几何画板在光学课件中的运用

为提高教学绩效，将知识点化难为简，引导学生更好更快更直观的认识光的折射过程等抽象实验，除了有坚实的教学知识外，巧妙的运用信息技术制作相对应的课件已经成为当代教师迫切要解决的问题。

【关键词】几何画板 理念 流程

《几何画板》软件是由美国Key Curriculum Press公司制作并出版的优秀教育软件。适用于数学、平面几何、物理的矢量分析、作图，函数作图。它能够动态地展现出几何对象的位置关系、运行变化规律，是教师制作课件的“利剑”。

1 设计理念

几何画板具备了当代课程设计理念所要求的“具有现实性、趣味性、富有挑战性”。而且可以演示给学生看光学中各种现象的形成过程，所以采用几何画板来设计光学课件，可以提高学生的视觉冲击，达到更加直观的效果；并且将光学的教学内容一步步加深的，更适合把题目和内容由实物投影逐层展示给学生，让学生的思维一步一步的到提升和锻炼，让学生有“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”的感觉，本文基于该设计理念下，为了实现学生在问题的启发诱导下完成相对应的教学目标，打破传统教学课件模式，突出生动、形象、活跃课堂氛围。

2 设计流程

运用该软件设计制作课件，如“折射光线”制作过程一般如下：

（1）新建画板，在画板中间画一条直线，代表介质分界面。

（2）选择菜单【图表】-【新建参数】，建立两个折射率的参数n1、n2。注意单位设定为“无”。

（3）在直线上适当位置取一点，记做O，作为光线的入射点。计算n1×1厘米，n2×1厘米。

（4）以O点为圆心，分别以两个计算结果为半径做圆。方法是：选中O点和计算结果n1×1厘米，选择菜单【构造】【以圆心和半径绘圆】，然后再绘以n2×1厘米为半径的圆。

（5）以O为一端点，作射线OB，如图1所示。这样我们就规定了光线是由直线上面的介质射入下面的介质，上面的介质折射率为n1，下面的介质折射率为n2。

（6）用“选择”工具选中O、B两点，选择菜单【构造】-【直线】，以OB两点构造一条直线，并显示为虚线。用鼠标单击虚线与半径为n1×1厘米的圆的相交处，确定两者的交点。

（7）选中6中得到的交点和表示界面的直线，选择菜单【构造】-【垂线】，作过交点垂直界面的直线，并确定该直线与半径为n2×1厘米的圆的交点，记做C点。

（8）选中O、C两点，构造以O为端点的射线。

（9）隐藏虚线，并将入射光线和折射光线标上箭头，即完成基本作图，如图2所示。可以拖动B点，任意改变入射光线的角度，也可以任意输入两个折射率值，观察折射光线的变化。

（10）将O点水平方向移动4厘米到O’点。以O为圆心，O’点为圆周上一点做圆，方法是：将O点确定为中心，选中O、O’两点，选择菜单“构造-以圆和圆周上点绘圆”。

（11）在新构造的圆和界面线的另一个交点处单击鼠标，以确定交点，记做E。依次选中点E、圆周和点O’，选择菜单【构造】-【圆上的弧】，构造出一个半圆，隐藏整圆。

（12）选中圆弧，并选择菜单【构造】-【弧内部】-【扇形内部】，填充半圆的内部，通过显示菜单设定适当的颜色。隐藏不必要的显示。

（13）利用角度标记工具分别标记初入射角和折射角（方法类似于箭头工具的应用），角度标记工具的制作可以参见前面的工具制作方法或者教程的基本制作部分。最终形成如图所示的界面。

3 运用情况

利用几何画板的基本功能来动态展示教学内容，能够化抽象为具体，化具体为形象，因而，使教学更加直观、生动，有利于激发学生的学习兴趣，有效加深学生对所学内容的理解和认识，增强教学的趣味性，避免或减少学生因图形的问题而出现错误。几何画板制作的光学课件在应用中的优点是：

3.1 形象直观

《几何画板》制作的课件弥补实验缺陷，它把实验呈现在屏幕上，十分方便地进行动态操作，最后得出透镜成像的规律，加深了学生的印象，降低了教与学难度。

3.2 界面清爽干净

对问题的反映直接而清楚，使课件本身对问题的阐述、剖析及对难点的突破显得有效而又有针对性，使课件的作用发挥到了极限。

3.3 计算功能

由于它的大计算功能，使有些数值的变化不再是原来的一些特殊值，而是变成连续值，使问题变得清楚。

3.4 控制性能好

运算结果与动画控制完美结合。即可以由运算结果来控制图形（图象）变化，又可以适时控制“物体”的运动。

3.5 交互性强

可以随时调整各种参数，使物体在不同状态下运动以便于比较，还可以随意控制显示结果等，便于学生观察不同的参数时产生的变化。

综上所述，几何画板打破了传统的用标尺教学的方法，具有动态直观、数形结合、变化无穷的特点，为我们创设了一个生动形象的实验室，提供了一个理想“做光”的物理环境。学生可以从“听”进入“看”再转变成“做”的过程，充分体验以研究者的方式，参与发现、探索在内的获得知识的全过程，从而使得学生更好更快地更新巩固自己学习的知识体系，进而提高教学效果，优化教学绩效。

参考文献

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[2]罗良进 朱希志.几何画板在物理教学中的运用[J].基础教学研究，2006（03）.

[3]何克抗，吴娟.信息技术与课程整合[M].北京：高等教育出版社，2007.

[4]肖祝生.浅谈物理教学中课件的使用[J/CD].北京：中国多媒体教学学报，2007（04）.

作者单位

海南科技职业学院 海南省海口市 571126