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    安卓手机融入高中物理课堂实践研究

    时间：2020-11-16 20:10:20 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人 蒲公英阅读网手机站

    相关热词搜索：融入 课堂 高中物理

    　安卓手机融入高中物理课堂的实践研究

    　近年来，安卓手机技术的成熟使其在各个领域的应用迅猛发展，功能丰富强大、普及程度高为其进入 教学活动奠定了良好的基础。手机早就不仅仅是通讯工具，如今，购物、导航、旅游无处不活跃着手机的 身影。安卓手机便捷地无线同屏技术、强大的摄录功能、丰富的传感器以及更新速度极快的免费 APP 使安 卓手机成为信息技术融入教学活动的利器。

    　一、安卓手机无线同屏技术的成熟

    　1. 什么是无线同屏技术

    　安卓手机融入课堂必须解决“投影”问题，即无线同屏。什么是无线同屏呢？笔者的理解是：将安卓 手机内的图像、音频、视频等多媒体内容或对设备的操作过程利用无线网络“同屏"’到其他大屏幕上，方 便学生观看。安卓手机实现无线同屏主要有两种方式：一是"手机+软件”的方案；二是"手机+硬件”的 方案。教室里如何实现上述两种方案，即将手机和电脑接入同一局域网中呢？ 设置同一局域网三种方式所需设备及其优点如表 1 所示，无线同屏技术的稳定性取决于接入网络的稳 定性。若外出上课，不知道上课教室内网络是否稳定，可自带手机 4G 热点；若教室内能提供稳定的网络， 可自带路由器或设置电脑 360 免费 WiFi 。

    　表 1 实现方式 所需设备 优点 路由器 接入网络的无线路由器 可接入多部设备 电脑 360 免费 WiFi 接入网络的电脑 ，360 免费 WiFi 软件 成本最低 手机 4G 热点 手机提供 4G 网络 网络移动性较强

    　2. 实现同屏的两种方案

    　“手机+软件”的方案，是通过手机上安装的软件发送屏幕信号， PC 端安装相应软件做为接收端，在同 一局域网下，通过与电脑连接的投影仪显示手机画面。能用来实现安卓手机和投影同屏的手机 APP 有 Total

    　Control 、 Mirror OP 、 bbqscreen 、 Andriod Screen Capture 等， Tota l Contro l 软件相比于另三款软件, 具有无需 root 、操作界面友好、 PC 端可控制手机操作等优点，故笔者在实践中选择了 Total Control 软件。

    　利用 Total Control 软件实现安卓手机和 PC 端同屏操作步骤如下：

    　(1)

    　PC 端和手机端安装软件：分别在电脑和手机上下载对应的 Total Control 软件，并安装好； (2) 设置 PC 端和手机处于同一局域网， PC 端和手机都选择 WiFi 连接，修改 PC 端的 IP 地址与手机相 同，如图 1 所示， PC 端发送连接请求;

    　来实现安卓手机与大屏幕的同屏。实现无线同屏的硬件设备 较多，如无线同屏宝、海备思的无线同屏器等，不足在于易断线、稳定性不强；优点在于不用借助电脑, 可实现安卓手机和大屏显示器直接相连。若技术的稳定性能提高，此种方式非常值得期待。

    　二、利用手机的摄录功能

    　当下手机大多具有高清摄录功能，结合无线同屏技术，可让安卓手机变为“小摄像机”，可帮助学生 近距离观察实验；结合手机 APP ，可实现精细观察，帮助学生直观地寻找科学证据提供助力。

    　1. 利用摄像功能， “ 直播" " 实验

    　传统的大班教学，受距离和观察角度的影响，加之实验器材微小，学生会看不清或看不到有效地物理 现象。如静电现象中，利用验电羽上细线被吸引来说明带电物体可以吸引轻小物体；楞次定律教学中，利 用条形磁铁靠近或远离楞次环来验证楞次定律“阻碍"’的本质；几种典型的磁感线教学中，利用微小铁条 的模拟盘模拟条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线。可利用教室中的展示平台进行“投影”，但固定的镜头不便 调整角度，也可以利用摄像机直接录播，但操作成本过高。如图 2 所示，固定在华为三角架自拍杆或懒人 支架上的安卓手机，结合无线同屏技术，可将手机变成易操作、低成本、便捷式的“小摄像机”。此方式 “直播”实验的方式可巧妙地消除观察角度、距离带来的不利影响，还可调整手机的焦距放大拍摄画面， 让每位同学都有平等机会、清晰地观察物理现象。

    　(3) 手机端确认“连接”，连接上后, 手机屏幕同步到电脑屏、投影屏上。

    　,B ， WIFI 连接设笛 USB 连接 1 、 请确保设音和电脑在同一个 WiFi 环境中。

    　2 、 如果手机没有 Root 权限，请先将手机通过 USB 连 接一次程序，再断开 USB 连接。

    　3 、打开移动设备上 Total Control ,查看 IP 地址和密 码，并将査看的密码填写到下面的文本框中, 保图 UI-FI 推播 WiFi 连接 I IP 192.168.1.109 IQ?. 105. IJ0? 国 3 丘 TOM cotm-a

