秦亮赪

● 亮點與創(chuàng)新點

本課件通過函數(shù)程序動畫真實模擬了物體的斜拋和平拋運動實驗規(guī)律，兩個典型的學(xué)生自主探究游戲式練習(xí)極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，多功能計算器能幫助學(xué)生迅速得到相關(guān)的函數(shù)數(shù)據(jù)。它以積件的形式出現(xiàn)，仿真性強(qiáng)，智能化高，藝術(shù)性實用性強(qiáng)，導(dǎo)航靈活，不僅適合于教師課堂教學(xué)，更適合于學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)。

● 制作背景

平拋物體的運動是高中《物理》必修一第五章曲線運動規(guī)律學(xué)習(xí)的重要模塊特例之一，在學(xué)生學(xué)習(xí)理解了曲線運動的位移、速度、曲線運動的條件以及研究曲線運動的數(shù)學(xué)及物理方法（即一維、二維坐標(biāo)系法和運動的合成與分解）后，我才安排他們具體學(xué)習(xí)平拋物體運動規(guī)律及一般拋體運動規(guī)律的理論知識，緊接著又安排學(xué)生進(jìn)行研究平拋運動探究實驗，讓學(xué)生在實驗的具體過程中體驗和驗證各種規(guī)律的含義，從而達(dá)到理論與實踐相結(jié)合的目的?；诮滩膬?nèi)容的科學(xué)安排，怎樣將信息技術(shù)和多媒體手段合理應(yīng)用到此部分內(nèi)容中幫助教師的教及學(xué)生的學(xué)，從而最大限度地提高教與學(xué)的效率，是近幾年我在教學(xué)過程中一直思考的一個問題，雖然先后做了大量的工作，制作了不少課件，但總覺得不盡人意。我經(jīng)過認(rèn)真探究發(fā)現(xiàn)主要存在這樣一些問題：①單純利用課件上理論課，學(xué)生會有走馬觀花的感覺，他們做筆記和思考的時間不夠，教師難于把握，可見一堂課全部用課件上課是有弊端的。②課件制作過程中所用到的動畫路徑機(jī)械單一，最多也只是重復(fù)播放，學(xué)生只能機(jī)械地接受，可信度不高，雖然形象直觀，但不能做到隨想隨到，屏蔽了學(xué)生形象創(chuàng)造的思維空間，對于部分習(xí)慣于機(jī)械接受的學(xué)生，甚至成為誤導(dǎo)，認(rèn)為它只能這樣運動。③若考慮篇幅少，干擾因素小，則必定會造成內(nèi)容單一，信息量不足，反之亦然。

● 設(shè)計思路與表現(xiàn)手法

為避免以上授課過程中出現(xiàn)的問題，本課件的設(shè)計并非為一個獨立的課件，而是以積件的形式集合在一起，設(shè)計有五個獨立的場景，導(dǎo)航靈活，可任意切換。

1.“仿真斜拋運動”場景

“仿真斜拋運動”設(shè)計了一個斜拋發(fā)射器，在0～180度范圍內(nèi)輸入任意發(fā)射角和0～60m/s的任意發(fā)射速度，通過程序運算都能模擬出小球在對應(yīng)參數(shù)下的斜拋運動現(xiàn)象，顯示出最終的運動軌跡和該參數(shù)下的軌跡方程及運動過程中小球的位置坐標(biāo)。標(biāo)記球配合步進(jìn)按鈕可以描畫運動軌跡，兩個陰影按鈕可以顯示小球運動過程中的豎直投影和水平投影用于驗證小球在水平方向做勻速直線運動和豎直方向做豎直上拋運動的現(xiàn)象，動畫路徑可由參數(shù)任意設(shè)定，避免了單一路徑動畫的缺點（如圖1）。

2.“仿真平拋運動實驗”場景

“仿真平拋運動實驗”設(shè)計了平拋運動實驗的器材及運動現(xiàn)象的全過程，輸入0～16m/s（可視化范圍速度）的打擊速度，小球都能顯示在對應(yīng)速度下的運動過程及相應(yīng)的運動軌跡，同時還設(shè)計了同步自由落體運動和水平勻速運動的小球，用于驗證小球在水平方向上等效做勻速直線運動、在豎直方向上做自由落體運動的現(xiàn)象，附加隱藏按鈕便利了比較。步進(jìn)按鈕是為靈活分析比較應(yīng)用時所設(shè)計的。另外，落體加速度的數(shù)值也是可以改變的（默認(rèn)為9.8m/s2），改變它可以模擬任意加速度下的類平拋運動規(guī)律（如圖2）。

