基于小影APP的平拋運動教學設計創新與探索

王琦++王兢婧++劉忠民

摘 要 結合高中物理新課標的要求，對平拋運動演示實驗教學設計應用支架式教學進行優化，使用自制教具進行實驗，培養學生創新思維；通過大眾化的“小影”APP的慢動作播放功能，直觀清楚地觀察到實驗現象。

關鍵詞 平拋運動；教學設計；支架式教學；自制教具；“小影”

APP

中圖分類號：G652 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）24-0150-03

Innovation and Exploration of Teaching Design for Horizontal Projectile Motion based on XiaoYing APP//WANG Qi， WANG Jingjing， LIU Zhongmin

Abstract Combining with the requirements of the New Curriculum Standards for high school physics， the teaching design of horizontal projectile motion demonstration experiment is optimized in Scaffol-ding Instruction， and the students creative thinking is cultivated by

using self-made regalia. Also the experimental phenomena can be ob-

served directly and clearly through the popularization of XiaoYing APP slow-motion playback.

Key words horizontal projectile motion； teaching design； scaffol-ding instruction； self-made regalia； XiaoYing APP

1 平拋運動實驗教學的現狀及分析

平拋運動作為高中物理的一個重要概念，教師在教學過程中往往只注重平拋運動理論[1]的學習與分析，而忽略對于平拋運動實驗的探究學習。

現有的平拋運動實驗儀器[2-3]雖然可滿足一般教學需要，但也存在許多明顯不足，如：水柱法取材簡單，易于形成平拋運動的軌跡形狀，但因空氣阻力等因素，會逐漸偏離應有軌跡，且不易記錄在紙面上；筆觸法具有操作性

強、易于記錄等特點，但實驗操作煩瑣費時，而且用筆尖試探描繪小球運動軌跡會有實驗誤差；碰撞擠壓法操作簡單，能夠準確記錄運動軌跡，但是由于小球在碰撞、擠壓之后會在板面或擠壓槽內跳動，出現一些除正確位置以外多余的點；拍攝法是利用照相機或攝像機記錄平拋運動軌跡，需要使用電腦軟件進行后期處理，也有提出使用iPhone系列手機自帶攝像的“慢動作”模式進行記錄[4]，但并不是每個學校都能擁有以上實驗設備。

目前對于平拋運動實驗的教學方式大多以講授法、演示實驗法為主，輔助使用一些多媒體設備進行展示。新課程理念中更加注重對于學生科學探索精神的培養，營造以學生為主體的課堂，給予學生更多自我思考和創造的空間，以完善學生獨立處理問題的能力。

針對平拋運動實驗教學及實驗儀器現狀，筆者對平拋運動課堂演示實驗教學設計和實驗儀器進行創新與探索。

2 平拋運動演示實驗教學的教學流程設計

本文以人教版“普通高中課程標準實驗教科書”《物理》（必修二）第五章第三節“實驗：研究平拋運動”為例，對此課題的教學流程設計進行改革，突破常規教學流程，以引導學生探究為教學目標，使用支架式教學把復雜的學習任務加以分解，教師作為課堂的主導者，為學生創設相應情境，循序漸進地進行引導，將學生的理解逐步引向深入，給予學生更多時間進行小組合作探究學習，讓學生能夠獨立進行探究學習。教學流程如圖1所示。

3 自制平拋運動演示實驗教具

為配合支架式教學設計，拓展課本知識，培養學生創新思維，筆者運用三維空間位移轉換的思想，利用生活中的廢舊材料PVC線槽、廢舊課桌木材以及已有實驗儀器的配件，設計制作這套演示實驗儀器記錄平拋運動的軌跡。

自制演示實驗教具 如圖2所示，使用廢舊課桌制作定位槽（圖2中A）、斜槽支架（圖2中B），定位槽的槽位等間距開設，在定位槽的表面畫上與定位槽等寬度的定位線，并且注重槽位的平整光滑。定位槽前側裝有水平尺（圖2中C），以確定定位槽水平。斜槽支架前側掛一重錘線（圖2中D），確保上方斜槽末端水平。

