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关于高中物理中MATHEMATICA辅助教学的研究——以电磁学为例

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关于高中物理中Mathematica辅助教学的研究——以电磁学为例

作者：李亭彦青海师范大学

学位级别：硕士

我们所处的信息化时代促使了教育信息化的发展,而计算机辅助教学是信息技术的必然产物。MATHEMATICA作为一款容易操作,趣味性强,功能多且具有很好的交互性的数学物理计算软件,是现代教育信息化的一种重要体现。随着各种辅助教学软件功... 详细信息

我们所处的信息化时代促使了教育信息化的发展,而计算机辅助教学是信息技术的必然产物。MATHEMATICA作为一款容易操作,趣味性强,功能多且具有很好的交互性的数学物理计算软件,是现代教育信息化的一种重要体现。随着各种辅助教学软件功能的完善和增多,将这些软件用于各类教学的普及程度也越来越高。基于以上背景,本文研究了将MATHEMATICA软件用于高中物理教学中,辅助教师教学。由于高中物理中电磁学部分比较抽象,学生难以在头脑中建立概念,所以给出一些将MATHEMATICA用于该部分内容辅助教学的案例。首先罗列了MATHEMATICA软件的主要功能,以及将该软件用于高中物理辅助教学的一些理论基础;再以问卷调查的形式分析了高中物理电磁学部分教学现状,并给出一些具体的案例。最后得出本研究的结论:利用MATHEMATICA强大的绘图功能、计算功能、动画功能、仿真模拟功能辅助教师教学,可以解决当前高中物理教学的一些问题,能将一些抽象物理概念具体形象化,缓解学校的一些实验仪器不灵敏、实验仪器老化、实验仪器短缺的问题;学生在家上网课时,可以实现学习资源远程共享,物理实验自己动手参与设计,为培养学生物理学科核心素养提供了新视角,也可以开拓一线教师的教学思路,激励更多的物理教师创新和挖掘更多更好的辅助教学软件,设计出更好的仿真模拟程序来服务教师的教学和学生的学习。

关键词：电磁学仿真模拟辅助教学 MATHEMATICA

最小径集求解方法及MATHEMATICA实现

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湖南科技大学学报（自然科学版） 2022年第2期37卷 27-32页

作者：赵自豪李鹏慧内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 晋能控股集团北辛窑煤业公司山西忻州034000

为了解决传统事故树最小径集求解过程中遇到的计算量大、专业化简软件缺乏、手工计算容易出错的问题,文章研究了现有2种最小径集求解方法,用图解的形式说明了这2种方法的求解路径,通过理论推导证明了最小割集和最小径集在事故树的表示... 详细信息

为了解决传统事故树最小径集求解过程中遇到的计算量大、专业化简软件缺乏、手工计算容易出错的问题,文章研究了现有2种最小径集求解方法,用图解的形式说明了这2种方法的求解路径,通过理论推导证明了最小割集和最小径集在事故树的表示上是等效的.在此基础上,提出了一种新的求解最小径集的方法并进行了证明.通过在MATHEMATICA软件中建立基本的事故树化简规则,从而实现了事故树的软件自动化简,并通过实例验证,证明了文中所述3种最小径集求解方法的正确性和便捷性.

关键词：安全 MATHEMATICA 事故树布尔代数运算最小径集

MATHEMATICA辅助下交互式教学在中学物理中的应用研究

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Mathematica辅助下交互式教学在中学物理中的应用研究

作者：康琳惠陕西师范大学

学位级别：硕士

信息化时代的到来改变着人们的生产生活方式,并且渗透到各个领域。在学校教育中,现代教育技术的发展为教师提供了多元化的教学软件和海量的备课素材,为学生展现了丰富的课程资源和各具特色的学习工具,但是面对种类繁多的教学软件师生往... 详细信息