3.“仿真平拋運動追勻速運動”場景

“仿真平拋運動追勻速運動”的設(shè)計取材于近幾年高考復(fù)習(xí)應(yīng)用題中關(guān)于平拋運動規(guī)律復(fù)習(xí)與應(yīng)用的一個經(jīng)典常規(guī)練習(xí)題模型，只是將相應(yīng)的參數(shù)做了靈活設(shè)定，飛機(jī)的運動速度設(shè)為變量，課件可以模擬飛機(jī)及炸彈在不同速度下的勻速運動及平拋運動現(xiàn)象，然后去追擊以固定速度運動的坦克，不能被炸彈追上的坦克完好，追上的則將會被炸毀。條件是，使用者必須要依據(jù)問題設(shè)計的過程，應(yīng)用相應(yīng)的物理知識計算出飛機(jī)丟彈能炸中坦克的速度，同時課件也會根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)給予正確的判斷，這就將問題變成了游戲（如圖3、圖4）。

4.“仿真平拋運動與豎直上拋運動的相遇問題”場景

“仿真平拋運動與豎直上拋運動的相遇問題”的設(shè)計同樣是取材于近幾年高考復(fù)習(xí)應(yīng)用題中關(guān)于平拋運動規(guī)律復(fù)習(xí)與應(yīng)用的一個經(jīng)典常規(guī)練習(xí)題模型，只是與上一個設(shè)計的運動過程不同罷了。但該問題的難度大多了，除了能考查學(xué)生對平拋運動規(guī)律和勻速直線運動規(guī)律掌握的情況外，還增加了豎直上拋運動的規(guī)律，相當(dāng)于一個游戲的進(jìn)階過程。問題情境為坦克固定，飛機(jī)以固定速度勻速運動并丟出炸彈，攔截系統(tǒng)同時發(fā)出豎直上升的炮彈，發(fā)射速度設(shè)為變量，兩彈不相遇，攔截失敗，擊毀坦克；兩彈相遇，攔截成功，坦克完好。條件是，使用者必須要依據(jù)問題設(shè)計的過程，應(yīng)用相應(yīng)的物理知識計算出攔截系統(tǒng)發(fā)射炮彈的初速度。

5.“仿真多功能計算器”

“仿真多功能計算器”設(shè)計的目的主要是為了使用者在使用時，特別是涉及關(guān)于函數(shù)問題的計算問題時，能方便查找對應(yīng)的函數(shù)值，為使用者節(jié)省了大量的時間。必要時，也可以單獨使用（如圖5）。

● 教學(xué)設(shè)計建議及參數(shù)說明

該仿真斜拋、平拋物體的運動實驗智能動畫可以配合新課改人教版教材或其他教材內(nèi)容幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)第五章《平拋運動》新課時形象生動地理解斜拋及平拋豎直方向物體做豎直上拋運動或自由落體運動，水平方向做勻速直線運動的分運動規(guī)律。

1.使用方法

（1）仿真斜拋：在程序中重力加速度已經(jīng)設(shè)定，可從文本框任意輸入斜拋初速度和仰射角角度值，來探究水平和豎直方向上分運動位移隨時間的變化及位移與初速度和仰射角的關(guān)系的規(guī)律。

（2）仿真平拋：在程序中下落高度y已經(jīng)設(shè)定，即下落總時間一定，可從文本框中任意輸入平拋初速度和“重力”加速度的值來探究水平分運動位移x隨水平方向上初速度和豎直方向上加速度的變化規(guī)律。

