淺談融合信息技術的高中物理實驗探究教學
——Phyphox輔助真實情境下的實驗課例探究

鄭大超

（建甌第一中學 福建 建甌 353100）

引言

物理實驗是高中物理教學中不可或缺的一環(huán)，通過實際操作和觀察，學生能夠深入理解物理理論知識，培養(yǎng)實驗操作技能和科學思維能力。然而，傳統(tǒng)的物理實驗教學往往面臨著一些挑戰(zhàn)，如實驗設備的限制、實驗過程的復雜性以及對實驗數(shù)據(jù)的分析和展示。為了克服這些問題，引入科技輔助教學已經成為一種不可忽視的趨勢。Phyphox（Physical Phone Experiments）作為一種新興的物理實驗平臺，將智能手機與物理實驗相結合，為學生提供了更加便捷和靈活的物理實驗教學方式。

1. Phyphox 物理實驗平臺的功能

在科技迅猛發(fā)展的今天，人們對于實驗和創(chuàng)新的需求也越來越迫切。而Phyphox 物理實驗平臺的出現(xiàn)，無疑為大家提供了一個便捷高效的實驗工具。Phyphox，全稱Physics Phone Experiments，即物理手機實驗平臺，它將智能手機的功能與物理實驗相結合，為廣大科研愛好者和教育工作者帶來了前所未有的便利。

首先，Phyphox 平臺具備了豐富多樣的實驗功能。通過手機自帶的各種傳感器，如加速度計、陀螺儀、磁力計等，Phyphox 可以實現(xiàn)多種實驗的測量和記錄。無論是測量物體的重力加速度、角速度，還是探測磁場的強度和方向，都可以通過Phyphox 平臺輕松實現(xiàn)[1]。這些實驗功能的豐富性，為用戶提供了廣泛的應用領域，無論是學術研究、學校教學，還是科普普及，Phyphox 都能滿足用戶的需求。

其次，Phyphox 平臺注重實驗數(shù)據(jù)的處理和分析。在測量過程中，Phyphox 可以實時監(jiān)測并記錄各種傳感器的數(shù)據(jù)，并將其以圖像、曲線等形式直觀呈現(xiàn)。同時，Phyphox 還具備數(shù)據(jù)處理和分析的功能，用戶可以通過平臺上的工具進行數(shù)據(jù)的處理、濾波、擬合等操作，從而獲得更加準確和可靠的實驗結果。這種強大的數(shù)據(jù)分析能力，為用戶提供了更深入、更全面的探索空間，使得實驗結果更具說服力和科學性。此外，Phyphox 平臺還支持實驗結果的分享與交流。用戶可以將通過Phyphox 平臺得到的實驗數(shù)據(jù)保存為文件，便于后續(xù)的研究和分析。同時，Phyphox 還支持實驗數(shù)據(jù)的導出和分享，用戶可以將自己的實驗結果通過郵件、社交媒體等方式與他人交流和討論。這種開放性和互動性的設計，使得Phyphox 成為了一個真正的實驗平臺，讓用戶能夠在更廣闊的范圍內與他人交流和合作，共同推動科學的發(fā)展。

2.高中物理實驗教學中利用Phyphox 輔助真實情境的教學價值

2.1 有助于突破實驗中時間和空間的限制

高中物理實驗作為培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)和實踐能力的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)上受到了時間和空間的制約。許多實驗需要大量時間和復雜的設備，而學生們往往只能在有限的時間內進行簡單的模擬。然而，隨著科技的進步，一種名為Phyphox 的輔助工具應運而生，為學生們打開了突破時間和空間限制的大門。Phyphox 是一款基于智能手機的物理實驗輔助應用，它利用手機內置的各種傳感器，將科學實驗與真實情境相結合，為學生們提供了一個全新的實驗體驗。不再受制于實驗室的時間和空間限制，學生們可以隨時隨地進行各種實驗，真實感受物理學的魅力。