信息化时代的到来改变着人们的生产生活方式,并且渗透到各个领域。在学校教育中,现代教育技术的发展为教师提供了多元化的教学软件和海量的备课素材,为学生展现了丰富的课程资源和各具特色的学习工具,但是面对种类繁多的教学软件师生往往眼花缭乱,且在教学实践中信息技术的运用也止于表面,未能凸显其卓越的教学辅助功能。与此同时,在国家推进新一轮基础课程改革的发展潮流中,教育部已经明确指出我们要密切关注信息化时代环境下的人才培养模式转变,逐渐实现教学内容的呈现形态、学生的学习方式、教师的教学方式以及师生间的交流互动方式的转变,倡导多样化教学和创新型的教学模式。基于此,本文介绍了一款集符号计算、图形绘制、虚拟仿真、数据处理等多种功能于一身的软件—MATHEMATICA,该软件可以作为中学物理教学的有力工具服务于师生,同时为了充分发挥其卓越功能以及响应新课改的号召,笔者建议将MATHEMATICA与交互式教学整合起来构建新型的教学模式,更加注重培养学生的科学探究能力、创新拓展能力以及高阶思维能力。本文主要分为以下六个部分的内容:第一部分整理分析了近年来关于MATHEMATICA与交互式教学的文献资料,在信息化社会与新课程改革背景下分析了 MATHEMATICA软件与物理教育、交互式教学与物理教育以及MATHEMATICA软件与交互式教学的研究现状,明确了本文的研究意义,确定了研究方法,这是接下来进行论文撰写的前提与基础;第二部分着重论述了 MATHEMATICA和交互式教学的理论基础,并对二者的含义做了简单介绍;第三部分从MATHEMATICA的特点、优势、应用、功能定位以及交互式教学的六大维度转换方面展开详细阐述;第四部分通过问卷调查和访谈的形式对当前现代教育技术与教学模式的应用情况有了大致把握,在实践调查以及理论分析的基础上,笔者创造性地将MATHEMATICA与交互式教学结合起来搭建一种新型教学模式,既能充分发挥MATHEMATICA的教学辅助功能又能体现交互式教学的优越性,为解决当前中学物理教学软件单调和教学模式单一的困境提供了可能的解决方案,同时给出了该教学模式的基本实施过程以增强模式的可操作性;第五部分为MATHEMATICA辅助下交互式教学在中学物理的教学实践,笔者结合中学物理内容的特点,应用新型教学模式设计开发出拓展·提升交互教学篇和创新·探索交互教学篇两类有代表性的教学设计,是对新型教学模式的现实探索;最后,第六部分对MATHEMATICA辅助下交互式教学在中学物理中的应用进行总结与展望,并向教师和学校提出几点建议。本研究希望让更多教师了解MATHEMATICA这款功能强大的软件,并且结合新课程改革的理念,将该软件与交互式教学深度融合于中学物理教学中来,相信新型教学模式可以为提高学生物理素养贡献些许力量,为一线教师开展中学物理相关课程提供有价值的参考。

关键词： MATHEMATICA 交互式教学新型教学模式中学物理

MATHEMATICA在“工程测试技术”教学中的辅助作用研究

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科教导刊 2023年第6期 93-95页

作者：王为庆桂林航天工业学院广西桂林541004

Matlab通常用于工程测试技术的辅助教学,处理一些计算量大和抽象内容可视化的问题,但存在公式推导不连贯和难于理解的问题。MATHEMATICA在工程测试技术教学中的应用,有其符号计算方面之优势,能帮助学生掌握理论知识。文章以四种直流电... 详细信息

Matlab通常用于工程测试技术的辅助教学,处理一些计算量大和抽象内容可视化的问题,但存在公式推导不连贯和难于理解的问题。MATHEMATICA在工程测试技术教学中的应用,有其符号计算方面之优势,能帮助学生掌握理论知识。文章以四种直流电桥为例,详细介绍了使用MATHEMATICA推导公式的便利性。在教学中,发挥Matlab和MATHEMATICA各自的优势,结合翻转课堂教学模式,激发学生学习的主观能动性。在教学实践中,MATHEMATICA能提高公式推导和数据可视化的便利性,已取得较好的教学效果。

关键词： MATHEMATICA 工程测试技术辅助教学 Matlab

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基于MATHEMATICA的天体运动模拟

大学物理 2024年第3期43卷 67-73,78页

作者：于巾荔丛亚轩李嘉懿周兴玉洪许海辽宁师范大学物理与电子技术学院辽宁大连116029

天体运动是力学和理论力学课程的基本内容之一.本文借助数学软件MATHEMATICA,基于经典力学相关公式和定律,对行星、周期彗星和双星系统的运动做了精确的动态模拟,所得动态效果图形象生动,有助于学习者建立清晰的物理图像,增加对行星、... 详细信息

天体运动是力学和理论力学课程的基本内容之一.本文借助数学软件MATHEMATICA,基于经典力学相关公式和定律,对行星、周期彗星和双星系统的运动做了精确的动态模拟,所得动态效果图形象生动,有助于学习者建立清晰的物理图像,增加对行星、周期彗星和双星系统的直观认识,增进对天体运动规律的深入理解.本研究通过MATHEMATICA编程将教材上的理论知识可视化,开发了新的物理教学资源,同时也展现了MATHEMATICA软件巨大的物理教学资源开发潜力.

