焦曉源

(復(fù)旦大學(xué)附屬中學(xué),上海 200433)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》,提出了4個(gè)方面的教學(xué)建議.其中,第2個(gè)方面為:在教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施過(guò)程中重視情境的創(chuàng)設(shè),并明確指出:創(chuàng)設(shè)情境教學(xué),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用.[1]情境性是學(xué)習(xí)的需要,是學(xué)生建構(gòu)知識(shí)的基礎(chǔ).也就是說(shuō)與日常生活相聯(lián)系的課堂設(shè)計(jì)更能激發(fā)學(xué)生的探究興趣和學(xué)習(xí)熱情,我們要嘗試加強(qiáng)物理與社會(huì)生活緊密聯(lián)系的情景信息類訓(xùn)練和探究開(kāi)放類的訓(xùn)練.[2]

傳統(tǒng)的教學(xué)以知識(shí)點(diǎn)的掌握為核心,忽視知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)和知識(shí)應(yīng)用于真實(shí)情境的問(wèn)題解決能力的培養(yǎng),不能有效培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).而利用同屏技術(shù)結(jié)合應(yīng)用軟件,有利于創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境.可以增強(qiáng)物理教學(xué)的可視化程度,使不能實(shí)現(xiàn)的情境得以呈現(xiàn).可以實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)實(shí)時(shí)交互,實(shí)現(xiàn)便捷的師生互動(dòng)和生生互動(dòng).

隨著智能手機(jī)的普及,功能豐富的各類應(yīng)用軟件層出不窮,不少應(yīng)用軟件可以用來(lái)探究物理規(guī)律,手機(jī)可以成為一個(gè)便攜的隨時(shí)可用的實(shí)驗(yàn)儀器.在教師的引導(dǎo)下,學(xué)生進(jìn)一步養(yǎng)成在日常生活中利用隨手可得的實(shí)驗(yàn)儀器,動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行物理思考的習(xí)慣和能力.下面,筆者介紹利用同屏技術(shù)結(jié)合應(yīng)用軟件,增強(qiáng)課堂教學(xué)情境性的方法.

1 同屏技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

同屏技術(shù)是一種把手機(jī)等移動(dòng)顯示設(shè)備的屏幕實(shí)時(shí)投影到大屏幕上、實(shí)現(xiàn)課堂上的交互使用的轉(zhuǎn)換技術(shù).

1.1 有Wifi環(huán)境

電腦與手機(jī)上,分別下載希沃授課助手電腦端、手機(jī)端程序,點(diǎn)開(kāi)電腦端程序會(huì)出現(xiàn)圖1所示界面.打開(kāi)手機(jī)端程序,掃描圖1中的二維碼,按照提示操作,就可以將手機(jī)屏幕同步到電腦上,電腦再和大屏幕連接,就可以將手機(jī)屏幕顯示到大屏幕上了.

圖1 希沃電腦端程序打開(kāi)界面

圖2 電腦屏幕與手機(jī)同步

如果沒(méi)有Wifi,可以打開(kāi)手機(jī)的Wifi熱點(diǎn),讓電腦連接到手機(jī)分享的Wifi熱點(diǎn)上,其余操作與上述相同.此種方法的缺點(diǎn)是手機(jī)熱點(diǎn)不是很穩(wěn)定,長(zhǎng)時(shí)間連接耗費(fèi)較多流量,不夠經(jīng)濟(jì).

1.2 沒(méi)有Wifi環(huán)境

選購(gòu)?fù)猎O(shè)備iPazzPort(圖3),左側(cè)通過(guò)VGA或HDMI線(原來(lái)連接電腦的線就可以)與投影儀連接,接通電源,打開(kāi)投影儀.在投影儀的屏幕上將出現(xiàn)連接界面(圖4).

圖3 同屏設(shè)備iPazzPort

打開(kāi)手機(jī)的無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)置,找到同屏器創(chuàng)設(shè)的以iPazzPort開(kāi)頭的網(wǎng)絡(luò)(圖5),選擇加入該網(wǎng)絡(luò),密碼是圖4中出現(xiàn)的12345678.再選擇手機(jī)中的投屏或鏡像功能,就可以將手機(jī)屏幕同步顯示到投影儀屏幕上了.

圖4 連接iPazzPort后的投影儀界面

圖5 同屏器創(chuàng)設(shè)的以iPazzPort開(kāi)頭的網(wǎng)絡(luò)

使用此款同屏設(shè)備,還有一個(gè)方便之處:教師上課不需要攜帶電腦,完全使用手機(jī)完成課件播放、視頻播放,白板書(shū)寫(xiě)等功能. (1) 應(yīng)用軟件:PPT,播放PPT,手持手機(jī),無(wú)論在教室里走動(dòng)到哪里,都可以隨時(shí)操控PPT,而不受電腦鼠標(biāo)的限制.(2) 應(yīng)用軟件:播放器OPlayer Lite,播放事先準(zhǔn)備好的視頻資料.(3) 應(yīng)用軟件: Explain Everything,手機(jī)屏幕就相當(dāng)于是一塊電子白板,可以自由書(shū)寫(xiě).

