基于互動課件的高中物理信息化學習活動

　　互動課件是指用Flash、Java等軟件編制的，具有交互和多媒體特點的教學課件。互動課件根據使用者的思維，創設和輸出在不同條件下的現象和結果，有利于使用者在比較中發現現象和探究規律，是學生學習復雜問題的有力工具。在高中物理教學中，以互動課件為學習支架，設計信息化學習活動組織教學，利用互動課件的模擬和人機交互功能探究物理概念和規律，調動學生投入復雜的問題解決活動，不僅是新課程改革的要求，也是信息技術與物理課程整合的一個方向。那么，如何設計信息化學習活動?本文以高一物理“力的合成”為例來說明。
　　
　　一、教學內容是否適合基于互動課件的信息化學習的判斷依據
　　
　　物理學是以實驗為基礎的科學，所以必須遵循實驗優先的原則，互動課件在教學中應當起到雪中送炭或錦上添花的作用。這是判斷教學內容是否需要基于互動課件的信息化學習活動的依據。例如“力的合成”這部分內容，教材要求通過實驗、由學生歸納出力的合成的平行四邊形定則。這在實際教學中是十分困難的。因為學生缺乏矢量運算的經驗，難以通過一個實驗就頓悟。但是通過實驗，學生是能夠發現臺力不等于分力的代數和的，因此頭腦中會存在疑問。帶著這些問題，利用互動課件學習矢量的加法法則，再對照實驗，學生就比較容易得到和理解力的合成法則。這部分教學內容就適合基于互動課件的信息化學習，互動課件起到了錦上添花的作用，既達到訓練學生的思維能力的目的，又兼顧了教學效率。
　　
　　二、基于互動課件的信息化學習活動的設計環節
　　
　　互動課件的特點決定了這種學習是探究式的學習。它可以是在課堂教學中釆取的小組合作學習，也可以是學生在課外進行的自主學習。這僅是對象和環境的差異，學習活動的設計沒有本質的區別。
　　進行學習活動的設計，教師首先要找到合適的互動課件，提供給學生使用?，F在因特網上的物理互動課件比較多，下面是一些以互動課件著名的網站：
　　exphysics高小物玥數字教學中心：http：／／www.exphysics.oug／
　　互動物理：http：／／WWW．jd．edu．sh．cn／xm／hdwl／index．asp
　　Demolab：http：／／WWW.phy．ntnu．edu．tw／demolab／phpBB／index．php?viewcat=14
　　EXplore1earning：http：／／WWW．explorelearning．com／
　　Physlets：http：／／webphysics．dayidson．edu／Applets／AppletS．html
　　在“力的合成”學習活動中，可以利用“力的合成(矢量的加法)”互動課件：http：／／www．exphysics．org／exphy／WalterFendt／phl 1e／resultant，htm
　　其次，將需要探究的任務和對學生的引導問題化，用問題指導學生的學習活動，在解決問題中完成學習任務。設計的教學問題要細致、明確?？梢岳脤W習任務或學習建議的形式呈現教學問題。例如在“力的合成”學習活動中，需要設計的教學問題有：
　　
　　任務型問題：
　　兩個互成角度的力是怎樣進行合成的呢?是不是矢量的運算法則和標量不一樣呢?怎樣進行矢量運算呢?
　　
　　引導型問題：
　　操作課件，看看矢量相加有什么特點?有什么規律?改變兩個矢量的大小和方向， 看看它們相加有什么共性?上面的研究結論給你帶來什么啟發?
　　以學習建議的形式呈現教學問題。
　　第三，教師寫出課件的操作指南，以備為學生提供操作課件的幫助。對“力的合成”學習活動中采用的互動課件，可以提供如下操作指南：
　　這是一個英語課件。你可以在“Number offorces”下拉框中選擇力(矢量)的個數，矢量由藍色有向線段表示?，F在選擇兩個力的情況。用鼠標按住并拖拽矢量的箭頭可以改變矢量的大小和方向。用鼠標左鍵單擊“Find Out resu“ant”得到兩個矢量相加的結果，和矢量由紅色有向線段表示。單擊“Clear conStrLIC“OIl”清除運算結果。
　　最后，考慮如何對學生分組、如何呈現教學問題和課件操作指南、是否需要利用相關課件進行拓展學習等問題。如果考慮學生自主學習的需要，也可以寫出探究結果和思考題。這樣就設計出一份可行的學習活動方案，學生根據這個方案就可以開展信息化學習了。
　　
　　三、高一物理“力的合成”的信息fi；學習活動設計方案
　　
　　(一)學習中遇到的問題