2.輸入數(shù)據(jù)要求

由于窗口可視范圍有限，輸入的數(shù)據(jù)要在動畫范圍內(nèi)可用，不能太大也不能太小，否則會影響仿真演示效果，操作中軟件有提示。

（1）仿真斜拋：仰射角角度設(shè)定為：0～180度（0和180度時為平拋），初速度可視范圍值約為12～60m/s。

（2）仿真平拋：初速度可視范圍值約為0～26m/s，加速度可視范圍值約為0～100m/s2。

3.探究重點

（1）仿真斜拋：①通過小球的動畫觀察斜拋物體的運動軌跡。②由暫停按鈕確定小球位置不斷拖動標(biāo)記球描畫小球運動軌跡。③通過小球動畫及水平和豎直方向影子的動畫觀察小球水平方向和豎直方向上等效的分運動現(xiàn)象，即勻速直線運動和豎直上拋運動。在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生得出斜拋運動的規(guī)律公式。④另外，一是讓小球初速度不變?nèi)?5不變，輸入0～180度內(nèi)不同的角度值，觀察水平位移和豎直位移隨角度變化的規(guī)律。即水平方向0～45度逐漸增大，45～90度逐漸減小，豎直方向上0～90度位移始終增大的現(xiàn)象。二是讓入射角度不變（如45度），輸入12～60左右的速度值，觀察水平及豎直位移都隨速度增大而增大的現(xiàn)象。⑤讓角度為90度，觀察豎直上拋運動現(xiàn)象，通過數(shù)據(jù)的變化體會位移先增大到最大后減小為零以及運動的對稱性等規(guī)律的含義。

（2）仿真平拋：①重點觀察水平方向和豎直方向上小球等效的分運動現(xiàn)象并以平拋運動小球的運動現(xiàn)象進(jìn)行比較，讓學(xué)生充分感知水平方向上的勻速直線運動和豎直向下的自由落體運動規(guī)律。在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生得出平拋運動的規(guī)律公式。②讓小球初速度不變?nèi)?不變，輸入不同的加速度值，觀察水平位移隨加速度減小而增大的類平拋運動的運動規(guī)律。還可以讓加速度不變，如9.8m/s2，輸入0～26左右的速度值，由于高度一定觀察水平位移都隨速度增大而增大的現(xiàn)象。

4.仿真探究應(yīng)用

兩個仿真探究應(yīng)用問題是平拋運動規(guī)律應(yīng)用的兩個經(jīng)典例型。題目以游戲形式出現(xiàn)，如果想擊中目標(biāo)，學(xué)生必須先由所學(xué)習(xí)的平拋物理知識進(jìn)行準(zhǔn)確計算。

● 技術(shù)應(yīng)用處理

課件各場景中的背景圖樣及元件所用圖樣全部由我作圖繪制，圖形結(jié)構(gòu)采用基本圖形工具繪制再用選擇工具點主線條拖制而成，顏色主要采用“線性”或者“放射狀”設(shè)計多種色塊組合填充成圖形元件后再轉(zhuǎn)換影片剪輯，用“濾鏡”效果凸顯出它的立體效果。

課件中的所有動畫都不是簡單的補(bǔ)間動畫，主要采用了幀動作程序循環(huán)的方式控制元件的坐標(biāo)而實現(xiàn)，這也是游戲開發(fā)中常見的應(yīng)用方法之一。作為拋體運動的動作程序函數(shù)體多以一次函數(shù)和二次函數(shù)為主，斜拋運動還要用到正、余弦函數(shù)，為了實現(xiàn)模擬物體的運動規(guī)律與實際運動規(guī)律嚴(yán)格吻合，在編寫這部分程序（及腳本語言）時，要多下功夫，反復(fù)測試，直到完全正確為止。限于篇幅，不再詳解。

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、觸發(fā)計算、結(jié)果的判斷與選擇等程序的運算過程，從而將運算結(jié)果賦予實例，且能夠?qū)Ш届`活，幀動作、按鈕動作、影片剪輯動作這三種動作程序就必須要有機(jī)配合。

● 評價與反思

課件充分利用Flash軟件強(qiáng)大的動畫功能真實地模擬了斜拋運動、平拋運動及拋體運動的追擊運動現(xiàn)象，由輸入數(shù)據(jù)控制動畫類型和所需要的實驗現(xiàn)象，應(yīng)用部分能對結(jié)果進(jìn)行智能判斷并做出合理評價，過程可選，能設(shè)計問題，探究性、趣味性強(qiáng)，能輔助實驗教學(xué)等，這些是該課件的成功之處。但經(jīng)過反復(fù)實驗我認(rèn)為其實本課件還可以做以下一些修改：①將5個場景做成5個獨立的.swf影片文件，以方便獨立應(yīng)用，再應(yīng)用外部影片加載函數(shù)體組合為一個整體。②增加顯示運動軌跡和軌跡函數(shù)文本內(nèi)容（評委的建議，現(xiàn)已解決）。③還要多設(shè)計幾個探究應(yīng)用問題使內(nèi)容更加豐富完善。最后添加一個12個題左右的限時考查測評系統(tǒng)用來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