2 同屏技術(shù)的應(yīng)用

2.1 創(chuàng)設(shè)可視化程度高的教學(xué)情境

教師可在物理實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)設(shè)情境,讓學(xué)生在觀察、體驗(yàn)后有所發(fā)現(xiàn),提出科學(xué)問(wèn)題.但是,一些實(shí)驗(yàn)可視化程度低,通過(guò)手機(jī)的照相機(jī)軟件,將實(shí)驗(yàn)過(guò)程同步投影到屏幕上,大大提升了實(shí)驗(yàn)的可視化程度.演示實(shí)驗(yàn)不光是激發(fā)學(xué)生興趣的關(guān)鍵點(diǎn),也是教學(xué)中突破重難點(diǎn)的關(guān)鍵因素.教師成功做完了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn),問(wèn)同學(xué)們,你們看清楚了嗎?學(xué)生答沒(méi)有,此時(shí)氣氛就有點(diǎn)尷尬.所以,能否讓學(xué)生進(jìn)行有效的實(shí)驗(yàn)觀察,是演示實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵.

圖6 浮沉子

在高一下“氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”、“氣體定律的應(yīng)用”課中,教師經(jīng)常會(huì)用到“浮沉子”這個(gè)演示實(shí)驗(yàn).如圖6所示,在礦泉水瓶子里倒入大半瓶水(距離瓶口3-4 cm),在口服液瓶子里倒入適量水(約占瓶子容積的1/2),將口服液瓶子倒置在礦泉水瓶中,旋緊瓶蓋,一個(gè)浮沉子就制作完成了.教師在講臺(tái)上,用力捏礦泉水瓶,口服液瓶子下沉;松手后,口服液瓶子上浮.瓶子上上下下,浮浮沉沉,學(xué)生們的好奇心一下子被激發(fā).

接下來(lái),學(xué)生們就會(huì)去猜想這個(gè)現(xiàn)象中蘊(yùn)含著怎樣的物理規(guī)律,想要進(jìn)一步觀察在用手?jǐn)D壓礦泉水瓶的過(guò)程中,發(fā)生了什么變化.但是,可能只有第一排的學(xué)生可以觀察到口服液瓶中的液面變化,后排學(xué)生完全不知道發(fā)生了什么,課堂效率大大降低.

圖7 同屏投影浮沉子

此時(shí),利用同屏技術(shù)結(jié)合手機(jī)的照相軟件,就可以將實(shí)驗(yàn)的過(guò)程實(shí)時(shí)投影在大屏幕上,如圖7所示，便于全班所有學(xué)生清晰觀察、深入思考、解釋現(xiàn)象、交流討論.在這個(gè)過(guò)程中,將培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力落到了實(shí)處.

另外,教師在課堂上還會(huì)遇到這樣的情況,學(xué)生討論或教師后面再來(lái)分析這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,學(xué)生們可能一臉茫然,表示剛沒(méi)有留意這個(gè)細(xì)節(jié).“老師,實(shí)驗(yàn)再來(lái)一遍”,容易做的實(shí)驗(yàn)還好,有些實(shí)驗(yàn)需要很多的前期準(zhǔn)備,并且,再做一遍也不一定能看清楚.而如果你剛才使用照相機(jī)軟件的錄像功能將實(shí)驗(yàn)過(guò)程同步到大屏幕的,這時(shí)你只需要將剛才錄的視頻再放一遍,提醒學(xué)生觀察.并且,可以使用暫停、放大功能,將畫(huà)面放大,突出重點(diǎn),大大提升教師所創(chuàng)設(shè)情境的可視化程度.

2.2 創(chuàng)設(shè)真實(shí)性體驗(yàn)強(qiáng)的教學(xué)情境

在高一“直線運(yùn)動(dòng)”章節(jié),學(xué)生掌握了勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,知道自由落體運(yùn)動(dòng)的概念、規(guī)律后,還需要學(xué)會(huì)運(yùn)用這些所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題.教師經(jīng)常會(huì)創(chuàng)設(shè)類似的情境:從樓頂上落下一個(gè)鉛球,通過(guò)1 m高的窗戶用了0.1 s的時(shí)間,不計(jì)空氣阻力,求樓頂比窗臺(tái)下檐高出多少?(取g=10 m/s2).學(xué)生會(huì)感覺(jué)僅僅是運(yùn)用公式,解答了一道題.學(xué)生沒(méi)有親歷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、搜集處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),獲取科學(xué)探究證據(jù)的過(guò)程,真實(shí)性體驗(yàn)不強(qiáng).教師可以帶領(lǐng)學(xué)生利用Video Physics軟件,體驗(yàn)這一過(guò)程.

