智能手機在低成本實驗教學中的應用

吉臨榮

摘 要：隨著經濟和科技的發(fā)展，智能手機已成為人們常用的通訊工具，因取用簡便也成為低成本物理實驗器材.本文介紹智能手機自帶的拍照、攝像、計時、發(fā)聲、收音、呼叫等功能，以及智能手機可下載的示波器、音頻發(fā)生器、分貝儀、氣壓計、心率儀、希沃授課助手等軟件在物理實驗教學的應用.

關鍵詞：智能手機的應用; 低成本實驗; 創(chuàng)新思維

文章編號：1008-4134（2020）12-0052中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

《義務教育物理課程標準（2011年版）》在教學建議中指出：“應大力提倡用身邊的物品做實驗”;教育部文件《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》也指出“不斷將科技前沿知識和最新技術成果融入實驗教學”.隨著經濟的發(fā)展，手機已成為人們常用的通訊工具，也成了取用方便的低成本實驗器材;隨著手機功能的不斷完善，智能手機的強大硬件和軟件功能如掌上電腦般為物理實驗教學提供了新的實驗方法和途徑.下面以國產小米7手機和蘇科版教材內容為例，介紹智能手機自帶功能及其可下載軟件在初中物理實驗教學中的應用.

1 利用手機自帶功能進行實驗教學

1.1 拍照功能

應用手機的拍照功能，可以拍一些生活中涉及物理知識的圖片，作為制作PPT的素材，將物理知識與生活實際緊密聯(lián)系起來.還可以在課堂現(xiàn)場中拍照，達到預期效果.

實驗1 正常拍攝

在蘇科版教材第三章第一節(jié)“光的色彩 顏色”引入時，可利用“相機”“拍照”功能，先讓學生用手機在自然光下拍攝講臺上放置的一只紅蘋果;再在手機的鏡頭前擋一塊藍色玻璃片，拍同一只紅蘋果.將兩張照片傳到多媒體屏幕上，如圖1所示.對比可以發(fā)現(xiàn)透過藍色玻璃片拍的紅蘋果變成了“黑蘋果”，這樣創(chuàng)設情境引起學生認知沖突，激發(fā)學生探究熱情.

實驗2 微焦拍攝

在“光的色彩 顏色”活動3.3觀察色光的混合現(xiàn)象中表述：“彩色電視機和計算機的顯示器能呈現(xiàn)彩色圖像，就是運用了三原色光混合的原理”，課本WWW2還布置學生課后“用高倍放大鏡觀察正在播放節(jié)目的彩色電視機屏幕”，但這種方法只能進行個體觀察或作為課外小實驗.如何讓全班同學現(xiàn)場都能清晰地看到三色條紋呢？

在電腦上先打開一個空白的word文檔;再利用手機“相機”“拍照”功能，調節(jié)“音量鍵”（具有變焦功能）使放大率達到最大值，將鏡頭對著屏幕的白色部分，前后移動鏡頭與屏幕的距離，當圖像出現(xiàn)彩色點狀時（如圖2所示），按下快門.把所拍的照片傳到電腦，在電腦“畫圖”功能下打開照片，點擊“放大+”，便可在屏幕上很清楚地看到紅、綠、藍三色條紋，如圖3所示.

實驗3 連續(xù)拍攝

在蘇科版教材第五章第三節(jié)“直線運動”教學中，要觀察下落的蘋果運動情況，由于蘋果的下落速度較快，可采用手機連續(xù)拍攝的功能，得到一組照片進行分析.

依次操作“相機”“≡”“設置”“長按快門功能”“連拍”.長按住快門，同時讓蘋果自由落下.在“系統(tǒng)工具”“相冊”中點擊圖片中“連拍照片”文字，就會出現(xiàn)一組照片，記錄了蘋果下落的連續(xù)過程，如圖4所示，為學生提供真實的實驗情境.文件《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》也指出“對于因受時空限制而在現(xiàn)實世界中無法觀察和控制的事物和現(xiàn)象、變化太快或太慢的過程，以及有危險性、破壞性和對環(huán)境有危害的實驗，可用增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實等技術手段呈現(xiàn)”.

1.2 拍視頻功能

實驗4 正常拍攝

在蘇科版教材第九章第二節(jié)“牛頓第一定律”探究阻力對物體運動的影響實驗中，為了給學生提供“讓同一小車從同一斜面的同一高度釋放，到達水平面的速度相等”的證據(jù)，可利用手機“相機”“短視頻”功能，在課前拍攝好視頻，課堂上播放給學生觀看，如圖5所示.

實驗5 慢鏡頭功能

在蘇科版教材第一章第二節(jié)“樂音的特征”教學中，將鋼尺的一端緊壓在桌面上，另一端伸出桌面，改變尺伸出桌面的長度，用近似相同的力度撥動尺使它振動，觀察尺振動快慢.由于尺振動較快，學生不容易觀察，這時采用手機慢動作錄像功能可更好地觀察現(xiàn)象.

依次操作“相機”“錄像”“≡”“慢動作”，拍攝鋼尺兩次振動的過程，再播放給學生觀看，同時要求學生仔細聆聽兩次聲音的音調高低.學生通過對比實驗清晰地了解到兩次振動的快慢程度對音調的影響，進而更能深刻地理解音調與頻率的關系.

1.3 計時功能

初中物理實驗室用來計時的工具通常是機械秒表或電子秒表.機械秒表用按鍵來控制秒針和分針的轉動，操作方便，但讀數(shù)時涉及秒表內大圈和小圈兩個時間值的相加，有一定難度;電子秒表用按鍵來控制數(shù)字顯示，學生常將按鍵順序按錯，不能復位.

實驗6 測量時間

在蘇科版教材第五章第三節(jié)“直線運動”研究氣泡的運動規(guī)律實驗中，依次操作“系統(tǒng)工具”“時鐘”“秒表”，點擊“”，秒表啟動計時;計時后，反復點擊“”，可顯示多組數(shù)據(jù);點擊“■”，計時停止;再次點擊“■”，秒表歸零恢復至開始狀態(tài).操作方便，讀數(shù)簡單，可1人記錄氣泡到達多個位置的時間，且精確度可以達到0.01s.

在觀察水的沸騰、探究冰、燭蠟的熔化特點、探究不同物質吸熱升溫的現(xiàn)象等實驗中智能手機的秒表功能均可以作計時工具使用.

1.4 發(fā)聲功能

實驗7 播放鈴聲

在蘇科版教材第一章第一節(jié)“聲音是什么”聲音在真空中能否傳播實驗中，依次操作“系統(tǒng)工具”“時鐘”“鬧鐘”，點擊某時間后，再操作“更多設置”“鈴聲”，在下拉菜單中選擇響鈴時間最長的、響度穩(wěn)定的鈴聲.將手機懸掛在玻璃瓶內，用抽氣機逐漸抽去瓶內空氣，傾聽鈴聲大小變化.

在蘇科版教材第一章聲音可以在液體中傳播、綜合實踐活動“比較材料的隔聲性能”等實驗中，手機都可作為聲源.