淺談融合信息技術(shù)的高中物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)
——Phyphox輔助真實(shí)情境下的實(shí)驗(yàn)課例探究

鄭大超

（建甌第一中學(xué) 福建 建甌 353100）

引言

物理實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)中不可或缺的一環(huán)，通過實(shí)際操作和觀察，學(xué)生能夠深入理解物理理論知識，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作技能和科學(xué)思維能力。然而，傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往面臨著一些挑戰(zhàn)，如實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制、實(shí)驗(yàn)過程的復(fù)雜性以及對實(shí)驗(yàn)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(xué)已經(jīng)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(shí)驗(yàn)平臺，將智能手機(jī)與物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，為學(xué)生提供了更加便捷和靈活的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。

1. Phyphox 物理實(shí)驗(yàn)平臺的功能

在科技迅猛發(fā)展的今天，人們對于實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新的需求也越來越迫切。而Phyphox 物理實(shí)驗(yàn)平臺的出現(xiàn)，無疑為大家提供了一個(gè)便捷高效的實(shí)驗(yàn)工具。Phyphox，全稱Physics Phone Experiments，即物理手機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺，它將智能手機(jī)的功能與物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)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(shí)驗(yàn)功能。通過手機(jī)自帶的各種傳感器，如加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)等，Phyphox 可以實(shí)現(xiàn)多種實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度和方向，都可以通過Phyphox 平臺輕松實(shí)現(xiàn)[1]。這些實(shí)驗(yàn)功能的豐富性，為用戶提供了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，無論是學(xué)術(shù)研究、學(xué)校教學(xué)，還是科普普及，Phyphox 都能滿足用戶的需求。

其次，Phyphox 平臺注重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析。在測量過程中，Phyphox 可以實(shí)時(shí)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(shí)，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(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、濾波、擬合等操作，從而獲得更加準(zhǔn)確和可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這種強(qiáng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果更具說服力和科學(xué)性。此外，Phyphox 平臺還支持實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分享與交流。用戶可以將通過Phyphox 平臺得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)保存為文件，便于后續(xù)的研究和分析。同時(shí)，Phyphox 還支持實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出和分享，用戶可以將自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shè)計(jì)，使得Phyphox 成為了一個(gè)真正的實(shí)驗(yàn)平臺，讓用戶能夠在更廣闊的范圍內(nèi)與他人交流和合作，共同推動科學(xué)的發(fā)展。

2.高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用Phyphox 輔助真實(shí)情境的教學(xué)價(jià)值

2.1 有助于突破實(shí)驗(yàn)中時(shí)間和空間的限制

高中物理實(shí)驗(yàn)作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)上受到了時(shí)間和空間的制約。許多實(shí)驗(yàn)需要大量時(shí)間和復(fù)雜的設(shè)備，而學(xué)生們往往只能在有限的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行簡單的模擬。然而，隨著科技的進(jìn)步，一種名為Phyphox 的輔助工具應(yīng)運(yùn)而生，為學(xué)生們打開了突破時(shí)間和空間限制的大門。Phyphox 是一款基于智能手機(jī)的物理實(shí)驗(yàn)輔助應(yīng)用，它利用手機(jī)內(nèi)置的各種傳感器，將科學(xué)實(shí)驗(yàn)與真實(shí)情境相結(jié)合，為學(xué)生們提供了一個(gè)全新的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。不再受制于實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間和空間限制，學(xué)生們可以隨時(shí)隨地進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，真實(shí)感受物理學(xué)的魅力。

首先，Phyphox 的應(yīng)用范圍非常廣泛。傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)往往需要大量的設(shè)備和材料，而Phyphox 則將這些功能都集成在一個(gè)小小的手機(jī)中。無論是測量物體的質(zhì)量、長度、溫度，還是觀察物體的運(yùn)動、震動、聲波，Phyphox 都能通過內(nèi)置的傳感器精確地記錄下數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。這種直接觀測的方式使學(xué)生們更加貼近實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，更加深入地理解物理原理。