● 幕前幕后

說句心里話，2006年之前由于忙于課堂教學(xué)我對多媒體教學(xué)手段幾乎是一無所知，2007年初一個偶然的機(jī)會，我在網(wǎng)站上看到了NOC活動的相關(guān)信息，當(dāng)時已成功舉辦了四屆，我被活動的規(guī)模、嚴(yán)密的組織形式和取得的成就所深深吸引。特別是公平公正的評價機(jī)制就連評委裁判的任職都要層層考試和選拔，這使得我們這些身在大山里的教育者熱血澎湃，看見有那么多的鄉(xiāng)村教師也能在大賽中獲獎，從而激發(fā)了我的創(chuàng)造熱情，我開始研究各種軟件。在2007年，我小試牛刀的作品竟然獲得了湖北省二等獎，從此便一發(fā)不可收拾。2008年第一次獲得NOC活動一等獎，這次又獲得第十屆NOC活動一等獎。可以這樣說，是NOC活動組委會給了我創(chuàng)造的沖動，激發(fā)了我的創(chuàng)造靈感。在這里，我要特別感恩NOC活動給廣大師生提供了這樣展示能力的平臺，愿我們一起向更高更強(qiáng)的目標(biāo)奮斗！

評委印象

當(dāng)秦老師一開始演示這個作品時，我并無新鮮感。但當(dāng)我仔細(xì)研究教材和這款軟件之后，才明白這款小程序做得很有味道。它力圖通過函數(shù)程序動畫來模擬物體的斜拋和平拋運動實驗規(guī)律，讓使用者可以根據(jù)需要靈活探究，設(shè)計不同的拋體運動模擬演示實驗過程，兩個典型的自主探究游戲式練習(xí)能極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實驗場景和現(xiàn)象仿真性強(qiáng)，提供了實際實驗中沒有的智能化判斷。作品界面清新俊美，藝術(shù)性、實用性強(qiáng)，導(dǎo)航靈活。其中“仿真斜拋運動”可以通過人工暫停、標(biāo)記制作拋物線軌跡，“仿真平拋運動”可以由程序自動生成拋物線軌跡；另外兩個仿真探究應(yīng)用問題是平拋運動規(guī)律應(yīng)用的兩個經(jīng)典例子，促使學(xué)生練習(xí)平拋相關(guān)物理知識，能極大地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。多個場景中都有“復(fù)位”功能鍵，“復(fù)位”功能好，簡潔明了地回到數(shù)據(jù)初始狀態(tài)，便于使用者及時進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整?！败浖f明”對學(xué)習(xí)者有很好的引導(dǎo)作用。這款學(xué)習(xí)軟件是用套件的形式把多個小程序組合到一起，操作時可以不分先后，交互性強(qiáng)，使用起來非常靈活。雖然在美工上還有些欠缺，但是使用卻很方便，功能扎實，內(nèi)涵豐富。

該課件既可以作為教師課堂教學(xué)使用，也可以作為學(xué)生的自學(xué)軟件。高中學(xué)生的差異性較大，自學(xué)能力強(qiáng)，如果能在“一對一”教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)教室中，讓學(xué)生自行演練揣摩，學(xué)習(xí)效果會更好。而高中學(xué)生對界面的美工方面，要求可能會低一點，他們更注重實用效果，所以對高中學(xué)生來說這是一個很好的學(xué)習(xí)軟件。

但課件也略有不足：①封面的探照燈功能所做的圓形遮罩，有畫蛇添足的感覺；畫面上的游龍也感覺除了花哨外，沒有其他作用；②5個小程序使用的場景雷同，只是在顏色上簡單做了區(qū)分，給人感覺不夠細(xì)膩，如果5個程序分別制作成不同的小程序套裝在一起更好；③每次“清屏”時，都會閃過“計算器”小程序的界面，不知道是什么原因。

陳斌 NOC活動評委/山東省淄博市博山區(qū)教育體育局