斜槽（圖3）由原有實驗儀器拆卸下的小斜槽（圖3中A）和光滑的PVC線槽（圖3中B）組成，改裝后的斜槽使演示實驗效果更為明顯。斜槽上端裝有電磁鐵（圖3中C），電磁鐵斷電，使得其吸附的小球每次都能從同一位置由靜止釋放。

自制演示實驗教具的使用 首先將鋼球通過電磁鐵吸附在斜槽頂端，放置記錄板在第一個定位槽內，斷開電磁鐵開關，小球沿斜槽滑下，從斜槽水平末端拋出，擊打在記錄板的復寫紙上留下痕跡。然后平行等距移動記錄板到下一個定位槽，重復以上操作，直到最后一個槽。實驗結果如圖4所示，為一條類似于自由落體圖樣。

由這次實驗結果提出啟發性問題來引發學生思考，進行小組討論探究，在探索猜想的過程中改進實驗，向后移動記錄板的同時等距向內側移動，依次類推進行實驗，實驗結果如圖5所示，得到比較理想的平拋運動的軌跡散點圖。

4 利用“小影”APP觀察實驗現象

在教學中使用“J2154雙軌平拋演示器”（圖6）研究平拋運動的分解時，由于小球運動速度很快，不利于學生觀察實驗現象，以往使用照相機或攝像機拍攝，實驗成本高，而且后期需要利用一些電腦圖片或視頻編輯軟件進行處理。隨著現代智能手機的快速發展，智能手機在大眾生活中的覆蓋率高達90%，使用iPhone系列手機自帶攝像的“慢動作”模式記錄平拋運動的軌跡，后期無須處理視頻可直接回放。但iPhone手機成本較高，沒有普通智能手機的普及度高。可以利用智能手機中的“小影”APP的視頻編輯功能，將視頻慢動作播放，做到低成本、易操作且可重復為學生直觀展示實驗現象。

操作過程：首先架設好智能手機，打開“小影”APP，點擊“創作”界面中的“剪輯”選項，在“選擇鏡頭”界面中選擇右上角相機圖標，進入拍攝界面進行拍攝；分組進行平拋運動與自由落體運動、勻速直線運動的對比實驗，實驗及拍攝結束后，剪輯該視頻，在“調節速度”中選擇“鏡頭速度”中的最低速，將處理好的慢動作實驗視頻保存到手機相冊；將手機與投影儀相連接，通過手機播放，即可向學生展示各個實驗的慢動作視頻，通過暫停鍵可分析各個時刻各小球的位置，形象具體的“慢動作”視頻可使學生清晰地了解平拋運動的情況。

5 結語

應用支架式教學的同時，以“小影”AAP及自制教具輔助實施平拋運動演示實驗教學，具有以下效果。

1）使用較為大眾化的“小影”AAP輔助教學，可直觀、及時、多次、低成本地向學生展示完整的實驗過程，滿足課堂需要的實驗效果，提高學生對于實驗結果的認可度，能夠激發學生利用現代多媒體設備進行科學探究的興趣，在教學中起到拋磚引玉的作用。

2）在教學中應用支架式教學，設計兩次實驗探究對比，對于學生難以直接接受的學習任務，先從學生能夠接受的簡單問題進行啟發引導，使得學生主動參與發現問題、探究問題的過程中，逐步將學生思維引向深入，再以小組合作學習的方式進行探索，這樣能培養學生獨立解決問題的能力和團隊合作精神。

3）利用廢舊材料制作教具并啟發學生利用身邊的材料自己動手進行一些創新制作，既鍛煉了學生的動手能力，又提高了學生對實驗儀器工作原理的理解。同時，該自制實驗儀器還擺脫了制式實驗裝置的固定性、唯一性，有利于學生深刻理解平拋運動的內在原理和三維空間位移轉換的思想。

參考文獻

[1]邢紅軍，石堯，李靜.“平拋運動”教學的高端備課[J].物理教師，2014（6）：19-20.

[2]魏衛華.課堂教學設計方案：平拋物體的運動[J].教育實踐與研究，2009（2）：62-64.

[3]李燕秋，代偉，羅微，等.平拋運動演示儀的改進[J].物理實驗，2015（5）：27-30.

[4]顧家桐，桑芝芳.平拋運動演示裝置的自制與創新[J].中學物理教學參考，2016（1）：52-54.