　　力是矢量，力的合成相當于矢量的加法。如果兩個力在一條直線上，它們的臺力等于兩個分力的代數和。當兩個力互成角度的時候，實驗告訴我們，合力不再等于兩個分力的代數和。兩個互成角度的力是怎樣進行合成的呢?是不是矢量的運算法則和標量不一樣呢?我們有理由懷疑，兩個互成角度的力的加法也許不遵循代數運算法則OHMe2H+MrArarLFePSVN9A==。怎樣進行矢量運算呢?我們利用課件來研究這個問題。
　　
　　(二) 學習活動
　　如果在與因特網互聯的電腦教室里上課，應以2—4人為小組使用一臺電腦進行臺作學習，教師將課件地址，操作指南，學習建議呈現給學生。
　　
　　1．課件地址：
　　http：／／WWW．eXphysics．org／eXphy／WalterFcndt／phlle／reSLlltant．htm
　　2．操作指南：這是一個英語課件，名稱是“力的合成(矢量的加法)”。你可以在“Number offorces”—卜拉框中選擇力(矢量)的個數，矢量由藍色有向線段表示?，F在選擇兩個力的情況。用鼠標按住并拖拽矢量的箭頭可以改變矢量的人小和方向。用鼠標左鍵單擊“Find out resultant”得到兩個矢量相加的結果，和矢量由紅色有向線段表示。單擊“Clear cOnStruCtioil” 清除運算結果。
　　3．學習建議：(1)先考慮矢量加法的問題：按照操作指南操作課件，看看矢量相加有什么特點?有什么規律?改變兩個矢量的大小和方向，看看它們相加有什么共性?這個共性應當反映矢量加法的基本法則。(2)再考慮力的合成的問題：從上面的活動能給你帶來什么啟發?兩個互成角度的力怎樣進行合成呢?力是矢量，力的合成應當遵循矢量的加法法則。(3)記錄下你們對上述問題的回答，對照實驗，看看你們的回答是否符合實際。
　　
　　(三) 結論
　　1．矢量的加法具有和標量的加法不同的運算法則。這是因為矢量除了有大小，還有方向，保持矢量的人小不變，改變方向，兩個矢量的和是不相等的。
　　2．兩個矢量的和是這樣構成的：將一個矢量由另一個矢量的“箭尾”平移到“箭頭”，那么和矢量是由另一個矢量的“箭尾”指向被平移矢量“箭頭”的有向線段。不管兩個矢量如何變化，這個規律是不變的，可見這是矢量相加的一般法則。作為矢量運算的兩個互成角度的力的合成， 應當遵循相同的法則。
　　3．如果連接和矢量與被平移矢量原始位置的“箭頭”，可以看出它們構成了一個平行四邊形。所以可以這樣理解和矢量：和矢量等于以兩個分矢量為鄰邊的平行四邊形的一條對角線，兩個分矢量分列在和矢量的兩側。這稱為矢量加法的平行四邊形定則。力的合成應當遵循平行四邊形定則。
　　4．對實驗結果進行分析，以兩個分力為鄰邊作平行四邊形，可以發現，在誤差范圍內，臺力與它們所夾的那條對角線重合?？梢?，力的合成遵循丫行四邊形定則。
　　
　　(四)思考題(這部分內容可以布置給學生在課外完成)
　　請根據力的合成的平行四邊形定則，在草稿紙上利用作圖法求多個共點力的合力。然后運用課件，檢驗一下你的結果，看看你的力法和課件釆用的方法有什么不同。
　　
　　(五)拓展學習(這部分內容可以布置給學生在課外完成)
　　一般情況下，運用平行四邊形定則對力的合成進行定量計算，需要根據數學上的余弦定理，比較復雜。我們可以釆取另外一種比較簡單的方法來定量計算，下面利用一個課件來說明。
　　矢量的加法：http：／／www．exphysics．org／info／info．php?Sessid=&infoid=406
　　這是一個英語課件。在一個直角坐標系的上面，R、θ、RX、Ry分別表示一個矢量的大小與X軸的夾角、投影到X軸或Y軸上的的大小。單選分力顯示方式“Coall)onent”為“Style3”。用鼠標從箭桶里取出一只紅箭(矢量)放在坐標原點，拖拽箭頭改變這個矢量，上方的數據框內就會顯示相關數據。同時課件顯示了矢量在X軸和Y軸上的投影。用相同的方法再取一個矢量。鼠標單擊“Sum”按鈕求和，那支綠箭便是兩矢量的和，以及在兩坐標軸上的投影?？纯词噶考臃ㄓ惺裁葱绿攸c。改變數據，多試幾次。
　　用鼠標單擊各矢量，觀察數據可以看出，和矢量在X釉的投影等于兩分矢量在X軸的投影之和，和矢量在Y軸的投影等于兩分矢量在Y軸的投影之和，即X＝Xl+X2，Y＝Y1+Y2。然后再根據勾股定理得出和矢量的大小，R2＝X2+Y2，且tg θ＝X／Y。
　　上述結果說明：(1)矢量可以在X軸和Y軸上分解，分量即是在兩坐標軸上的投影。(2)在進行力的合成時，可先計算出兩分力在X軸和Y軸的投影之和，再根據勾股定理計算出臺力。(3)力的方向很重要，必要時用角度表示方向。運用這個方法可以比較方便地進行力的合成的定量計算。
　　更多學習資源請參考：
　　http：／／www．exphysics，org／info／topiC．php?sessid＝＆topicid=7
　　(作者單位：上海金山中