智能手机在中学物理实验中的设计策略

智能手机运用在物理实验中有其自身优势和特点，但凡事都有两面性，如何发挥手机的优点规避其缺点，是设计实验案例以及进行实验操作时需要考虑的问题。为了更好地服务于教师的教和学生的学，在设计实验案例时，需要遵守相关的设计原则，选择合适的传感器参与设计实验。在教学实践探究活动中，突出学生的主体地位，提升学生科学探究能力，能将所学知识内容迁移到日常生活中，与实际生活建立联系，突出“从生活走向物理，再从物理走向社会”的教学理念。

（一）基于智能手机的物理实验设计原则

1.适用性

智能手机在物理实验教学中的应用有其自身的亮点和优势，但是并不意味着智能手机适用于所有物理实验。在设计实验时我们要从多方面考虑，结合实验探究意义和目的，恰当地选取实验方法及实验器材。

例如：测量物体运动速度的方法虽然有很多，但运用打点计时器和纸带测物体速度，这一经典的实验有其独特意义。在这个实验中，一方面是为了让学生了解打点计时器的结构和使用方法；另一方面是为了传递通过纸带上所打的点，记录时间段和物体位移的这一实验方法。在对纸带上所记录的点分析处理中，培养实验数据处理能力。

2.创新性

基于智能手机设计的物理实验与传统实验相比应有自身的特点和创新之处，应体现实验改进后的意义和作用。如在其实验原理、实验方法或者装置上进行改进，借助智能手机内置传感器结合强大的数据采集应用，对于某些定性研究的实验能进行定量研究；某些转瞬即逝的实验过程，可以通过所记录的数据将实验过程“可视化”；相关传感器还可以应用迁移到课外实验探究活动中。通过智能手机能直接得到实验数据，这样能将学生的注意力转移到挖掘数据背后所隐藏的实验规律或结论，更有利于学生科学探究能力的培养。

例如：利用多种方法测重力加速度大小；利用加速度传感器测物体自由落体过程中的加速度变化；应用磁性传感器进行单摆实验测重力加速度；利用光线传感器进行单摆实验测重力加速度。多种方法测重力加速度，有利于培养学生站在不同角度思考问题的能力，尝试运用不同方法解决问题的创新精神。

3.可重复性

智能手机展开的实验探究过程能吸引学生的关注加深对实验过程的理解记忆，若学生能借助智能手机亲自体验实验探究活动，这样不仅能体会到实验的趣味，还能对实验过程进一步深化理解。学生在课上认真聆听观看演示实验，在课下进行实验操作重现整个实验探究过程，这样不仅加深了对所学实验的理解，还能锻炼提升学生的实验操作技能。

例如：教师在课堂上运用加速度传感器，探究下蹲起立过程中的加速度变化情况，结合加速度变化分析这一过程中的超重、失重现象；学生能够在课后通过下蹲起立这个实验再现课堂实验过程，对实验结果再次分析，加深对实验体验和理解。重现实验过程不仅有助于强化学习内容，而且更易于获得学习上的满足感，对学好物理充满信心。(www.xing528.com)

4.直观性

物理实验过程再现了相关物理规律和结论探究得出的过程，在实际教学过程中由于某些实验难以操作或现象难以观察，教师通常会把前人归纳总结的规律和结论直接以文字的形式呈现给学生。上述方法是不可取的，应尽最大可能地创设实验环境，让学生参与实验探究过程直观感受整个探究过程，或通过教师演示实验直观呈现实验探究过程，或是可以借助相关录制好的实验视频。亲自经历实验探究过程更有利于学习者对所学知识理解与掌握，更符合物理学学科的特点。

例如：运用加速度传感器研究物体的超重与失重能将“转瞬即逝”的物理过程，用所记录的数据“可视化”物体的超重与失重现象，加深对实验现象的理解。利用Phyphox软件中的Centripetal Acceleration模块验证向心加速度与角速度之间的关系，观察所记录的加速度与角速度平方的图像可以发现这两者是成正比的线性关系。

（二）基于智能手机设计物理实验的教学实践原则

1.体现学生的主体地位

由于大部分学校不允许学生携带手机进入校园，智能手机主要用于教师进行实验教学，那么在实验过程中要注重学生的体验。这样学生才能在课后运用智能手机重复课堂实验步骤再现实验现象，加深对实验的理解；与此同时能够借助于智能手机，根据自己的兴趣进行课外实验探究活动。在不断地实验探究过程中，提高自学能力、动手能力、观察能力以及分析总结能力。

2.培养科学探究能力

教师利用智能手机展开的课堂实验不仅是为了教会学生如何做实验，如何处理实验数据，理解实验背后的定律或理论内容，更重要的是在自主实验探究中学会实验探究的六个步骤：从发现问题到问题的提出，根据已有知识设计探究方案对探究方案进行实践，在实践的基础上得出结论，最后能对实验结论进行陈述和交流，最终目的是帮助学生提高科学探究的能力。在学习中能对所学知识进行有意义的建构，例如在课堂上教师介绍了声音传感器的使用及原理，讲解了如何应用声音传感器测量声音的频率，学生能在课后应用声音传感器测量生活环境中的声音频率。

3.联系生活与社会实践

物理与日常生活息息相关，在教学过程中不仅要向学生传授相关物理基础知识，更重要的是学会将所学的知识进行迁移应用；能用所学的物理基础知识解释生活现象，同时也能发现生活现象中隐藏的物理规律。应用智能手机探究设计某一物理实验的探究方式，为其他实验探究过程提供了范本，增添了新的解决问题的方法。例如在课堂上教师演示了运用智能手机加速度传感器，探究人在下蹲和起立过程中的超重与失重现象；课后学生能运用加速度传感器结合生活环境中的素材，探究生活中的其他超重与失重现象，如电梯运行过程中的超重与失重现象，游乐园中游戏设施运行过程中的超重与失重现象等。利用智能手机进行探究实验，更是重要的一种处理问题的方法。