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介绍Crocodile教学软件与电子教材 |
紫琅中学 吴建国 |
| 英国Crocodile Clips有限公司开业于1993年. 该公司的第一个产品是Crocodile Clips1,涉及中学电学内容.第2年升级为Crocodile Clips1997年10月升级为Crocodile Clips3,添加了力学内容,有英语,法语,德语,西班牙语四种语言的版本,出口到35个国家和地区(包括香港).据报道,英国已经有49%的高级中学使用这个软件.Crocodile Clips公司于1999年推出两个新产品Crocodile Physics和Crocodile Chemistry.现在又发行了Crocodile Mathematics,Crocodile Technology以及交互性的物理教材Absorb High School Physics. Crocodile系列产品对于国内的教学软件公司和尝试开发教学软件的教师们，有不少可以借鉴的方面。 1.Crocodile Clips 3 Elementary Edition： Crocodile Clips 3 Elementary Edition 作为一种模拟实验软件,适用于初中学生学习基本电路.运行该软件后,首先在屏幕中央出现课题菜单.点击课题名称便进入该课题的学习，同时出现工具栏（图1）;点击工具栏上“首页”标志,则回到课题菜单.图片和动画中元素,看上去都比较逼真;除了用箭头表示电路中各处的电流方向以外,不使用其他电路符号符号. 图1 在《门铃》课题中,有两个门铃电路,不同的只是开关,一个使用普通开关,另一个使用push-to-make开关.拨动普通开关,蜂鸣器发出持续的响声(响声由计算机主机箱内的小喇叭发出),按下push-to-make开关时,蜂鸣器发声,松开即停.《电动机》课题中,拨动电路中的单刀双掷开关,电流的方向会反过来,电动机的转动反向也反过来.在《问题》中,用一个单刀双掷开关,控制两个发光二极管中一个发光,另一个不发光.《调光器》中给出两个电路,一个电路中,给灯泡串联一个电阻,另一个电路中,给灯泡串联两个电阻. 在《保险丝》中,干路上装着一个1A保险丝,三条支路上的灯泡都串着一个开关,原来处于断开状态;合上一个开关,一盏灯亮起来,合上第二个开关,第二盏灯亮起来,合上第三盏灯,第三盏灯亮起来,但1秒钟以后,保险丝起火,随即保险丝熔断,所有的灯都熄灭.屏幕左上方有一个鳄鱼头部标志,专司排忧解难.点鳄鱼头部标志,表示向他发出请求.它会给出提示和问题：电路中预期电流为1.3A,保险丝的熔断电流是1A,你真地想换一根保险丝吗？如果学生回答“yes”,他将替你换上新的保险丝,不过,1秒钟以后会烧掉;如果学生回答“No”,等于放弃求助.怎么办？学生灵机一动,断开一个开关,然后向鳄鱼要一根新的保险丝换上去,一定十分自得！鳄鱼发现学生的鲁莽举动时,稍加提醒,允许失误,留给学习者独立思考的余地. 点“creat a circuits”后可以自由地创建电路.屏幕上部显示可以选用的元件：1.5v电池,9v电池,1A保险丝,普通开关,单刀双掷开关,push-to-make开关(按下,接通;放开,断开),0-668欧姆滑动变阻器,668欧姆定值电阻器,蜂鸣器,灯泡,红色的,黄色的,绿色的发光二极管,电动机.选用元件的过程完全通过拖放动作来完成.每种元件都无限量地供应,随意取用.软件善解人意,压住鼠标器左键,拖动,则在有关元件引出端之间布线.没有编辑界面与演示界面之分.电路接通以后,导线上出现箭头表示电流方向.鼠标箭头压在导线上,自动显示该导线上的电流大小;压在电池上,显示电流大小;压在用电器上,显示电流和功率.创建的电路可以保存为文件,以后随时可以查阅,修改.学生有什么想法,有什么疑问,可以迅速地用自己设计的模拟实验来检验,核实.教师可以要求学生创建合乎某种需要或具有某种性质的电路,作为课堂或课后作业. 利用crocodile clips这样的工具,可以有效的帮助全体学生真正地掌握电路方面最基本的知识. 2．Crocodile Physics Crocodile Physics是适合于初中和高中物理课程的模拟软件,可以完成比真实实验更加安全,灵活,方便,有趣的模拟实验.软件自带100个实验和课程范例,有助于使用者迅速熟悉软件的使用方法和功能,实验和课程设计的思路也有启迪意义. 作为实验模拟软件,它提供了丰富的实验元件.元件分为四组：1.电学元件,初级电学元件,3.力学元件,4.光学元件.电学元件(在编辑界面上每个电学元件用相应的电学符号表示),分为10个元件小组：电源,开关,input components, passive components,discrete semiconductor,逻辑门,集成电路,信号发生器与喇叭,光输出,电表.