确定研究课题后,学生通过搜索引擎、实地调研、图书馆查阅、实验等多种形式搜集研究所需的资料。收集资料后,需要对资料进行处理。如果数据量大,或者运算工作量大,处理程序复杂,就可以借助相关的数据处理软件或编程工具来完成。如果研究所需的实验条件不具备或者实验危险性大,可以借助相关的信息技术工具软件(包括自编程序)进行虚拟实验,模拟现实环境得出研究结果。
探究问题的辅助解决工具可分为三种类型:
1.学科CAI课件:如几何画板、MathCAD、图形计算器、物理虚拟实验室和化学虚拟实验室等;
2.数据处理工具,如MS Excel、SPSS、MS Access等,用来分析、统计数据,进行各类形式的数据转换等;(www.daowen.com)
3.编程工具,如VB、Delphi、Matlab、Java等,用来对一些数据作小规模的编程处理。
这三种类型工具的功能各不相同。比如,应用MathCAD软件,学生只要输入数学公式、符号和等式等,便可以很容易地得出代数、积分、三角以及很多复杂表达式的值,还可以得到相应的数学表格和图形。分析这些图形结果,学生可以更加直接形象理解问题。例如,高中数学课中,学生探讨曲线ρ=sin(nθ)(n∈Z)的形状,并研究曲线ρ=cos(nθ)与ρ=sin(nθ)的位置关系。如果学生只用纸笔进行推理、演算,这样很难理解,而且印象也不深,但借助MathCAD学习效果就大不相同。学生可以对不同的n的取值(n=1,2,……)分别用MathCAD画出函数ρ=sin(nθ)和ρ=cos(nθ)的图像。通过图像不难看出,曲线ρ=sin(nθ)(n∈Z)是个玫瑰线,当n为奇数时,玫瑰线花瓣为n瓣;当n为偶数时,花瓣为2n瓣。并且从图像上很容易看出,曲线ρ=cos(nθ)是曲线ρ=sin(nθ)顺时针旋转п/2n得到。然后从理论上推理:cos(nθ)=sin(nθ+п/2)=sin[n(θ+п/2n)],从而证明了ρ=sin(nθ)和ρ=cos(nθ)在MathCAD中图像的位置关系,加深了对正余弦函数关系的理解。
在应用数据处理工具和编程工具时应注意依据数据的处理要求和学生的信息技术水平选择具体的工具或编程软件。比如,MS Excel和SPSS相比,前者能对数据进行一般的统计(求和、求比例、画直方图等),使用方便,对学生的计算机水平要求不高;而后者能对批量数据做更为复杂的处理(一元回归分析、二元回归分析等),使用的技术要求比前者要高。再如,VB、Delphi和Java三种编程语言,出自不同的公司,编程思想不尽相同(VB面向过程,Java完全面向对象,Delphi不完全面向对象),但对于小规模的编程需求来说,三种语言都能实现,使用时采用哪种语言取决于问题解决的需要和语言的熟练程度。
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