论文部分内容阅读
中学物理涉及的许多物理过程和物理现象是很难用常规实验方法再现和验证的，如果能把这些物理现象通过动画形式模拟出来，将会大大提高教学效率，也会取得更好的教学效果。相信老师们都想既不花费太多时间又能制作出有一定水准的模拟动画。大家可能会想到Flash，但要精通Flash还是有难度的。其实，我们还有另一种选择，就是利用Java软件制作动画，当然这里推荐的不是专业的Java编程软件，而是一款简单易用的教学工具，名为“Easy Java Simulations”（简称Ejs），它能让初学者在10分钟内设计并完成一个简谐运动的动画。
Ejs的主要功能及特点
Ejs是由西班牙的Francisco开发的科学动画模拟设计环境，主要是针对不具备专业程序设计能力的教师、学生或相关研究者所设计的使用环境。它最大的特点在于减轻了动画设计过程中的编程负担。它能自动生成为网页动画，可以在浏览器中跨平台运行，还可以通过JavaScript程序语言控制所设计动画的执行与参数变化等，使用起来很方便。
下载并安装好软件（下载地址：http：//fem.um.es/Ejs/），注意先要安装好1.5或更高版本的Java运行环境（JRE）。打开Ejs后会弹出两个窗口，一个是控制台窗口，另一个是主程序窗口（如图1），控制台不能关闭，可以最小化隐藏起来。
Ejs的主程序窗口包含三个主要界面：①简介/说明：使用者可以输入所设计模拟动画的相关讯息与操作使用说明等。这部分内容会显示在Ejs所产生的网页中动画区域的上方。②模型：Ejs本身并不会帮使用者设定科学模型，使用者必须告诉Ejs所模拟科学现象或模型所隐含的数学关系式。③显示界面：设计动画中各类视觉化元件的编辑环境。
其中“模型”界面的描述是模拟动画设计的关键，为了满足各种不同的模拟需求，又分为六个部分：①定义模拟所需的各项参/变数。②设定各参数的初始值。③提供主要参数的演化关系式。④描述其他可能参数间的关系式。⑤设定设计者可能所需的自定义函数。⑥一些扩展的模型元素。
其中的④、⑤、⑥三个部分属于高级应用，制作课件时是非必要的，一般的老师可以不用管它。
Ejs在教学中的应用
利用Ejs可以轻松制作功能强大的课件。下面我将通过几个有代表性的例子说明它在教学中的简单应用。
1.Ejs软件在数学教学中的应用
Ejs内置了数学中常用的一些函数，利用它能制作出二维或三维的动画和曲线。
案例1：制作一个函数绘图器。
老师们可能会觉得开发一个可以绘制任意函数图像的软件是件复杂的事，其实利用Ejs能在10分钟内轻松制作出有这样功能的一个课件。以下将通过制作函数绘图器课件来简单说明Ejs软件的使用方法和技巧。
课件的元件树状结构和运行效果如下页图2所示，利用Ejs创建元件很简单，选中显示界面中的元件后把它拖到工作区即可。如果学过Flash的老师会发现，Ejs的元件容器就相当于Flash的舞台和场景，Ejs的绘图元件就相当于Flash中的图形、按钮和影片剪辑元件，只不过Ejs的元件是现成的，我们需要做的只是修改元件的属性。
本课件的结构分为控制面板和绘图面板两部分，在控制面板中，“重置”按钮是重新绘图，x的最大、最小值是用于改变绘图区的坐标范围，f（x）输入框用于输入任意一个函数解析式。绘图面板则用于实现绘制函数图像功能。
下面我将设置各个元件的属性。首先，右击“平面曲线绘图”元件，打开它的属性窗口，在里面的“Variable”栏中输入变量“x”，在“X（）”栏中输入“x”，在“Y（）”栏中输入函数变量“%f%”，其次，在“函数输入框”元件的属性中设置“Variable”值为“%f%”，初始函数“Initial Value”的值为“cos（x）”，最后，在“重置”按钮元件属性中设置“Action”的值为“_reset（）”。其他如“标签”等元件也可进行类似操作。元件的属性还有很多，如字体、颜色等，这些是比较常规的操作，大家可以自行学习设置方法，这里就不再赘述。完成后单击任务栏中的绿色三角按钮就可以运行课件了。使用的时候只要修改函数解析式就能绘制出任意一个函数的图像了。