    　户 g"" 手机

    　如何设置 设晉密码？ 喏谖备上未谖置成无需填此靠推 立即连接 PC "手机+硬件"方案，需要增加硬件设备,

    　 图 2 传统的学生实验教学当中，学生动手能力差，会出现各种各样的错误，教师无法一一解答，部分同学 的问题无法解决。在“利用打点计时器研究小车的运动”学生实验中，学生存在的操作问题有，如长木板 带定滑轮未露出桌面，在长木板上固定打点计时器位置不对，先释放小车后通电源等。原因之一是教师在 示范操作时，没有刻意去暴露问题，造成学生对问题的出现缺乏预判。可用上述“小摄像机”直播一组同 学“利用打点计时器研究小车的运动”的实验操作，在比如固定长木板和打点计时器的位置、开始实验时 是先释放小车还是先通电源等细节处，给出操作画面的特定镜头，让其他学生观看授影屏并做出点评，注 意到操作要点和注意事项，为自己接下来实验操作积累经验。利用“小摄像机”直播实验操作过程，还可 在课堂分组实验中应用，让学生从观摩中获取更多经验，为高效地实验教学提供可能。

    　2. 利用小影 APP ， 实现精细观察

    　对于诸如微小形变、高速过程等观察对象，肉眼很难实现精细观察，采用科学仪器或智能设备手段， 有可能获取有价值的科学证据[1] 0利用安卓手机功能是实现精细观察的重要途径之一。一般手机拍摄功能有 30 帧/秒，小影 APP 能以 120 帧/秒速度录制视频，并以 30 帧/秒的速度播放视频，实现对高速过程以 4 倍 速度慢放的效果。

    　iphone 、 ipad等苹果设备中相机“慢动作功能”也能实现同样效果，但安卓手机能以更 低成本、同样便捷地方式实现“慢放”物理过程。

    　 图 3 小影 APP 如何实现摄慢放视频呢？打开小影 APP ，点击“拍摄”模式如图 3 ①，在高清相机模式点击右 上角的设置键，如图 3③ 出现拍摄速度调节，调至 1/4 处后，拍摄即可获得慢放的运动过程。

    　慢放的高速过程让观察更加直观更加从容，如验证平抛运动与水平匀速直线运动的等时性实验中，平 抛运动持续

    　时间不足 0.5 秒，学生很难从容地观察到平抛运动，更难观察到平抛运动小球和水平匀速直线 运小球的水平位置关系。小影 APP 摄录下运动过程，然后播放慢放过程，如图 4 所示，可以从容直观地看 到两小球在任一时刻都处于同一水平位置。学生看完后，发出“哇哇”的惊叹声，直观感性地物理素材让 他们感受到了物理之美带来的震撼。还可类似验证平抛运动与自由落体运动的等时性，其他快速变化过程 也可用此方法“慢放”，如利用单摆能否摆至等高点来验证机械能守恒，利用牛顿摆来研究弹性碰撞的特 点等。

    　图 4 利用小影 APP 视频编辑中的逐帧播放，每帧画面进行比较，获取科学证据。很少学生体验过蹦极，对 于蹦极过程，大多学生错认为弹性绳伸直的瞬间，人就开始减速。为了纠正学生的错误认知，利用弹簧振 子来模拟蹦极过程，引导学生去观察逐帧播放的画面，“看到”速度变化。如何实现呢？图 5 为模拟装置， 长纸条上面的红纸条标记弹簧的原长点，下面的红纸条标记弹簧受力的平衡点。在略高于原长点的位置释 放，用小影 APP 将运动“慢”过程拍摄下来，打开视频编辑页面，选中视频，拖动下方的进度条可实现逐 帧步进。发现画面当中的重锤有“拖影”，引导学生将之与生活中拍糊的照片联系起来，拖影的长度可以 定性地反映物体运动速度的快慢，让学生观察重锤上红纸条拖影长度的变化，得到下落过程中速度变化情 况，速度先变大，达到平衡位置时最大，之后变小减至零，因此弹性绳伸直的瞬间，人不是马上减速，而 是先加速，再结合受力分析，加速原因在于重力和弹力的合力方向与速度方向相同。逐帧播放画面“看到” 是什么，理论分析知道为什么，此后学生在相关练习当中错误率大大降低。此方式还可用于以下实验的精 细观察：超、失重现象当中，视重与重力大小的关系；完全失重现象中，视重为零的现象；装满水的矿泉 水瓶下落与桌面相碰的形变过程等。

