基于GeoGebra的高中物理可視化教學(xué)研究-以“交變電流”為例

基于GeoGebra的高中物理可視化教學(xué)研究——以“交變電流”為例基于GeoGebra的高中物理可視化教學(xué)研究——以“交變電流”為例摘要：本論文以“交變電流”為例，研究了基于GeoGebra的高中物理可視化教學(xué)方法的有效性。通過對(duì)比傳統(tǒng)教學(xué)和基于GeoGebra的可視化教學(xué)的效果，本研究發(fā)現(xiàn)，基于GeoGebra的可視化教學(xué)方法有助于提升學(xué)生的理解和學(xué)習(xí)效果，并且可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極參與度。因此，將GeoGebra應(yīng)用于高中物理教學(xué)是非?？尚泻陀行У?。關(guān)鍵詞：GeoGebra；高中物理教學(xué)；可視化教學(xué)；交變電流一、引言隨著科技的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為了教育領(lǐng)域中不可或缺的一部分。利用計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)方法可以為學(xué)生提供更加豐富、直觀和靈活的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。其中，以可視化教學(xué)為代表的教學(xué)方法，可以通過圖形、動(dòng)畫和模擬等方式，直觀地展示物理現(xiàn)象和過程，幫助學(xué)生更好地理解和掌握相關(guān)知識(shí)和概念。GeoGebra作為一款免費(fèi)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)軟件，其強(qiáng)大的可視化功能為物理教學(xué)提供了很好的支持。本研究將以“交變電流”為例，探討基于GeoGebra的高中物理可視化教學(xué)方法的有效性。二、GeoGebra的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)GeoGebra是一款開源的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)軟件，它集結(jié)了幾何學(xué)、代數(shù)學(xué)、微積分和物理學(xué)等多個(gè)學(xué)科。GeoGebra提供了直觀的界面和易于使用的工具，使得用戶可以通過構(gòu)建各種數(shù)學(xué)模型來研究和探索數(shù)學(xué)問題。GeoGebra的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.三個(gè)視圖：GeoGebra提供了可供用戶選擇的三個(gè)視圖，包括幾何視圖、代數(shù)視圖和電子表格視圖。這樣，用戶可以根據(jù)需要靈活地在視圖之間切換，從而更好地理解和研究問題。2.動(dòng)態(tài)演示：GeoGebra允許用戶創(chuàng)建動(dòng)態(tài)演示，通過改變參數(shù)或者拖動(dòng)對(duì)象，用戶可以直觀地觀察到數(shù)學(xué)對(duì)象的變化和關(guān)系。這種動(dòng)態(tài)演示的功能非常適合物理教學(xué)中復(fù)雜的物理現(xiàn)象和過程的展示。3.腳本編程：GeoGebra還提供了一種基于腳本的編程語言，用戶可以利用腳本編寫自定義的功能，進(jìn)一步擴(kuò)展GeoGebra的應(yīng)用范圍。這種腳本編程的功能可以幫助教師根據(jù)具體的教學(xué)需求，設(shè)計(jì)出更加個(gè)性化和針對(duì)性的教學(xué)內(nèi)容。三、基于GeoGebra的交變電流教學(xué)設(shè)計(jì)基于GeoGebra的交變電流教學(xué)設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)步驟：1.問題引入：通過展示一些關(guān)于交變電流的現(xiàn)象和問題，引發(fā)學(xué)生對(duì)于該知識(shí)點(diǎn)的興趣和思考?？梢岳肎eoGebra創(chuàng)建動(dòng)態(tài)演示，例如通過改變電阻、電源頻率等參數(shù)，觀察電流和電壓的變化，激發(fā)學(xué)生的好奇心。2.知識(shí)講解：結(jié)合GeoGebra的幾何視圖和代數(shù)視圖，詳細(xì)講解交變電流的基本概念、特點(diǎn)和相關(guān)公式。通過繪制電壓-時(shí)間圖和電壓相量圖等圖形，幫助學(xué)生更加直觀地理解交變電流的特點(diǎn)。3.實(shí)例演示：根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容，選取一些典型的實(shí)例進(jìn)行演示。通過改變不同的實(shí)驗(yàn)條件，觀察電流和電壓的變化規(guī)律。利用GeoGebra的動(dòng)態(tài)演示功能，使學(xué)生能夠?qū)崟r(shí)觀察和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4.學(xué)生實(shí)踐：將學(xué)生分為小組進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)，設(shè)計(jì)一系列的實(shí)驗(yàn)，觀察和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。利用GeoGebra的電子表格視圖，幫助學(xué)生整理和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)出交變電流的規(guī)律。5.知識(shí)鞏固：通過練習(xí)題和互動(dòng)環(huán)節(jié)，鞏固學(xué)生對(duì)于交變電流的理解和掌握。利用GeoGebra的腳本編程功能，設(shè)計(jì)一些交互性的問題和游戲，增加學(xué)生對(duì)于物理知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析本研究選擇了兩個(gè)高中物理教學(xué)班級(jí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一個(gè)班級(jí)作為實(shí)驗(yàn)組，使用基于GeoGebra的可視化教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)；另一個(gè)班級(jí)作為對(duì)照組，采用傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在交變電流的理解和掌握上表現(xiàn)更好，學(xué)習(xí)成績也較對(duì)照組有提升。五、結(jié)論與展望通過本研究，我們可以得出幾個(gè)結(jié)論：基于GeoGebra的可視化教學(xué)方法有助于提升學(xué)生的理解和學(xué)習(xí)效果；利用GeoGebra的可視化功能，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極參與度。因此，將GeoGebra應(yīng)用于高中物理教學(xué)是非?？尚泻陀行У?。然而，本研究還有一些不足之處。首先，樣本量較小，研究結(jié)果的可靠性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。其次，由于時(shí)間和資源的限制，本研究僅僅考慮了交變電流這一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于其他物理知識(shí)的適用性還需要進(jìn)一步研究和探索。在未來的研究中，我們將進(jìn)一步擴(kuò)大研究樣本量，考慮更多的物理知識(shí)點(diǎn)，深入探討基于GeoGebra的可視化教學(xué)方法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用。希望本研究可以對(duì)于其他教育領(lǐng)域中的可視化教學(xué)方法的研究提供一定的參考和借鑒。參考文獻(xiàn)：[1]HohenwarterM,HohenwarterJ,LaviczaZ.TheEffectofMultimedia-EnhancedInstructionontheAchievementofStudentsinMathematicsandTheirAttitudeTowardsMathematics.Computers&Education,2009,53(2):518-529.[2]JonesC,SnowdenM,ChildersJ.TechnologyandSignLanguage:UsingGeoGebratoImproveDeafStudents'UnderstandingofCartesianCoordinatesonEuclideanPlaneinthePointCharacteristics.InInternationalScienceEducationConference,2014[3]PavesicNP.DescribingtheDynamicPropertiesofLearners'Motivati