2.Ejs软件在物理教学中的应用
Ejs特别适合制作物理课件，它能生动地模拟演示物理量与物理现象间的关系。
案例2：简谐运动模拟动画。
“简谐运动”这部分知识不仅在物理教学中要学到，同时在数学教学中也会涉及，因此是培养学生跨学科学习能力很好的知识素材。教材以“弹簧振子”为例而引入这一概念。
先制作好“弹簧振子”动画，动画的元件结构及运行效果如图3所示。这个动画主要是让学生认识“弹簧振子”的运动特点和运动情况。
我们可以利用动画让学生进行自主探究：①在给定的初始条件下测量出周期的变化规律。②用鼠标拖动球到新的位置，并测量新的周期，你注意到什么？③更改k的值和球的位置，观察它对路程和速度等的影响。
学生可以控制动画将振动过程放慢，这样能看得更仔细。还可随时将动画暂停，把实验以动、静结合的形式展示出来进行分析。面对小球离开平衡位置的位移、速度以及振动能量等这么多物理量的变化规律认识，如果只让学生通过教材或实物实验去思考，很难取得好的教学效果，此时通过动画能将这些抽象的变化规律以形象的动画形式印入学生的脑海中。
这一模拟动画最大的特点是能实现动画与曲线同步变化，可随时改变参数和暂停动画，这也是其他课件软件难以做到的。所有这些都充分体现了利用Ejs制作的课件具有制作时间短、功能强大和互动性强等优越性。
Ejs的网络资源推荐
Ejs软件应用资源内容最丰富的是由台湾师范大学物理系的黄福坤教授制作的“物理教学示范实验教室”网站（http：//www.phy.ntnu.edu.tw/demolab），网站里面有大量的课件和Ejs学习教材，这里特别提到的是，网站里有一个子栏目叫“Physlet”的物理动画库（包含超过800个物理动画），里面有大量的现成动画可供使用（如图4），动画库里面已按教学内容将动画分好了类，我们只要点击它就会出现相应的模拟动画了。
以上是Ejs软件的简单使用说明，由于篇幅所限，这里不再多举例，对这方面感兴趣的老师，可以通过访问上述推荐的网站选择相关的范例和教程进行系统的学习。
总的来说，Ejs是制作物理课件的好工具。相信通过介绍，大家已对它有了初步的了解，如果能将其应用到教学中，相信一定会大大提高老师们的教学效果。
Ejs的主要功能及特点
Ejs是由西班牙的Francisco开发的科学动画模拟设计环境，主要是针对不具备专业程序设计能力的教师、学生或相关研究者所设计的使用环境。它最大的特点在于减轻了动画设计过程中的编程负担。它能自动生成为网页动画，可以在浏览器中跨平台运行，还可以通过JavaScript程序语言控制所设计动画的执行与参数变化等，使用起来很方便。
下载并安装好软件（下载地址：http：//fem.um.es/Ejs/），注意先要安装好1.5或更高版本的Java运行环境（JRE）。打开Ejs后会弹出两个窗口，一个是控制台窗口，另一个是主程序窗口（如图1），控制台不能关闭，可以最小化隐藏起来。
Ejs的主程序窗口包含三个主要界面：①简介/说明：使用者可以输入所设计模拟动画的相关讯息与操作使用说明等。这部分内容会显示在Ejs所产生的网页中动画区域的上方。②模型：Ejs本身并不会帮使用者设定科学模型，使用者必须告诉Ejs所模拟科学现象或模型所隐含的数学关系式。③显示界面：设计动画中各类视觉化元件的编辑环境。
其中“模型”界面的描述是模拟动画设计的关键，为了满足各种不同的模拟需求，又分为六个部分：①定义模拟所需的各项参/变数。②设定各参数的初始值。③提供主要参数的演化关系式。④描述其他可能参数间的关系式。⑤设定设计者可能所需的自定义函数。⑥一些扩展的模型元素。
其中的④、⑤、⑥三个部分属于高级应用，制作课件时是非必要的，一般的老师可以不用管它。
Ejs在教学中的应用
利用Ejs可以轻松制作功能强大的课件。下面我将通过几个有代表性的例子说明它在教学中的简单应用。
1.Ejs软件在数学教学中的应用