圖8 Video Physics標(biāo)記物體位置

教師帶領(lǐng)學(xué)生們?cè)诮淌依锬M這一情境:在鐵架臺(tái)的豎桿上固定一根米尺(米尺的長(zhǎng)度作為比例尺),一學(xué)生將網(wǎng)球舉過(guò)頭頂,無(wú)初速度釋放.另一學(xué)生手持手機(jī),進(jìn)入Video Physics程序,拍攝網(wǎng)球下落過(guò)程,并實(shí)時(shí)投影到大屏幕上.

利用Video Physics進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取,點(diǎn)擊圖8上方的“Points”,點(diǎn)擊下方播放鍵左右側(cè)的逐幀播放按鈕.出現(xiàn)開(kāi)始釋放網(wǎng)球的畫(huà)面時(shí),拖動(dòng)屏幕上出現(xiàn)的定位圓,使其十字中心與網(wǎng)球中心對(duì)齊,點(diǎn)擊十字叉中心,此位置被記錄下來(lái).[3]同時(shí),視頻跳轉(zhuǎn)到下一幀畫(huà)面,按同樣的方法依次記錄每一幀網(wǎng)球的位置.

位置找好之后,點(diǎn)擊圖8上方的“Origin&Scale”,設(shè)定比例尺和坐標(biāo)系.選擇米尺的兩個(gè)端點(diǎn),將這段長(zhǎng)度表示為1 m.調(diào)整設(shè)定x、y坐標(biāo)軸,再點(diǎn)擊繪圖.可以生成圖9中的“s-t”圖、“v-t”圖.

圖9 s-t圖、v-t圖

學(xué)生可以根據(jù)圖中的數(shù)據(jù),利用勻變速運(yùn)動(dòng)相關(guān)規(guī)律,求出網(wǎng)球的釋放高度.同學(xué)們先獨(dú)立完成自己的判斷、計(jì)算過(guò)程,再進(jìn)行小組交流.

這些圖像都是現(xiàn)場(chǎng)生成的,同學(xué)們是在研究一個(gè)真實(shí)的問(wèn)題,真實(shí)性體驗(yàn)強(qiáng).這樣,讓學(xué)生在運(yùn)用勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析、解決有關(guān)實(shí)際問(wèn)題”的過(guò)程中,加深對(duì)知識(shí)的理解,將知識(shí)的內(nèi)涵豐富地呈現(xiàn)在學(xué)生們腦海里.

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)之后,教師還可創(chuàng)設(shè)真實(shí)性更強(qiáng)的情境:樓上的花盆掉落砸到了路上的電動(dòng)車(chē),這棟樓的對(duì)面有一個(gè)監(jiān)控,拍下了花盆掉落的過(guò)程.根據(jù)這段視頻,結(jié)合你學(xué)的知識(shí),判斷是幾樓的花盆掉落.提出你的方案,方案要求:已知量、測(cè)量量、計(jì)算過(guò)程.這是聯(lián)系學(xué)生生活的真實(shí)情境,在學(xué)生提出方案的過(guò)程中,他們的情境與知識(shí)相聯(lián)系的能力將得到提升.

3 小結(jié)與啟示

“講給我聽(tīng),我將忘記;演示給我看,我將記得;與我有關(guān),我將要學(xué)”,這充分說(shuō)明了演示實(shí)驗(yàn)、具體的實(shí)際情境在課堂教學(xué)中的重要性,教師需要對(duì)教學(xué)過(guò)程中的情境創(chuàng)設(shè)進(jìn)行精心的設(shè)計(jì).同屏技術(shù)結(jié)合照相機(jī)軟件,使演示實(shí)驗(yàn)的可視化程度更高,大大提升課堂效率;同屏技術(shù)結(jié)合Video Physics軟件,可以實(shí)時(shí)生成數(shù)據(jù),使學(xué)生的真實(shí)體驗(yàn)感更強(qiáng)．將物理學(xué)習(xí)從課堂內(nèi)延申到課堂外,使學(xué)生養(yǎng)成在生活中使用便攜設(shè)備,應(yīng)用物理知識(shí)解決問(wèn)題的習(xí)慣．引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)的立場(chǎng)和視角出發(fā),思考社會(huì)問(wèn)題,作出判斷,把物理學(xué)科的可持續(xù)發(fā)展教育貫穿于整個(gè)生命.這樣,學(xué)生的探究能力提高了,物理學(xué)科核心素養(yǎng)提升了.