    　图 5

    　三、利用手机的自带传感器

    　手机中有加速度传感器、磁传感器、位置传感器、声传感器、气压传感器等，利用这些传感器，用相 关 APP 激发其功能，课堂实验将更加精彩。

    　验证磁感应强度的矢量性教学当中，可利用 physics toolbox APP 中的指南针和高斯计功能来分别确 定磁场的方向和大小，可直观地确定磁感应强度的矢量性。还可以利用两个磁场叠加满足的运算法则区分 矢量和标量，具体操作如下：首先确定磁传感器在手机中的位置，条形磁铁 S 极平行于手机上边框、左边 框缓慢移动，磁感应强度最大的位置交点为磁传感器的大致位置；其次，与手机磁传感器等距离且相互垂 直的两位置放上相同条形磁铁，如图 7 所示，单个的磁感应强度约为 603 微特，两垂直磁场在等距点的合 磁感应强度为 880 微特，该运算法则显然不满足代数相加，近似满足平行四边形定则，可证明磁场的矢量 性。

    　图 6 physics toolbox APP 可激发手机所有传感器的功能，可满足高中物理实验教学的有：线性加速度功能 可用于研究与手机绑定物体运动加速度的相关问题，陀螺仪功能可用于研究角速度相关问题，重力计可用 于研究超重、失重现象等。利用 APP 激发手机传感器功能为低成本物理实验和生活中随时随地实验提供了 极大地便利。

    　四、利用社交软件

    　QQ 、微信是当今社会几乎人人、天天都在使用的社交软件，以此作为教学平台在课上课后实现师生交 流互动，师生不需要操作培训，接入零障碍。

    　在“探究感应电流产生条件”的教学环节中，如何让学生通过不同的实验操作现象去归纳总结感应电 流产生条件是本节课的重点，但由于上课时间有限，不可能给学生很多时间去进行各种探索，再加上学生 自身的思维局限性，很难想到各种不同的操作方式。如果能让学生的思维相互启发，在短时间内显现出多 种不同的实验现象，有利于物理规律的归纳总结，提高课堂效率。

    　教师可在课前建立一个以班级 QQ 群为核心的学习交流平台，每个小组自带一台安卓手机，可以让学生 将实验结果拍成短视频或者图片，分享到班级 QQ 群当中去,如有学生将条形磁铁在线圈外快速地向下移动， 发现有感应电流产生的视频，学生们的思维被激发了，有将条形磁铁斜插入线圈内外的、有将条形磁铁水 平向下移动靠近线圈的，还有将条

    　形磁铁水平移动经过线圈的。在总结实验结论时，有学生提到，当线圈 和条形磁铁发生相对运动时，闭合回路中才有感应电流产生。此时将条形磁铁水平向下移动靠近线圈而未 产生感应电流的实验视频再让大家看一遍，制造思维的矛盾，学生生疑，进一步完善自己的总结。

    　五 、 安卓手机辅助物理教学的优点

    　安卓手机辅助教学，辅助的主要手段有：无线同屏技术、手机自带的功能、基于 APP 的手机自带传感 器、社交类APP 等等，根据物理教学需要，可使用单一手段，也可综合多种手段，可取代部分传统物理实 验器材，可取代相机、摄像机等传统的摄录设备，还具有以下优势：

    　1. 安桌手机可成为教师得力助手 安卓手机辅助教学手段多样化，为教师备课、课堂教学、课外辅导提供便利。手机的摄录功能，可突 破观察的角度、距离的问题，还可通过“慢放”、"逐帧播放”实现精细观察。课堂演示实验可能不成功， 会影响课堂进度，利用手机将实验提前录制下来作为备选方案，可很好地保证教学的流畅性。演示实验、 学生典型的作业等素材在教学中可不断积累、完善可成为自己教学的素材库，储存在手机中，可成为教师 备课、教学的移动资源库。

    　2. 安桌手机融入课堂更接地气 随着互联网+背景下教育的发展，部分学校开始建设“智慧课堂”、“云课堂”等新型教室，将互联网 技术融入教学当中，但建设成本较高，很难短时间内全面普及，新系统新教室，教师和学生的学习成本较 高，不利于推广使用。安卓手机普及率较高，很容易保证教师和学生人手一部安卓手机，且能熟练操作， 那么安卓手机进入课堂的建设成本、学习使用成本都很低，基于安卓手机的信息化环境下的教学就具有成 本低、易推广等接地气的特点，为提升教育信息化水平提供了一个新路径。

    　3. 安卓手机可成为学生课外学习的助手 学习不仅发生在课堂，学生课外自主学习也非常重要。那安卓手机改变课外学习哪些方面呢？答疑方 式，教师可利用社交软件在线上为学生答疑，学生也可自主利用网站搜索功能、学霸君、小猿搜题等学习 软件来解决学习问题；物理研究性学习，手机除了可用于查找资料、记录材料，还是强大的实验工具，如 基于 APP 的手机自带传感器、多种视频分析手段等等。

    　随着安卓手机技术的进一步发展，丰富而强大的新功能，各种各样“激发"’安卓手机功能的 APP， 为安 卓手机融入物理教学提供更多地选择和可能性。正如杨东平教授所说：“教育是一个非常复杂的系统，真 正的变革力量是来自无数微小的学习型组织”，安卓手机融入课堂教学是其中一股微弱的变革力量。

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