智能設(shè)備助力現(xiàn)代化課堂
——探析智能手機(jī)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

陶善良

(江蘇省豐縣中學(xué) 221700)

科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展背景下，要求教師在教學(xué)活動(dòng)中需重視現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備的引入，并遵循與時(shí)俱進(jìn)的理念，將現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備融入至物理課堂教學(xué)活動(dòng)中，以此可在優(yōu)化高中物理課堂教學(xué)活動(dòng)的同時(shí)，提高課堂教學(xué)效率.加速度測(cè)量即為高中物理的教學(xué)難點(diǎn)，教師便可借助智能手機(jī)的應(yīng)用輔助此部分教育活動(dòng)展開(kāi)，幫助學(xué)生對(duì)此的內(nèi)容形成全面深刻的理解，提高課堂教學(xué)效率.

1 高中物理教學(xué)中智能手機(jī)應(yīng)用價(jià)值

高中物理教學(xué)中應(yīng)用智能手機(jī)價(jià)值主要體現(xiàn)在如下幾方面：

其一，優(yōu)化高中物理課堂教學(xué)模式.智能手機(jī)與傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)備相較而言，具備用戶個(gè)性化、可移動(dòng)性、便于操作及便攜性等諸多優(yōu)勢(shì).伴隨智能手機(jī)成本日漸降低，加之中國(guó)智能手機(jī)行業(yè)繁榮發(fā)展，智能手機(jī)功能不斷強(qiáng)大，多種功能APP應(yīng)運(yùn)而生，并在教學(xué)實(shí)踐中得以廣泛應(yīng)用.目前，智能手機(jī)已在學(xué)生群體中廣泛普及，且智能手機(jī)可與普通移動(dòng)學(xué)習(xí)需求相契合，具備色彩豐富、畫(huà)面清晰、存儲(chǔ)量大及運(yùn)行速度快等諸多優(yōu)勢(shì)，使得智能手機(jī)在高中物理課堂中得以廣泛應(yīng)用.現(xiàn)階段智能手機(jī)中可下載并運(yùn)行多種教學(xué)軟件，且大部分軟件均為免費(fèi)使用的，教師可以教學(xué)實(shí)際需求為依據(jù)自行下載.分析以往教學(xué)活動(dòng)中，教師通常應(yīng)用的教學(xué)方式為利用講臺(tái)前的電腦將電腦內(nèi)容投影至大屏幕中，教師難以走下講臺(tái)，使得教師難以與學(xué)生展開(kāi)溝通及互動(dòng)，而智能手機(jī)具備易于操作及便于攜帶的優(yōu)勢(shì)，則有助于教師走進(jìn)學(xué)生，并與學(xué)生積極溝通互動(dòng)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況加以全面觀察.

其二，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維的激發(fā).分析傳統(tǒng)物理教學(xué)活動(dòng)發(fā)現(xiàn)，教師多以應(yīng)試化教育理念作為主要指導(dǎo)理念，因此，使得教學(xué)過(guò)程中學(xué)生思維被固化，導(dǎo)致學(xué)生創(chuàng)新思維能力喪失，然而教師在教學(xué)過(guò)程中可借助智能手機(jī)的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生找尋多元化答案，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維加以培養(yǎng)，促使學(xué)生可在正確與否中對(duì)科學(xué)真理加以探索.實(shí)際上，部分特定實(shí)驗(yàn)器材學(xué)校難以完全配置，教學(xué)實(shí)踐中，教師多會(huì)由于器材等條件限制，難以幫助學(xué)生理解物理知識(shí).針對(duì)此現(xiàn)象，教師可以智能手機(jī)作為支持，借助多渠道創(chuàng)新手段的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維的激發(fā).

其三，有助于高中物理課堂教學(xué)趣味性的強(qiáng)化.分析高中學(xué)生物理學(xué)興趣較低的一項(xiàng)重要原因即在于物理知識(shí)具備較強(qiáng)抽象性，學(xué)生難以對(duì)物理學(xué)科中所描述的知識(shí)形成全面理解，特別遇到難以利用口頭語(yǔ)言描述的物理現(xiàn)象時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣尤為低下.然而，教師在教學(xué)過(guò)程中借助智能手機(jī)的應(yīng)用，可增添課堂教學(xué)趣味性，吸引學(xué)生課堂注意力.智能手機(jī)成為教師展開(kāi)物理教學(xué)活動(dòng)的重要輔助工具，以此也可間接調(diào)動(dòng)學(xué)生好奇心及求知欲，激發(fā)學(xué)生物理學(xué)科學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)趣味高中物理課堂的打造.