关键词：天体运动双星系统动态模拟物理教学资源开发 MATHEMATICA

MATHEMATICA在物理化学公式可视化中的应用

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大学化学 2024年

作者：袁汝明张来英徐晓明吴平平傅钢厦门大学化学化工学院化学国家级实验教学示范中心(厦门大学)

随着计算机技术的快速发展，软件工具在化学教学和研究中的作用日益凸显。本文以MATHEMATICA软件为例，探讨了其在物理化学公式可视化中的应用。借助几个典型的例子，如范德华状态方程、原子轨道与电子云形状以及化学反应速率方程的可... 详细信息

随着计算机技术的快速发展，软件工具在化学教学和研究中的作用日益凸显。本文以MATHEMATICA软件为例，探讨了其在物理化学公式可视化中的应用。借助几个典型的例子，如范德华状态方程、原子轨道与电子云形状以及化学反应速率方程的可视化，为物理化学的教学和研究提供新的视角和方法。通过互动式的学习模式，学生不仅能够通过直观的图形来观察和理解理论背后的物理意义，还能激发他们的兴趣，增强学生学习的主动性和创造性。

关键词： MATHEMATICA 物理化学公式可视化

MATHEMATICA软件在天线阵方向特性教学中的应用

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中国教育技术装备 2023年第16期 45-49,57页

作者：曹文权刘杨邵尉中国人民解放军陆军工程大学通信工程学院南京210007

当前,利用虚拟仿真软件强大的图形处理能力,可模拟分析阵列天线的方向特性,化抽象为具体。在介绍天线阵背景知识的基础上,首先分析对比了不同仿真软件的优缺点,重点阐述了MATHEMATICA软件的功能。然后,在推导了N元均匀直线阵阵因子方向... 详细信息

当前,利用虚拟仿真软件强大的图形处理能力,可模拟分析阵列天线的方向特性,化抽象为具体。在介绍天线阵背景知识的基础上,首先分析对比了不同仿真软件的优缺点,重点阐述了MATHEMATICA软件的功能。然后,在推导了N元均匀直线阵阵因子方向函数的基础上,依托MATHEMATICA平台编写了仿真程序,进行了方向函数的参数分析,得到了影响天线阵方向特性的重要因素。仿真结果表明,MATHEMATICA简洁高效,能够实现快速模拟仿真和精确参量分析,可有效提升课堂教学效率。

关键词：天线阵 MATHEMATICA 方向图

MATHEMATICA在材料力学弯曲问题中的应用

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现代信息科技 2022年第11期6卷 117-121,125页

作者：曹建华郭东旭黄山学院安徽黄山245041

针对材料力学梁的弯曲问题,应用奇异函数法,将不连续的载荷写成统一的载荷函数,通过积分和代入边界条件求解剪力、弯矩、转角和挠度,并通过多个实例的计算进行验证。在详细阐述奇异函数法演算过程的基础上,应用MATHEMATICA实现了奇异函... 详细信息

针对材料力学梁的弯曲问题,应用奇异函数法,将不连续的载荷写成统一的载荷函数,通过积分和代入边界条件求解剪力、弯矩、转角和挠度,并通过多个实例的计算进行验证。在详细阐述奇异函数法演算过程的基础上,应用MATHEMATICA实现了奇异函数法算法,并绘制了弯曲问题的剪力、弯矩、转角和挠度等图形。MATHEMATICA程序加以适当扩展,能够解决材料力学中各类问题的计算,对提高材料力学的教学能力和教学研究有着一定参考意义。

关键词：材料力学奇异函数法 MATHEMATICA 弯曲问题

基于MATHEMATICA的杨氏双缝干涉的仿真实验研究

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物理与工程 2023年第3期33卷 64-69页

作者：王程邓王红孙飞三峡大学理学院湖北宜昌443002 三峡大学湖北省物理实验教学示范中心湖北宜昌443002

以杨氏双缝干涉理论作为基础,利用MATHEMATICA强大的交互式操作和色彩显示功能,通过编程对杨氏双缝干涉现象进行仿真,可以灵活地调节参数,动态地反映干涉条纹随参数的改变而发生变化的过程。本文模拟了改变缝宽、缝和接收屏之间的距离... 详细信息

以杨氏双缝干涉理论作为基础,利用MATHEMATICA强大的交互式操作和色彩显示功能,通过编程对杨氏双缝干涉现象进行仿真,可以灵活地调节参数,动态地反映干涉条纹随参数的改变而发生变化的过程。本文模拟了改变缝宽、缝和接收屏之间的距离和波长参数及外加因素等,观察到双缝干涉条纹的相应变化,最后成功实现了非单色光双缝干涉图样。利用MATHEMATICA软件仿真典型的光学实验,仿真图像能形象直观地展示光学现象可应用于辅助教学。

关键词： MATHEMATICA 杨氏双缝干涉模拟仿真交互式操作