首先，Phyphox 的應用范圍非常廣泛。傳統(tǒng)的物理實驗往往需要大量的設備和材料，而Phyphox 則將這些功能都集成在一個小小的手機中。無論是測量物體的質量、長度、溫度，還是觀察物體的運動、震動、聲波，Phyphox 都能通過內置的傳感器精確地記錄下數(shù)據(jù)，并進行實時分析。這種直接觀測的方式使學生們更加貼近實驗的本質，更加深入地理解物理原理。

其次，Phyphox 的應用也非常靈活。學生們不再需要局限于實驗室的環(huán)境，可以在任何地方進行實驗。無論是在教室、操場，還是在家中、公園，只要帶上手機，學生們就能夠展開一場個性化的物理實驗。這種靈活性不僅給予了學生們更大的自主性和創(chuàng)造性，也讓實驗變得更加有趣和生動。學生們可以通過比較不同地點的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)物理世界的奧秘，思考實驗結果背后的原因。此外，Phyphox 還具有實時數(shù)據(jù)記錄和分享的功能，學生們可以將實驗結果保存下來，并隨時和同學、老師進行分享和討論。這種互動的方式促進了學生之間的合作和交流，激發(fā)了學生對于物理實驗的興趣和好奇心。學生們可以共同研究一個問題，通過比較不同的數(shù)據(jù)，提出自己的觀點和解釋。這種互動式的學習模式不僅培養(yǎng)了學生的團隊合作精神，也提高了學生的創(chuàng)新思維和問題解決能力。

2.2 有助于降低學生學習難度

首先，利用Phyphox 進行實驗能夠使學生們更加直觀地感受到物理現(xiàn)象。以測量重力加速度為例，傳統(tǒng)的實驗往往需要使用復雜的儀器和設備，而Phyphox 則可以通過手機的加速度計實時測量物體的加速度。學生們只需將手機放置在自由下落的物體上，并使用Phyphox 進行數(shù)據(jù)采集，就能夠輕松地獲得準確的結果。這種直觀的測量方式使學生們能夠更加深入地理解重力加速度的概念，從而降低了學習的難度。

其次，Phyphox 的特點之一是能夠模擬各種實驗情境，為學生們提供更豐富的學習體驗。傳統(tǒng)的物理實驗往往受到條件和設備的限制，而Phyphox 可以通過模擬實驗場景，讓學生在不同的條件下進行實驗。例如，學生們可以利用Phyphox 模擬地球上不同位置的重力加速度，比較不同地區(qū)的實驗結果，從而更好地理解重力加速度的變化規(guī)律。這種模擬實驗的方式不僅能夠幫助學生們理解物理概念，還能夠培養(yǎng)學生的實驗設計和數(shù)據(jù)分析能力。此外，Phyphox 還具有一定的個性化教學功能，能夠根據(jù)學生的實際情況進行針對性的教學。通過對學生的實驗數(shù)據(jù)進行分析，Phyphox可以給出相應的反饋和建議，幫助學生們更好地理解物理原理和實驗結果。而且，Phyphox 還提供了一系列的實驗指導和案例，供學生們參考和學習。通過個性化的學習支持，Phyphox 能夠幫助學生們克服學習困難，提高學習效果。

3.高中物理實驗教學中利用Phyphox 輔助真實情境的教學方法

3.1 引導學生觀察實驗過程

利用Phyphox 輔助真實情境的教學方法，為高中物理實驗提供了全新的可能。通過實踐與實驗的結合，學生們能夠在親身參與中理解抽象的物理知識，培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新思維。Phyphox 的運用不僅僅開拓了教學的新途徑，更為學生們打開了展望未來的科學之門[2]。