Ejs内置了数学中常用的一些函数，利用它能制作出二维或三维的动画和曲线。
案例1：制作一个函数绘图器。
老师们可能会觉得开发一个可以绘制任意函数图像的软件是件复杂的事，其实利用Ejs能在10分钟内轻松制作出有这样功能的一个课件。以下将通过制作函数绘图器课件来简单说明Ejs软件的使用方法和技巧。
课件的元件树状结构和运行效果如下页图2所示，利用Ejs创建元件很简单，选中显示界面中的元件后把它拖到工作区即可。如果学过Flash的老师会发现，Ejs的元件容器就相当于Flash的舞台和场景，Ejs的绘图元件就相当于Flash中的图形、按钮和影片剪辑元件，只不过Ejs的元件是现成的，我们需要做的只是修改元件的属性。
本课件的结构分为控制面板和绘图面板两部分，在控制面板中，“重置”按钮是重新绘图，x的最大、最小值是用于改变绘图区的坐标范围，f（x）输入框用于输入任意一个函数解析式。绘图面板则用于实现绘制函数图像功能。
下面我将设置各个元件的属性。首先，右击“平面曲线绘图”元件，打开它的属性窗口，在里面的“Variable”栏中输入变量“x”，在“X（）”栏中输入“x”，在“Y（）”栏中输入函数变量“%f%”，其次，在“函数输入框”元件的属性中设置“Variable”值为“%f%”，初始函数“Initial Value”的值为“cos（x）”，最后，在“重置”按钮元件属性中设置“Action”的值为“_reset（）”。其他如“标签”等元件也可进行类似操作。元件的属性还有很多，如字体、颜色等，这些是比较常规的操作，大家可以自行学习设置方法，这里就不再赘述。完成后单击任务栏中的绿色三角按钮就可以运行课件了。使用的时候只要修改函数解析式就能绘制出任意一个函数的图像了。
2.Ejs软件在物理教学中的应用
Ejs特别适合制作物理课件，它能生动地模拟演示物理量与物理现象间的关系。
案例2：简谐运动模拟动画。
“简谐运动”这部分知识不仅在物理教学中要学到，同时在数学教学中也会涉及，因此是培养学生跨学科学习能力很好的知识素材。教材以“弹簧振子”为例而引入这一概念。
先制作好“弹簧振子”动画，动画的元件结构及运行效果如图3所示。这个动画主要是让学生认识“弹簧振子”的运动特点和运动情况。
我们可以利用动画让学生进行自主探究：①在给定的初始条件下测量出周期的变化规律。②用鼠标拖动球到新的位置，并测量新的周期，你注意到什么？③更改k的值和球的位置，观察它对路程和速度等的影响。
学生可以控制动画将振动过程放慢，这样能看得更仔细。还可随时将动画暂停，把实验以动、静结合的形式展示出来进行分析。面对小球离开平衡位置的位移、速度以及振动能量等这么多物理量的变化规律认识，如果只让学生通过教材或实物实验去思考，很难取得好的教学效果，此时通过动画能将这些抽象的变化规律以形象的动画形式印入学生的脑海中。
这一模拟动画最大的特点是能实现动画与曲线同步变化，可随时改变参数和暂停动画，这也是其他课件软件难以做到的。所有这些都充分体现了利用Ejs制作的课件具有制作时间短、功能强大和互动性强等优越性。
Ejs的网络资源推荐
Ejs软件应用资源内容最丰富的是由台湾师范大学物理系的黄福坤教授制作的“物理教学示范实验教室”网站（http：//www.phy.ntnu.edu.tw/demolab），网站里面有大量的课件和Ejs学习教材，这里特别提到的是，网站里有一个子栏目叫“Physlet”的物理动画库（包含超过800个物理动画），里面有大量的现成动画可供使用（如图4），动画库里面已按教学内容将动画分好了类，我们只要点击它就会出现相应的模拟动画了。
以上是Ejs软件的简单使用说明，由于篇幅所限，这里不再多举例，对这方面感兴趣的老师，可以通过访问上述推荐的网站选择相关的范例和教程进行系统的学习。
总的来说，Ejs是制作物理课件的好工具。相信通过介绍，大家已对它有了初步的了解，如果能将其应用到教学中，相信一定会大大提高老师们的教学效果。