能、动画功能、绘图模拟功能对高中物理“简谐运动”、“波的叠加”、“机械波的干涉”和“点电荷的电场线”等四节内容设计制作课件,并给出了详细的设计过程与思路;最后,在本文研究的基础上进行反思与展望,并从学生、教师、学校等不同的角度给出在高中物理教学中开展Mathematica的几点思考与建议。本文的研究意义,首先在于应用Mathematica软件强大的虚拟仿真功能、绘图模拟功能、动画功能来设计制作课件以辅助教师教学,解决当前高中物理教学中一些抽象难懂的知识,使物理课堂教学不再枯燥无味;其次可以缓解学校实验器材不足带来的无法实验的现实难题。课题研究的创新之处在于信息技术与课堂教学的深度融合,中学物理与仿真技术的深度融合。
【学位单位】：青海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：G633.7
【部分图文】：

MATLAB 较强 较强 很强 较高Mathematica 很强 很强 很强 低通过从表 2-1 中综合对比可以看出，Mathematica 软件更加适合用来设计物理仿真模拟实验，如果合理的利用现代信息技术，将 Mathematica 应用于高中物理教学中，其必将成为辅助教师教学的有力工具之一。教师可以通过发挥 Mathematica软件强大的各项功能来辅助教学，通过设计开发课件生动形象地展示高中物理教学中抽象的物理现象，以此激发学生学习物理的兴趣，提高课堂教学的效果。2.1.2 Mathematica 的特点（1）窗口操作简单。现在，假定读者已经在计算机里安装了 Mathematica，可以像启动其它视图软件一样地启动它。如图 2-1 就是 Mathematica11.0 工作时的窗口画面，随版本的不同窗口略有差异。

MATLAB 较强 较强 很强 较高Mathematica 很强 很强 很强 低通过从表 2-1 中综合对比可以看出，Mathematica 软件更加适合用来设计物理仿真模拟实验，如果合理的利用现代信息技术，将 Mathematica 应用于高中物理教学中，其必将成为辅助教师教学的有力工具之一。教师可以通过发挥 Mathematica软件强大的各项功能来辅助教学，通过设计开发课件生动形象地展示高中物理教学中抽象的物理现象，以此激发学生学习物理的兴趣，提高课堂教学的效果。2.1.2 Mathematica 的特点（1）窗口操作简单。现在，假定读者已经在计算机里安装了 Mathematica，可以像启动其它视图软件一样地启动它。如图 2-1 就是 Mathematica11.0 工作时的窗口画面，随版本的不同窗口略有差异。

视听教学理论提出了各种视听教学媒体在教学中的地位与作用，也术应用于课堂教学中必须遵循的重要规律之一。在诸多关于视听教具有代表性的是美国教育家戴尔于 1964 年所著的《教学中的视听方1967 年美国著名实验心理学家特瑞拉的研究表明：一个人的五官对中，大约有 83%的信息来自视觉接收，11%的信息来自听觉接收，可视听觉接收的信息足足占到所有信息的 94%，所以有效的视听结合收的重要途径，多重感官同时感知的学习效果远远优于单一感官感[27]。因此，在日常课堂教学中融入现代信息技术，特别是虚拟仿真学生在课堂中获得更多的视听刺激，一定程度上提高课堂教学效果。《教学中的视听方法》一书中戴尔把人们获取的生活经验分为三大类观察的经验和抽象的经验，并把获得这三类经验的方法又细化为十为戴尔“经验之塔”，如图 2-3 所示。
【参考文献】

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本文编号：2845945