例如，“探究曲線運動速度方向”是高中物理教學中的一項重要內容。然而，傳統(tǒng)的教學方式往往陷入了理論與實踐的脫節(jié)，學生們往往難以將書本上的知識與真實的物理現(xiàn)象相結合。為了改善這一問題，教師們開始嘗試利用現(xiàn)代科技輔助教學，其中一種引人注目的方法就是使用Phyphox 實驗平臺。在教學過程中，教師首先要為學生們介紹了曲線運動速度方向的基本概念。然后，引入Phyphox 實驗平臺，教師們以一組小球在曲線軌道上運動的實驗為例，生動地演示了曲線運動中速度方向的變化。通過連接手機和傳感器，Phyphox 可以實時地采集小球在運動過程中的加速度、速度等數(shù)據(jù)，并將其以圖表的形式呈現(xiàn)給學生們。在實驗中，學生們可以根據(jù)Phyphox 提供的數(shù)據(jù)，分析小球在不同位置的速度和加速度的變化。通過觀察圖表，學生可以發(fā)現(xiàn)小球在曲線軌道上速度方向的變化規(guī)律，進而理解曲線運動速度方向的本質。這種實踐性的學習方式，不僅讓學生們親身參與到實驗中，更能激發(fā)學生的好奇心和求知欲。除了實驗演示，Phyphox 還可以通過手機攝像頭，將實時視頻投影到教室的大屏幕上。這樣，學生們可以清晰地觀察小球在曲線軌道上的運動過程，更好地理解速度方向的變化。同時，教師們還可以利用Phyphox 提供的數(shù)據(jù)處理功能，讓學生們參與數(shù)據(jù)的分析與計算，進一步加深對曲線運動速度方向的理解。通過利用Phyphox 輔助實驗，教學方法不僅能夠增強學生們的實踐能力，還能夠提高學生對物理知識的理解和應用能力。這種探究式的教學方法，使學生們能夠從傳統(tǒng)的被動接受變?yōu)榉e極探索，通過實驗來鞏固和應用所學知識。同時，Phyphox 作為一種現(xiàn)代科技工具，更符合當代學生對于互動性和多樣性的需求，激發(fā)了學生對物理學習的興趣。當然，Phyphox 輔助教學只是一種探究曲線運動速度方向的方法之一，教師們在教學過程中還應該充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造力和想象力，結合其他實驗裝置和教學手段，使教學更加多樣化和生動化。只有在學生們積極參與、主動探索的氛圍中，學生才能夠真正理解和掌握曲線運動速度方向這一復雜的物理概念。

3.2 做好實驗信息的記錄

在高中物理教學中，教師們一直在探索著更加有效的教學方法，以激發(fā)學生對知識的興趣和學習的動力，其中借助Phyphox 輔助在高中物理教學中發(fā)揮了重要的作用。它通過真實情境的引導和數(shù)據(jù)的直觀觀測，激發(fā)了學生們的學習興趣和學習動力，并使得學生能夠更好地理解和應用物理規(guī)律[3]。

例如，在講解“慣性實驗”時，在教學過程中，教師要引導學生們思考有關“慣性”的問題，如何用實驗來驗證這一現(xiàn)象。隨后，學生們將利用Phyphox 軟件，在教師的指導下進行實驗操作。Phyphox 的便捷性和易操作性使得學生們能夠迅速上手，從而更加專注于實驗本身。接下來的實驗過程中，學生們通過在手機上觀測和記錄數(shù)據(jù)，可以直觀地看到實驗物體的運動情況。通過這種真實情境的引導方式，學生們能夠更好地理解“慣性”的概念，并且將所學的知識與實際操作相結合，更加深入地體會到物理規(guī)律的應用。除了直觀的數(shù)據(jù)觀測，Phyphox 還提供了一系列的分析工具。學生們可以利用這些工具，對實驗數(shù)據(jù)進行處理和分析，從而進一步提煉物理規(guī)律。這種參與式的學習方式，讓學生們在實驗中不僅是觀察者，更是探索者和思考者，激發(fā)了學生的學習興趣和學習動力。與傳統(tǒng)的實驗教學相比，利用Phyphox 輔助的“慣性實驗”教學方法具有明顯的優(yōu)勢。首先，學生們可以通過手機實時觀測實驗數(shù)據(jù)，避免了傳統(tǒng)實驗中由于眼睛視線不準確或實驗儀器誤差導致的數(shù)據(jù)偏差。其次，Phyphox 的數(shù)據(jù)處理和分析工具使得學生們能夠更好地理解實驗結果，并從中總結出物理規(guī)律，提升了學生們的實驗技能和科學素養(yǎng)。然而，教學方法的選擇不僅僅是工具的使用，更關鍵的是教師的引導和指導。教師需要通過靈活運用Phyphox 輔助的教學方法，合理組織實驗過程，引導學生進行有效的實驗操作，幫助學生提出問題、思考問題、找尋問題的答案。只有在教師的精心引導下，學生們才能真正從“慣性實驗”中獲得知識的啟迪與體驗。