其四，有助于課堂教學(xué)效果的提升.教師在教學(xué)過(guò)程中，借助智能手機(jī)的應(yīng)用可以更為生動(dòng)形象的方式將抽象的知識(shí)出現(xiàn)在學(xué)生面前，教師也可以教學(xué)實(shí)際需求為依據(jù)將智能手機(jī)優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮，以此推動(dòng)課堂教學(xué)效果的提升.分析現(xiàn)階段手機(jī)中可運(yùn)行的模擬實(shí)驗(yàn)在部分具備實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、危險(xiǎn)性高、實(shí)驗(yàn)儀器昂貴的實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮著重要作用.

2 高中物理教學(xué)中智能手機(jī)應(yīng)用策略

高中物理教學(xué)過(guò)程中，加速度為重要內(nèi)容，此部分也為學(xué)生學(xué)習(xí)難點(diǎn)之處，針對(duì)此現(xiàn)象，教師可將智能手機(jī)應(yīng)用至加速度測(cè)量中，以此幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)，掌握此部分知識(shí)，以此可在吸引學(xué)生課堂注意力的同時(shí)，提高課堂教學(xué)效率.高中物理教學(xué)過(guò)程中，教師可利用基于智能手機(jī)的傳感器帶領(lǐng)學(xué)生測(cè)量加速度，以此實(shí)現(xiàn)高中物理課堂的優(yōu)化.

2.1 了解手機(jī)傳感器

目前大部分智能手機(jī)中均安裝加速度傳感器，此為一款可測(cè)量并感知加速度的軟件，可直接利用智能手機(jī)中與加速度傳感器相關(guān)的應(yīng)用軟件，達(dá)到測(cè)量目的，具備簡(jiǎn)單、易于操作的優(yōu)勢(shì)，借助此軟件的應(yīng)用可幫助學(xué)生對(duì)于自由落體運(yùn)動(dòng)加速度形成直觀、形象的認(rèn)知.智能手機(jī)中所設(shè)置的加速度計(jì)為微小電子機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical Systems簡(jiǎn)稱(chēng)MEMS)，此為一種振動(dòng)結(jié)構(gòu)，因外界加速度將會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性產(chǎn)生影響，以此為依據(jù)完成加速度的測(cè)量.以本質(zhì)角度而言，利用基于手機(jī)傳感器的加速度測(cè)量計(jì)完成加速度的測(cè)量，實(shí)則為借助測(cè)量力的方式達(dá)成加速度測(cè)量目標(biāo)，測(cè)量原理可抽象描述為“彈簧重物模型”(見(jiàn)圖1).

圖1

此重物模型由x軸、y軸、z軸3組彈簧完成加速度的測(cè)量，此加速度計(jì)以手機(jī)內(nèi)部重物所受到合力的測(cè)量作為主要依據(jù)，判斷加速度，若手機(jī)借助圖2方式界定x軸、y軸、z軸方向，水平放置時(shí)，水平桌面、手機(jī)背面相接觸，內(nèi)部彈簧重物模型如圖1甲所示，豎直z軸方向重物壓縮彈簧，以胡克定理、牛頓第二定律可計(jì)算出z軸方向重物加速度，z軸加速度大小即為重力加速度，處于水平面x軸、y軸方向內(nèi)部系統(tǒng)中的彈簧形變，△x=x2-x1=0，△y=y1-y2=0，則ax=0,ay=0.

圖2

2.2 了解自由落體加速度

分析傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)中，由于實(shí)驗(yàn)條件受限，教師難以對(duì)短時(shí)間內(nèi)迅速運(yùn)動(dòng)物體加速度變化向?qū)W生演示，大部分教師在教學(xué)過(guò)程中僅帶領(lǐng)學(xué)生在腦海中想象電梯情景.隨后，教師再帶領(lǐng)學(xué)生通過(guò)分析物體受力的方式，獲得完全失重此結(jié)論，此教學(xué)方式難以幫助學(xué)生對(duì)于此方面知識(shí)形成全面認(rèn)知，化解教學(xué)難點(diǎn).分析戴爾所提出的經(jīng)驗(yàn)之塔理論認(rèn)為，教育需將具體經(jīng)驗(yàn)作為著手點(diǎn)，再逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入有效、抽象的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，在此過(guò)程中需將具體經(jīng)驗(yàn)作為學(xué)習(xí)活動(dòng)的推進(jìn)之路.