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

2.2 有助于降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度

首先，利用Phyphox 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)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(shí)驗(yàn)往往需要使用復(fù)雜的儀器和設(shè)備，而Phyphox 則可以通過手機(jī)的加速度計(jì)實(shí)時(shí)測量物體的加速度。學(xué)生們只需將手機(jī)放置在自由下落的物體上，并使用Phyphox 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，就能夠輕松地獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。這種直觀的測量方式使學(xué)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(xué)習(xí)的難度。

其次，Phyphox 的特點(diǎn)之一是能夠模擬各種實(shí)驗(yàn)情境，為學(xué)生們提供更豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)往往受到條件和設(shè)備的限制，而Phyphox 可以通過模擬實(shí)驗(yàn)場景，讓學(xué)生在不同的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。例如，學(xué)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而更好地理解重力加速度的變化規(guī)律。這種模擬實(shí)驗(yàn)的方式不僅能夠幫助學(xué)生們理解物理概念，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析能力。此外，Phyphox 還具有一定的個(gè)性化教學(xué)功能，能夠根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行針對性的教學(xué)。通過對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，Phyphox可以給出相應(yīng)的反饋和建議，幫助學(xué)生們更好地理解物理原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。而且，Phyphox 還提供了一系列的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和案例，供學(xué)生們參考和學(xué)習(xí)。通過個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持，Phyphox 能夠幫助學(xué)生們克服學(xué)習(xí)困難，提高學(xué)習(xí)效果。

3.高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用Phyphox 輔助真實(shí)情境的教學(xué)方法

3.1 引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)過程

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

例如，“探究曲線運(yùn)動速度方向”是高中物理教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)方式往往陷入了理論與實(shí)踐的脫節(jié)，學(xué)生們往往難以將書本上的知識與真實(shí)的物理現(xiàn)象相結(jié)合。為了改善這一問題，教師們開始嘗試?yán)矛F(xiàn)代科技輔助教學(xué)，其中一種引人注目的方法就是使用Phyphox 實(shí)驗(yàn)平臺。在教學(xué)過程中，教師首先要為學(xué)生們介紹了曲線運(yùn)動速度方向的基本概念。然后，引入Phyphox 實(shí)驗(yàn)平臺，教師們以一組小球在曲線軌道上運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)為例，生動地演示了曲線運(yùn)動中速度方向的變化。通過連接手機(jī)和傳感器，Phyphox 可以實(shí)時(shí)地采集小球在運(yùn)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(xué)生們。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)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(xué)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(jìn)而理解曲線運(yùn)動速度方向的本質(zhì)。這種實(shí)踐性的學(xué)習(xí)方式，不僅讓學(xué)生們親身參與到實(shí)驗(yàn)中，更能激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。除了實(shí)驗(yàn)演示，Phyphox 還可以通過手機(jī)攝像頭，將實(shí)時(shí)視頻投影到教室的大屏幕上。這樣，學(xué)生們可以清晰地觀察小球在曲線軌道上的運(yùn)動過程，更好地理解速度方向的變化。同時(shí)，教師們還可以利用Phyphox 提供的數(shù)據(jù)處理功能，讓學(xué)生們參與數(shù)據(jù)的分析與計(jì)算，進(jìn)一步加深對曲線運(yùn)動速度方向的理解。通過利用Phyphox 輔助實(shí)驗(yàn)，教學(xué)方法不僅能夠增強(qiáng)學(xué)生們的實(shí)踐能力，還能夠提高學(xué)生對物理知識的理解和應(yīng)用能力。這種探究式的教學(xué)方法，使學(xué)生們能夠從傳統(tǒng)的被動接受變?yōu)榉e極探索，通過實(shí)驗(yàn)來鞏固和應(yīng)用所學(xué)知識。同時(shí)，Phyphox 作為一種現(xiàn)代科技工具，更符合當(dāng)代學(xué)生對于互動性和多樣性的需求，激發(fā)了學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣。當(dāng)然，Phyphox 輔助教學(xué)只是一種探究曲線運(yùn)動速度方向的方法之一，教師們在教學(xué)過程中還應(yīng)該充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造力和想象力，結(jié)合其他實(shí)驗(yàn)裝置和教學(xué)手段，使教學(xué)更加多樣化和生動化。只有在學(xué)生們積極參與、主動探索的氛圍中，學(xué)生才能夠真正理解和掌握曲線運(yùn)動速度方向這一復(fù)雜的物理概念。