3.3 問題引導啟發(fā)

在高中物理教學中，為了增強學生的實踐能力和科學思維能力，教師們一直在探索著各種創(chuàng)新的教學方法。其中，利用Phyphox 輔助真實情境開展問題引導探究的教學方法正日益受到關注。學生更好地掌握知識和培養(yǎng)能力。在教學中運用Phyphox 輔助真實情境開展問題引導探究，更是一種新穎而高效的教學方法。Phyphox 是一款強大的物理實驗輔助工具，它能夠通過智能手機的傳感器捕捉和分析物理實驗中的數(shù)據(jù)，讓學生能夠親自參與實驗，并且能夠更直觀地觀察和分析實驗結果。在高中物理教學中，Phyphox 的應用為教師和學生提供了更多的可能性，使得教學更加生動有趣，也更貼近真實情境。

例如，在高中物理教學中“力的平行四邊形定則”是一個相對抽象且難以理解的概念。學生們往往會感到困惑，無法真正理解力的平衡情況。然而，通過傳統(tǒng)的講授和書本解析，學生們可能難以形成深刻的印象和理解。而利用Phyphox 輔助真實情境開展問題引導探究的教學方法，則能夠將學生置身于實際的物理實驗環(huán)境中，通過親身操作和觀察，深入體驗力的平行四邊形定則的奧妙，從而深化學生的理解。在這種教學方法中，教師要利用Phyphox 這一物理實驗軟件，讓學生親自操作手機或平板電腦等設備，通過激活手機的各種傳感器，獲得與力相關的數(shù)據(jù)。在力的平行四邊形定則的教學中，學生可以輕松通過該軟件測量和記錄各個力的大小和方向。學生們在實驗中可以觀察到數(shù)據(jù)的變化、力的合成和分解過程，從而深入理解力的平行四邊形定則原理。而且，與傳統(tǒng)的教學相比，Phyphox 能夠以更直觀的方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像，讓學生們更容易地理解和分析。同時，教師還可以設置一些問題，引導學生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行思考和分析。例如，教師可以詢問學生在何種條件下會出現(xiàn)力的平衡，或者給出一些特定情境，讓學生設計實驗和解決問題。通過這種問題引導的方式，學生們能夠主動思考，積極參與到實驗和探究中，進一步提高學生的科學思維能力。此外，利用Phyphox 輔助的教學方法還能夠培養(yǎng)學生的團隊合作精神。在進行實驗和解決問題的過程中，學生們需要相互交流、協(xié)作，并共同探索和解決困難。通過這種合作探究的方式，學生們能夠培養(yǎng)出良好的團隊合作能力和解決問題的能力。

結束語

Phyphox 作為一種創(chuàng)新的物理實驗平臺，為高中物理實驗教學帶來了許多便利和拓展的可能性。通過Phyphox 的應用，學生可以在真實情境下進行物理實驗探究，提高學習興趣，培養(yǎng)實驗操作技能和數(shù)據(jù)分析能力。在未來的物理實驗教學中，Phyphox 有著廣闊的應用前景，將為學生提供更加豐富和有趣的學習體驗。