2.3 精心設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)

分析物理學(xué)科知識(shí)發(fā)現(xiàn)，均以實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，而針對(duì)難以演示的現(xiàn)象，教師可將智能手機(jī)應(yīng)用至課堂教學(xué)活動(dòng)中，幫助學(xué)生對(duì)于難以理解之處形成清晰認(rèn)知，并掌握此部分知識(shí).教師在教學(xué)過(guò)程中，可通過(guò)智能手機(jī)加速度計(jì)的應(yīng)用，帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)物體在極短時(shí)間內(nèi)自由落體運(yùn)動(dòng)加以觀察，教師主要可通過(guò)如下幾方面展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)：教師在教學(xué)過(guò)程中，可先帶領(lǐng)學(xué)生以水平方向持有手機(jī)，打開(kāi)傳感器加速度計(jì)，以此為依據(jù)記錄數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為避免手機(jī)摔到地上導(dǎo)致手機(jī)損壞，在手機(jī)下落位置應(yīng)放置海綿.教師在帶領(lǐng)學(xué)生展開(kāi)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)前，應(yīng)重視傳感器更新間隔的調(diào)節(jié)，將間隔時(shí)間調(diào)整為“很快”，隨后向下放下手機(jī)，分析手機(jī)自由下落所獲得的加速度曲線圖，將手機(jī)中所記錄數(shù)據(jù)上傳至電腦端.

2.4 拓展學(xué)生知識(shí)視野

國(guó)外學(xué)者借助智能手機(jī)內(nèi)置的加速度傳感器，研究單擺運(yùn)動(dòng).實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將手機(jī)作為擺球，通過(guò)SPARKvue軟件的應(yīng)用連接手機(jī)，由此收獲加速度時(shí)間圖像，并將兩個(gè)相鄰最大值或最小值的時(shí)間間隔作為擺動(dòng)周期，此也為最早利用智能手機(jī)對(duì)重力加速度展開(kāi)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)，為后續(xù)諸多學(xué)者利用智能手機(jī)測(cè)量重力加速度多種研究的展開(kāi)創(chuàng)造良好條件.還有學(xué)者在研究過(guò)程中，借助智能手機(jī)中所設(shè)置的磁傳感器、光傳感器，對(duì)單擺運(yùn)動(dòng)周期加以測(cè)量，具備操作簡(jiǎn)單及數(shù)據(jù)采集方便的優(yōu)勢(shì).此外，還有學(xué)者利用智能手機(jī)門(mén)鈴報(bào)警系統(tǒng)對(duì)重力加速度展開(kāi)測(cè)量，將門(mén)鈴音頻信號(hào)作為時(shí)間序列記錄，以此對(duì)振蕩周期加以測(cè)量，從而對(duì)重力加速度予以明確.也有學(xué)者利用智能手機(jī)磁傳感器對(duì)彈簧勁度系數(shù)加以測(cè)量，并利用多種方式處理數(shù)據(jù)，均收獲良好實(shí)驗(yàn)效果.

綜上所述，教師在高中物理課堂教學(xué)活動(dòng)中，需借助現(xiàn)代化教學(xué)手段的應(yīng)用，豐富高中物理課堂教學(xué).同時(shí)，教師還應(yīng)以學(xué)生學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)特點(diǎn)為依據(jù)設(shè)計(jì)多樣化的教學(xué)活動(dòng).針對(duì)物理學(xué)科而言，實(shí)驗(yàn)為重要構(gòu)成部分.因此，教師便可將智能手機(jī)應(yīng)用至物理實(shí)驗(yàn)中，將智能手機(jī)優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮，幫助學(xué)生通過(guò)親身實(shí)驗(yàn)的方式認(rèn)知加速度此部分物理知識(shí)，提高學(xué)生物理學(xué)科學(xué)習(xí)能力.