3.2 做好實(shí)驗(yàn)信息的記錄

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

例如，在講解“慣性實(shí)驗(yàn)”時(shí)，在教學(xué)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生們思考有關(guān)“慣性”的問題，如何用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這一現(xiàn)象。隨后，學(xué)生們將利用Phyphox 軟件，在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。Phyphox 的便捷性和易操作性使得學(xué)生們能夠迅速上手，從而更加專注于實(shí)驗(yàn)本身。接下來的實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生們通過在手機(jī)上觀測和記錄數(shù)據(jù)，可以直觀地看到實(shí)驗(yàn)物體的運(yùn)動情況。通過這種真實(shí)情境的引導(dǎo)方式，學(xué)生們能夠更好地理解“慣性”的概念，并且將所學(xué)的知識與實(shí)際操作相結(jié)合，更加深入地體會到物理規(guī)律的應(yīng)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(xué)生們可以利用這些工具，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，從而進(jìn)一步提煉物理規(guī)律。這種參與式的學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生們在實(shí)驗(yàn)中不僅是觀察者，更是探索者和思考者，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，利用Phyphox 輔助的“慣性實(shí)驗(yàn)”教學(xué)方法具有明顯的優(yōu)勢。首先，學(xué)生們可以通過手機(jī)實(shí)時(shí)觀測實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，避免了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中由于眼睛視線不準(zhǔn)確或?qū)嶒?yàn)儀器誤差導(dǎo)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(xué)生們能夠更好地理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并從中總結(jié)出物理規(guī)律，提升了學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)素養(yǎng)。然而，教學(xué)方法的選擇不僅僅是工具的使用，更關(guān)鍵的是教師的引導(dǎo)和指導(dǎo)。教師需要通過靈活運(yùn)用Phyphox 輔助的教學(xué)方法，合理組織實(shí)驗(yàn)過程，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效的實(shí)驗(yàn)操作，幫助學(xué)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(dǎo)下，學(xué)生們才能真正從“慣性實(shí)驗(yàn)”中獲得知識的啟迪與體驗(yàn)。

3.3 問題引導(dǎo)啟發(fā)

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

例如，在高中物理教學(xué)中“力的平行四邊形定則”是一個(gè)相對抽象且難以理解的概念。學(xué)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(xué)生們可能難以形成深刻的印象和理解。而利用Phyphox 輔助真實(shí)情境開展問題引導(dǎo)探究的教學(xué)方法，則能夠?qū)W(xué)生置身于實(shí)際的物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，通過親身操作和觀察，深入體驗(yàn)力的平行四邊形定則的奧妙，從而深化學(xué)生的理解。在這種教學(xué)方法中，教師要利用Phyphox 這一物理實(shí)驗(yàn)軟件，讓學(xué)生親自操作手機(jī)或平板電腦等設(shè)備，通過激活手機(jī)的各種傳感器，獲得與力相關(guān)的數(shù)據(jù)。在力的平行四邊形定則的教學(xué)中，學(xué)生可以輕松通過該軟件測量和記錄各個(gè)力的大小和方向。學(xué)生們在實(shí)驗(yàn)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(xué)相比，Phyphox 能夠以更直觀的方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像，讓學(xué)生們更容易地理解和分析。同時(shí)，教師還可以設(shè)置一些問題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行思考和分析。例如，教師可以詢問學(xué)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(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和解決問題。通過這種問題引導(dǎo)的方式，學(xué)生們能夠主動思考，積極參與到實(shí)驗(yàn)和探究中，進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)思維能力。此外，利用Phyphox 輔助的教學(xué)方法還能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和解決問題的過程中，學(xué)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(xué)生們能夠培養(yǎng)出良好的團(tuán)隊(duì)合作能力和解決問題的能力。

結(jié)束語

Phyphox 作為一種創(chuàng)新的物理實(shí)驗(yàn)平臺，為高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了許多便利和拓展的可能性。通過Phyphox 的應(yīng)用，學(xué)生可以在真實(shí)情境下進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)探究，提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作技能和數(shù)據(jù)分析能力。在未來的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，Phyphox 有著廣闊的應(yīng)用前景，將為學(xué)生提供更加豐富和有趣的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。