Python语言在高中物理教学中的应用.pdf

Python语言在高中物理教学中的应用

绪论

为了加快我国教育信息化进程，党和政府近年来颁布了一系列支持教育信息

化发展的政策纲领。其中《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)

第十九章中明确指出：“建立数字图书馆和虚拟实验室”，为推进落实

《教育规划纲要》关于教育信息化的总体部署，教育部组织编制了《教育信息化

十年发展规划（2011-2020年）》。其中明确规定了要在十年内建设1500套虚

拟仿真实训实验系统。两个文件中都提到了关于虚拟实验室建设的问题，这说明

在随着我国教育信息化发展的要求，虚拟实验室在教学中的广泛应用已经成为一

种必然趋势，虚拟实验室的开发与应用将会对实验教学改革产生变革性的影响。

虚拟实验改变了以往场地、仪器等对物理实验的限制，便于学生随时进行实

验操作，有利于学生创新思维能力的培养。学生可以在虚拟实验系统中专心运用

已学知识进行综合性实验和设计性实验研究，不必担心设备和安全的问题，极大

地激发了学生对物理实验的积极性。

随着科学技术的飞速发展，计算机技术等现代信息技术在人们的日常生活中

的应用越来越广泛，它也渗入到了生活中的各个领域，当然这其中就包含了教育。

在高中的物理教学中，信息技术渐渐被大多数老师所采用，来形象的为学生讲解

高中物理的各分支的知识。信息技术在高中物理中也有着许多独特的优势。

比如，它可以形象地将物体繁琐复杂的运动用连贯的动画展示出来，从而方

便学生理解。比如速度与时间图像中，经常容易把匀减速运动和反方向的匀加速

运动混淆。但是把动画和图像结合起来看，就很容易理解了。

关键词：教育信息化、虚拟仿真、实验教学、物理

高中物理相比初中难度增加了很多，课堂也变得比较枯燥。采用信息技术之

后，z讲解知识时更加有趣，学生明显会更加感兴趣和活跃，注意力也更加集中。

信息技术前景非常广阔，相信未来它的教学辅助作用会越来越明显，也会越来越

多的被应用在各个学科的学习中。

Python由荷兰数学和计算机科学研究学会的GuidovanRossum于1990年

代初设计，作为一门叫做ABC语言的替代品。Python提供了高效的高级数据结构，

还能简单有效地面向对象编程。Python语法和动态类型，以及解释型语言的本质，

使它成为多数平台上写脚本和快速开发应用的编程语言，随着版本的不断更新和

语言新功能的添加，逐渐被用于独立的、大型项目的开发。

Python解释器易于扩展，可以使用C或C++（或者其他可以通过C调用的语

言）扩展新的功能和数据类型。Python也可用于可定制化软件中的扩展程序语

言。Python丰富的标准库，提供了适用于各个主要系统平台的源码或机器码。

在把信息技术和高中物理教学相结合的这一方面，Python无疑是众多程序和

软件中的佼佼者。Python语言用简易的程序操控动画，特别真实的虚拟了现实中

的物理条件。

Python还可以完成动画的制作、受力和速度的可视化，以及图表绘制等等一

系列的任务。程序语言较简单，比较容易掌握。在高中物理教学中可以轻松编写

程序并作为课件使用，也有利于学生理解知识、掌握知识。

Python语言的程序用Vpython实现很简单。Python语言的程序转换出的3D

场景，可以转动，调整距离，可以改变小球的颜色，光照等。因为这些球体，和

曲线，都是以对象(object)的形式用在python的编程中。具体的模型有很多，

这些模型可以非常方便的用于各种高中物理的习题和抽象知识点的讲解之中。建

立小滑块，斜面，球体等各种模型。

至于生成的3D场景的格式，可以用pyinstaller将.py文件转化为.exe的

应用程序，在电脑上直接双击即可运行。同样也可以将生成.exe文件插入到ppt

中，非常方便。在教师备课中可以对一些抽象的，难以理解的知识点进行场景化，

更加直观的展示给学生。

信息技术的发展，给课堂教学带来了更多可能。Algodoo作为物理教学软件，

极大地提高了物理教学的效率和趣味性。