幾何畫板在光學課件中的運用

施金妹

為提高教學績效，將知識點化難為簡，引導學生更好更快更直觀的認識光的折射過程等抽象實驗，除了有堅實的教學知識外，巧妙的運用信息技術制作相對應的課件已經成為當代教師迫切要解決的問題。

【關鍵詞】幾何畫板 理念 流程

《幾何畫板》軟件是由美國Key Curriculum Press公司制作并出版的優秀教育軟件。適用于數學、平面幾何、物理的矢量分析、作圖，函數作圖。它能夠動態地展現出幾何對象的位置關系、運行變化規律，是教師制作課件的“利劍”。

1 設計理念

幾何畫板具備了當代課程設計理念所要求的“具有現實性、趣味性、富有挑戰性”。而且可以演示給學生看光學中各種現象的形成過程，所以采用幾何畫板來設計光學課件，可以提高學生的視覺沖擊，達到更加直觀的效果；并且將光學的教學內容一步步加深的，更適合把題目和內容由實物投影逐層展示給學生，讓學生的思維一步一步的到提升和鍛煉，讓學生有“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”的感覺，本文基于該設計理念下，為了實現學生在問題的啟發誘導下完成相對應的教學目標，打破傳統教學課件模式，突出生動、形象、活躍課堂氛圍。

2 設計流程

運用該軟件設計制作課件，如“折射光線”制作過程一般如下：

（1）新建畫板，在畫板中間畫一條直線，代表介質分界面。

（2）選擇菜單【圖表】-【新建參數】，建立兩個折射率的參數n1、n2。注意單位設定為“無”。

（3）在直線上適當位置取一點，記做O，作為光線的入射點。計算n1×1厘米，n2×1厘米。

（4）以O點為圓心，分別以兩個計算結果為半徑做圓。方法是：選中O點和計算結果n1×1厘米，選擇菜單【構造】【以圓心和半徑繪圓】，然后再繪以n2×1厘米為半徑的圓。

（5）以O為一端點，作射線OB，如圖1所示。這樣我們就規定了光線是由直線上面的介質射入下面的介質，上面的介質折射率為n1，下面的介質折射率為n2。

（6）用“選擇”工具選中O、B兩點，選擇菜單【構造】-【直線】，以OB兩點構造一條直線，并顯示為虛線。用鼠標單擊虛線與半徑為n1×1厘米的圓的相交處，確定兩者的交點。

（7）選中6中得到的交點和表示界面的直線，選擇菜單【構造】-【垂線】，作過交點垂直界面的直線，并確定該直線與半徑為n2×1厘米的圓的交點，記做C點。

（8）選中O、C兩點，構造以O為端點的射線。

（9）隱藏虛線，并將入射光線和折射光線標上箭頭，即完成基本作圖，如圖2所示。可以拖動B點，任意改變入射光線的角度，也可以任意輸入兩個折射率值，觀察折射光線的變化。

（10）將O點水平方向移動4厘米到O點。以O為圓心，O點為圓周上一點做圓，方法是：將O點確定為中心，選中O、O兩點，選擇菜單“構造-以圓和圓周上點繪圓”。

（11）在新構造的圓和界面線的另一個交點處單擊鼠標，以確定交點，記做E。依次選中點E、圓周和點O，選擇菜單【構造】-【圓上的弧】，構造出一個半圓，隱藏整圓。

（12）選中圓弧，并選擇菜單【構造】-【弧內部】-【扇形內部】，填充半圓的內部，通過顯示菜單設定適當的顏色。隱藏不必要的顯示。

（13）利用角度標記工具分別標記初入射角和折射角（方法類似于箭頭工具的應用），角度標記工具的制作可以參見前面的工具制作方法或者教程的基本制作部分。最終形成如圖所示的界面。

3 運用情況

利用幾何畫板的基本功能來動態展示教學內容，能夠化抽象為具體，化具體為形象，因而，使教學更加直觀、生動，有利于激發學生的學習興趣，有效加深學生對所學內容的理解和認識，增強教學的趣味性，避免或減少學生因圖形的問題而出現錯誤。幾何畫板制作的光學課件在應用中的優點是：

3.1 形象直觀

《幾何畫板》制作的課件彌補實驗缺陷，它把實驗呈現在屏幕上，十分方便地進行動態操作，最后得出透鏡成像的規律，加深了學生的印象，降低了教與學難度。

3.2 界面清爽干凈

對問題的反映直接而清楚，使課件本身對問題的闡述、剖析及對難點的突破顯得有效而又有針對性，使課件的作用發揮到了極限。

3.3 計算功能

由于它的強大計算功能，使有些數值的變化不再是原來的一些特殊值，而是變成連續值，使問題變得清楚。

3.4 控制性能好

運算結果與動畫控制完美結合。即可以由運算結果來控制圖形（圖象）變化，又可以適時控制“物體”的運動。

3.5 交互性強

可以隨時調整各種參數，使物體在不同狀態下運動以便于比較，還可以隨意控制顯示結果等，便于學生觀察不同的參數時產生的變化。

綜上所述，幾何畫板打破了傳統的用標尺教學的方法，具有動態直觀、數形結合、變化無窮的特點，為我們創設了一個生動形象的實驗室，提供了一個理想“做光”的物理環境。學生可以從“聽”進入“看”再轉變成“做”的過程，充分體驗以研究者的方式，參與發現、探索在內的獲得知識的全過程，從而使得學生更好更快地更新鞏固自己學習的知識體系，進而提高教學效果，優化教學績效。

參考文獻

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作者單位

海南科技職業學院 海南省海口市 571126