MATLAB在电场线概念教学中的应用
2021-03-30李江林
湖北师范大学学报(自然科学版) 2021年1期
徐 杨,李江林
(湖北师范大学 物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002)
在当前教育信息化的大背景下,利用各种信息化软件辅助教学是现代物理教学重要的组成部分。随着国家与社会对于信息技术的高度重视,各个年龄段的学生都有着开始着手于学习编程的热情,利用MATLAB软件简化物理教学已成大势所趋。
目前,在中学物理教学与研究中常用到Powerpoint、Excel、几何画板等辅助教学软件。这些软件在教学中体现出直观性、趣味性、大容量的优点;其中的Excel软件处理数据更具有快捷、简易的优点。但对于精度要求较高的作图或是比较复杂的数据计算,上述软件就不能满足需要了[1]。
人教版教材从“点”和“线”两个方面对电场的性质进行了描述:点——引入电场强度,着眼于每一点电场强弱的定量研究,具有精确性;线——引入电场线,着眼于电场在整个空间的定性分布,具有形象性[2]。
目前对于MATLAB应用于物理教学有且仅有为数不多的一些尝试,并且大多在图像生成后的展示阶段[3]。这些精确明了的图形或图像,为学生对于一些物理规律和物理概念的理解起到了加强印象的作用。但是,对学生来说,物理规律与物理概念的形成过程是帮助学生建构自己知识体系的更加重要的部分,如若这一过程缺失,不论MATLAB软件画出的图像多么精确,对学生而言也是填鸭式的学习,不符合建构主义学习观。本文以《电场线》教学为例,探讨应用MATLAB技术展现物理概念的形成过程,帮助学生了解从单个点电荷周围电场分布到多个点电荷周围电场的分布情况,并通过观察、猜想和假设逐步建构电场线的概念并深入地了解其特点。……
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