每个元件小组包含数种元件.初级电学元件(在编辑界面上用接近于照片的图片表示),是为初学者准备的,包括15种较为常用的电学元件.力学元件包括碰撞球,抛体,线-小球,山坡-物块,弹簧-小球等5种元件和双车,机械两个元件小组(机械小组包含可调速电动机,恒速电动机,施加力矩的机械,飞轮,齿轮,链条,发电机等元件).光学元件包括玻璃球,玻璃半球等16种几何光学元件. 图2 由于工具栏优秀的设计,元件调用起来非常方便.主工具栏如图2所示.单击电池(符号),灯泡,抛体,凸透镜四个图标之一,主工具栏隐去,代之以二级工具栏.单击电池后显示的二级工具栏出现电学元件组10个元件小组的图标;单击灯泡后显示的工具栏出现初级电学元件组各元件的图标;单击抛体后显示的工具栏出现力学元件组各元件与元件小组的图标;单击凸透镜后显示的工具栏出现光学元件组各元件的图标.单击元件小组图标,则二级工具栏隐去,代之以三级工具栏.除工具栏以外,其他工具栏的最右边都有箭头图标;单击箭头,本级工具栏隐去,回到上一级工具栏. 由几个元件所组成的有意义的常用的结构,称为blocks,软件自带一些blocks,,使用者也可以把自己的作品保存为blocks.单击主工具栏上blocks图标(三个正方体),工具栏下面最左边出现blocks目录.可以象调用元件那样调用blocks. 主工具栏右边数第2个图标称为图像图标,第3个图标称为探针图标.在二级,三级工具栏上也有这两个图标.单击图像图标,原来的工具栏隐去,出现图像设置界面,同时屏幕下部出现物理量-时间图像的界面.探针图标的作用是指定显示哪个元件的物理量.可以同时显示4幅物理量-时间图像. 单击编辑区域的任一元件,原来的工具栏都会隐去,出现该元件的参数修改界面.例如可以把引力加速度的数值为1.6m/s2,表示月球附近;改为0,表示远离天体或表示在失重坐标系内考虑问题.可以改变平板玻璃的折射率,改变透镜的焦距,改变棱镜的尺寸;改变入射光的波长. 模拟实验软件一个很重要的方面是各元件的定义.例如,“碰撞球”元件是这样定义的,它相当于两个球加一张台球桌.两球的质量,初速度,初位置,两球相碰撞的性质(恢复系数),由软件使用者设定.可以演示对心碰撞,也可以演示斜碰;可以演示弹性碰撞,也可以演示半弹性碰撞和无弹性碰撞;可以演示质量相等的两球的碰撞,也可以演示质量相差悬殊的两球的碰撞;可以演示周期性的碰撞场景,也可以演示复杂多变的碰撞场景(由此可以接触“浑沌”概念). 3.Absorb High School Physics Absorb High School Physics是一套供14-16岁学生使用的电子版物理教材.作为电子版教材,最大的优势是可以配以交互式的动画.该教材所用的动画,是用Flash制作的,生动简洁.作为教材,文字描述,图片,题目设计等要素同样是重要的,作者在这些方面也并未忽视. 第15章第1节的标题是：恒星的一生.讨论到的内容有：光的速度,光年,太阳绕银河系中心的运动和自转,太阳表面的爆发,太阳的年龄,太阳的预测寿命,恒星的形成过程(引力的作用,温度的变化,内部压力的变化),恒星生命历程中的稳定时期(内部核反应,力的平衡),恒星的死亡(较大恒星的死亡,较小恒星的死亡). 图3 动画之一,恒星的诞生（图3）：持续22秒.点“play full animation”,连续放映全过程.点“play step by step with text",放映全过程中的一个阶段,放映结束,出现文字说明;再点,放映下一阶段,出现相应的文字说明.动画后面总是接着提问：填空题或选择题,只要仔细看了动画,都不难回答.动画“恒星的诞生”后面两个问题是：1,什么力使nebula中气体和尘埃聚到一起？2,恒星诞生期间,中心的温度(A)升高(B)降低(C)保持恒定.有的题目答好后立即被告知正确与否. 分述之后,有一段文字,对恒星的一生做一个概要的描述.接下来是一个排列次序的题目： 重新排列下面的文字,使它们能够描述一颗较大恒星的生命周期.句子可以用鼠标上下拖动.排好以后,点击红色按钮,可以得悉你的排列正确与否. 1恒星冷下来,膨胀,变为红色的超级怪物 2核心转变为中子星,外层物质向外面抛出. 3恒星内部的温度不断升高,原子核聚变反应开始. 4星际气团内的物质聚集到一起,形成一颗恒星. 5恒星猛烈地坍塌,继而爆炸成为超新星. 6氢一旦用完,恒星就不再处于稳定状态. 句子被移动的时候,序号是不动的.由于“临时存放句子的地方只有一处”,所以“如何拖放”也是个有趣味的问题. 以上简单地介绍了Crocodile clip公司的三个产品.从技术和教学研究两方面看，国内生产出这样水平的教学软件和电子教材也是有条件的. |