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用游戏编程方式学习物理知识 用游戏编程方式学习物理知识 对于物理原理和概念的理解，如果从学生喜欢玩的游戏入手，让学生利用Scratch这种简单的图形化编程工具进行游戏的设计，或者是通过修改游戏参数，来观察物理现象，分析物理问题，验证物理规律，学生应该更容易理解。并且对于不能直接观察的一些微观现象，还可以通过虚拟仿真的方式加以模拟和体现。 本案例的设计旨在通过一个米奇奔跑的小游戏，让学生理解机械运动、参照物、运动和静止的相对性，使他们在调节程序中的参数的同时，也对物理现象进行观察、分析和验证。 ●问题的提出 “咱们来看看下面这个例子：于老师静静地坐在从淄博到北京的动车上睡着了，两个多小时后等于老师醒来时，火车已经到达北京，那么在这个过程中于老师“运动”了吗？如果说于老师动了，对面的乘客会反对说于老师一直坐在那里睡觉，如果说没动，那于老师怎么能从淄博来到了北京呢？” 我通过问题式的导入方式，引起学生对物理现象的观察和思考。 ●游戏脚本的设计 下面就让我们来类比一下在高铁上的情境，在高铁上我们看到周围的树在向后走，而站在轨道旁的人则觉得我们向前走，树并没有移动。我们将树和米奇这两个角色放置在舞台上，如图1所示。 接下来是米奇的程序，可以通过上移键和下移键来控制米奇的前进速度，不难发现变量n越大，米奇运动越快（如图2）。 运用类似的方法我们可以模拟以米奇为参照物，树“向后”移动的场景。用变量m表示树的速度（如图3）。 ●用游戏编程研究物理现象 课程设计的'一个重要原则就是要保证学生的参与，本节案例采用“导入角色→调整参数→研究物理现象”这样的步骤进行。在研究物理现象的同时，学生须完成游戏研究报告，研究报告设计按照“观察现象→分析问题→验证结论”的步骤完成。如果学生设计程序的水平不高，可以让学生直接导入带有程序脚本的角色，然后回答以下问题。 1.入门：米奇运动的探究 导入米奇角色，我指导学生看清图的场景设置及人物状态，完成如下问题。 （1）观察现象 程序没有启动时，米奇在舞台中的位置（填“变化”或“没有变化”），米奇（填“静止”或“运动”）。 当启动程序时，通过按下“上移键”使得n值增加，米奇在舞台中的位置（填“变化”或“没有变化”），米奇（填“静止”或“运动”）。 （2）分析问题 我们是通过观察米奇在舞台中的变化，来判断米奇是运动还是静止。 （3）验证结论 在物理学中，我们把一个物体相对于另一个物体位置的变化叫做机械运动。 2.进阶：对参照物的探究 在物理学中，我们判断一个物体是运动还是静止，要看以哪个物体作为标准，这个被选作标准的物体叫做参照物。接下来我们可以导入树角色，完成对运动和静止相对性的探究。 导入树的角色，当米奇跑到舞台中间时将n值调整为0，这时候米奇会在在舞台上原地跑动，调整m的值（程序设计用W、S键），树向米奇相反的方向运动，完成如下问题。 （1）观察现象 当m、n的值调整为0时，米奇在舞台上原地跑动，米奇在舞台中的位置（填“变化”或“没有变化”），米奇相对于舞台来说是（填“静止”或“运动”）。 通过按下“W”键，使得m值增加，米奇相对于树的位置（填“变化”或“没有变化”），米奇相对于树来说是。（填“静止”或“运动”） （2）分析问题 米奇相对于舞台来说是，相对于树来说是。（填“静止”或“运动”） （3）得出结论 物体的运动和静止是相对的，描述物体的运动情况时，首先要选定参照物。参照物可以根据需要来选择，如果选择的参照物不同，描述同一物体的运动时，结论一般也不一样。 设计不同情境，设定不同参照物，让学生根据不同参照物判断物体运动和静止的情况，可以加深对运动和静止的相对性理解。 3.提升：观察与思考 游戏中藏在树后“伺机而动”的小猫，如果选择树为参照物它是，如果选择米奇为参照物它是。 分析：如果以树为参照物，小猫是静止的，因为小猫相对于树的位置没有变化，如果以米奇为参照物，小猫是运动的，因为小猫相对于米奇的位置发生了变化。 ●结语 本文来源：https://www.dywdw.cn/0fcf3eb1ab8271fe910ef12d2af90242a995abce.html
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2022-07-15
