我的物理仿真软件Algodoo探究之路
编者按
在2021年8月17日晚上举行的“全国”信息技术物理实验与仿真秋季线上沙龙活动中，300多位来自全国各地的教育届同仁共同分享了一场仿真技术与物理实验深度融合的饕餮盛宴，主讲嘉宾有大学教授、有各省名师、有大学生，亦有高中生。
在此次沙龙活动中，淄博一中高三毕业生、山东大学准大一新生王天睿同学向与会教师们分享了他对物理仿真软件Algodoo的探究成果，给与会者留下了极其深刻的印象。这哪里是一位高三毕业生，明明就是信息技术与物理实验教学深度融合研究领域的大专家。
他分享的案例实用，有效，能够真正解决师生在物理教与学过程中遇到难题。更为重要的是，他生动地证实了物理仿真软件在高中生群体中普及推广、并以此促进物理核心素养提升的可行性。
豫见物理早期报道
作者自述探究之路
我的物理仿真软件Algodoo
探究之路
王天睿
我是王天睿，是淄博一中2021届高三毕业生，在实验班中担任物理课代表，今年考入了山东大学能源与动力工程学院。
作者
我之前在信息技术书上看到Algodoo的软件简介，意识到这个软件是一款不错的物理虚拟实验室。我向来对物理感兴趣，便去搜索软件官网并找到了下载渠道。拿到软件后，我发现软件的功能异常强大：在其中可以绘制任意形状的物件，可以关闭空气阻力和摩擦力，可以精准地作受力分析、生成运动图像，还有齿轮，弹簧，激光笔等各种各样的功能元件……这意味着我得到了一个虚拟的的物理世界，它可以给我提供真实世界没有的、理想化的实验条件，更可以解决缺乏实验器材的问题。杠杆，凸透镜，浮力等是我最早的虚拟实验对象。
随着物理学习的深入，知识逐渐由浅显走向抽象。老师们常用幻灯片或flash制作物理教学动画，制作常要花费几十分钟，耗费不少精力，而且由于难以精确控制物体速度，用这些软件绘制的动画看上去并不真实。我便想，我能不能借助Algodoo实现类似的效果？在假期我着手实践，发现软件之方便超乎我的想象。我可以用它展现知识点，比如正弦波、动量守恒和“牛顿大炮”；可以用它构建装置进行实验设计，比如单摆测定重力加速度，测定玻璃折射率；还可以在做完习题后重现运动过程——画出木板物块，根据具体题目要求设置质量，动摩擦因数和初速度，便可观看运动过程，查看运动图像，一目了然。在处理含有弹簧的问题时尤其方便。在软件的助力下我搞懂了不少当时还觉得抽象的题型。
每当计算机模拟的结果与我计算的结果精准吻合，屏幕上的运动过程与我的设想完全一致时，我都会感到难以言表的喜悦，切身体会到信息技术对物理学习的巨大助力。我觉得这款软件可以成为老师、同学的有用工具，便在高考后的暑假制作了一些可以用作课件的场景，并连同简单的教程在网络上分享。
回看自己探究Algodoo物理仿真的过程，可以说收获颇丰。
Algodoo激发了我学习物理的兴趣。当那些难以理解的方程变成了清晰明了的运动过程，物理的美感展露无遗。
Algodoo还提升了我建构物理模型的能力。想要把实际问题转化为Algodoo里可以模拟的问题，建构模型是必经之路。比如有一次，我想对理想气体进行探究，却发现Algodoo里没有模拟气体的功能。我便想，理想气体分子本质上是无相互作用，有质量的质点，所以我完全可以用失重环境下真空容器内的大量小球模拟理想气体！我使小球具有随机的初速度，且可以与器壁发生弹性碰撞（绝热体系）；大量分子的碰撞引起压强；我设置了一个活塞，可以看到，在活塞上增加载荷时，“气体”被压缩并最终趋于稳定，分子（即小球）总动能明显升高。这说明此模型能够定性模拟理想气体：在容器中添加悬浮微粒，微粒在大量小球的撞击下开始“随机”运动，这便正是布朗运动的原理。做完这个模型后我再复习“气体实验定律微观解释”，感觉豁然开朗。
如今，我的高考已经结束，但我对Algodoo的兴趣未曾衰减。我自学了一点点脚本，给软件增加了模拟电、磁、重力叠加场或组合场中粒子运动的功能，制作了打点计时器等有趣元件，丰富了软件中的物理世界。这项探究意义何在呢？一方面，在课件制作过程中可以深化自己对物理现象和实验设计的理解；另一方面，我想借由信息技术，把老师们的智慧换种方式展现出来，让学生的物理学习更加轻松愉快。
最后，我想借助“豫见物理”微信公众平台向我的历任老师表示诚挚的感谢，需要表示感谢的还有奋斗在教育岗位的全体老师们，正是老师们的辛勤工作，使得学生成人成材，也使得人类的精神财富代代相传。
感言
在大多数高中生还在沉湎于手机游戏中不能自拔的时候，山东大学准大一学生王天睿同学，在高中学习期间，将Algodoo物理仿真软件与物理学习相结合，制作了大量的物理仿真模型，还自学编程对Algodoo物理仿真软件进行了二次开发，他还编写了许多教程，帮助老师和学生运用Algodoo物理仿真软件，这不但有力地促进了自己物理学科核心素养提升，还实现了所在班级学科成绩的整体攀升。
很多老师在他的示范和引领下，开始将Algodoo物理仿真软件用于物理辅助教学和研究中，他因此被推荐为特邀嘉宾，在全国”信息技术物理实验与仿真秋季线上沙龙活动中做专题报告。
他的做法，已经明显优于大多数同龄人；他的身上，已经彰显出执着、坚韧、积极、阳光、乐于分享等关键词，已经展露出研究型人才特有的潜质。
这个案例，应该引起高中物理教育同仁的反思，我们应该帮助学生处理好智能电脑、手机、网络、游戏与高中学习生活的关系，设法让这些电子产品成为学习和探究的工具，而不是消磨青少年进取心和意志力、摧残青少年身心健康的精神鸦片。