透过物理模拟动画进行物理教学与学习

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1、EJS_4.3.7_130218:Easy Java Simulatio (Ejs) 是专为科学教学与学习所设计的简易科学模拟动画设计制作环境。EJS 并非针对程式设计师设计,而是针对科学老师或从业人员而设计,有助于模拟物理现象。简易模拟动画设计环境(简称 EJS)是针对不具备专业程式设计能力学习科学的学生,科学老师或科学相关研究者所设计用来制作科学模拟动画的电脑环境。EJS 的设计理念便是希望动画程式的设计者能够花更多时间于所欲模拟科学现象数学模型的描述与流程规划,而减少相关的软体程式写作或技巧的负担,而且仍然能够制作出有一定水准的模拟动画。设计者使用 EJS 设计模拟动画的过程和解决物理问

2、题的过程很类似:首先透过表单定义模拟所需的参变数如时间 t,位置 x,速度 v 等。然后提供 EJS 随时间演化的参数关系式。EJS 便会自动产生数值分析的程式模拟所描述(如弹簧简谐运动)的物理情境。EJS 更提供动画的图形介面,让使用者藉由滑鼠点选拖拉的方式,将粒子/箭头/弹簧/轨迹等元件呈现于模拟动画的礼觉化视窗。使用者设定元件的属性后,程式便产生对应物理关系的视觉化模拟。例如将粒子的座标对应程式中变数 x,箭头长度对应 v 后,模拟程式的粒子或速度箭头会随程式变数 x 或 v 的演变而于动画中自动更新,不需要使用者输入绘图程式或控制的指令。让使用者专注于模拟动画科学模式的思考情境的设计,而不是程式的写作。更重要的功能是透过 EJS作为学习工具时,学生不仅可以操控模拟动画所预设的参数,更可以观看动画设计背后科学模型的完整数学关系式,甚至可以进一步修改模型并产生新的模拟动画,进行类似科学家的探究活动。设计 EJS 的精神是让使用者更能专注于科学模型的探讨与科学概念的学习。下载地址:EJS(台湾师大物理系专用软件),透过物理模拟动画进行物理教学与学习

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