基于小影APP的平抛运动教学设计创新与探索

　　摘 要 结合高中物理新课标的要求，对平抛运动演示实验教学设计应用支架式教学进行优化，使用自制教具进行实验，培养学生创新思维；通过大众化的“小影”APP的慢动作播放功能，直观清楚地观察到实验现象。
　　关键词 平抛运动；教学设计；支架式教学；自制教具；“小影”
　　APP
　　中图分类号：G652 文献标识码：B
　　文章编号：1671-489X（2016）24-0150-03
　　Innovation and Exploration of Teaching Design for Horizontal Projectile Motion based on XiaoYing APP//WANG Qi， WANG Jingjing， LIU Zhongmin
　　Abstract Combining with the requirements of the New Curriculum Standards for high school physics， the teaching design of horizontal projectile motion demonstration experiment is optimized in Scaffol-ding Instruction， and the students’ creative thinking is cultivated by
　　using self-made regalia. Also the experimental phenomena can be ob-
　　served directly and clearly through the popularization of XiaoYing APP slow-motion playback.
　　Key words horizontal projectile motion； teaching design； scaffol-ding instruction； self-made regalia； XiaoYing APP
　　1 平抛运动实验教学的现状及分析
　　平抛运动作为高中物理的一个重要概念，教师在教学过程中往往只注重平抛运动理论[1]的学习与分析，而忽略对于平抛运动实验的探究学习。
　　现有的平抛运动实验仪器[2-3]虽然可满足一般教学需要，但也存在许多明显不足，如：水柱法取材简单，易于形成平抛运动的轨迹形状，但因空气阻力等因素，会逐渐偏离应有轨迹，且不易记录在纸面上；笔触法具有操作性
　　强、易于记录等特点，但实验操作烦琐费时，而且用笔尖试探描绘小球运动轨迹会有实验误差；碰撞挤压法操作简单，能够准确记录运动轨迹，但是由于小球在碰撞、挤压之后会在板面或挤压槽内跳动，出现一些除正确位置以外多余的点；拍摄法是利用照相机或摄像机记录平抛运动轨迹，需要使用电脑软件进行后期处理，也有提出使用iPhone系列手机自带摄像的“慢动作”模式进行记录[4]，但并不是每个学校都能拥有以上实验设备。
　　目前对于平抛运动实验的教学方式大多以讲授法、演示实验法为主，辅助使用一些多媒体设备进行展示。新课程理念中更加注重对于学生科学探索精神的培养，营造以学生为主体的课堂，给予学生更多自我思考和创造的空间，以完善学生独立处理问题的能力。
　　针对平抛运动实验教学及实验仪器现状，笔者对平抛运动课堂演示实验教学设计和实验仪器进行创新与探索。
　　2 平抛运动演示实验教学的教学流程设计
　　本文以人教版“普通高中课程标准实验教科书”《物理》（必修二）第五章第三节“实验：研究平抛运动”为例，对此课题的教学流程设计进行改革，突破常规教学流程，以引导学生探究为教学目标，使用支架式教学把复杂的学习任务加以分解，教师作为课堂的主导者，为学生创设相应情境，循序渐进地进行引导，将学生的理解逐步引向深入，给予学生更多时间进行小组合作探究学习，让学生能够独立进行探究学习。教学流程如图1所示。
　　3 自制平抛运动演示实验教具
　　为配合支架式教学设计，拓展课本知识，培养学生创新思维，笔者运用三维空间位移转换的思想，利用生活中的废旧材料PVC线槽、废旧课桌木材以及已有实验仪器的配件，设计制作这套演示实验仪器记录平抛运动的轨迹。
　　自制演示实验教具 如图2所示，使用废旧课桌制作定位槽（图2中A）、斜槽支架（图2中B），定位槽的槽位等间距开设，在定位槽的表面画上与定位槽等宽度的定位线，并且注重槽位的平整光滑。定位槽前侧装有水平尺（图2中C），以确定定位槽水平。斜槽支架前侧挂一重锤线（图2中D），确保上方斜槽末端水平。
　　斜槽（图3）由原有实验仪器拆卸下的小斜槽（图3中A）和光滑的PVC线槽（图3中B）组成，改装后的斜槽使演示实验效果更为明显。斜槽上端装有电磁铁（图3中C），电磁铁断电，使得其吸附的小球每次都能从同一位置由静止释放。
　　自制演示实验教具的使用 首先将钢球通过电磁铁吸附在斜槽顶端，放置记录板在第一个定位槽内，断开电磁铁开关，小球沿斜槽滑下，从斜槽水平末端抛出，击打在记录板的复写纸上留下痕迹。然后平行等距移动记录板到下一个定位槽，重复以上操作，直到最后一个槽。实验结果如图4所示，为一条类似于自由落体图样。
　　由这次实验结果提出启发性问题来引发学生思考，进行小组讨论探究，在探索猜想的过程中改进实验，向后移动记录板的同时等距向内侧移动，依次类推进行实验，实验结果如图5所示，得到比较理想的平抛运动的轨迹散点图。
　　4 利用“小影”APP观察实验现象
　　在教学中使用“J2154双轨平抛演示器”（图6）研究平抛运动的分解时，由于小球运动速度很快，不利于学生观察实验现象，以往使用照相机或摄像机拍摄，实验成本高，而且后期需要利用一些電脑图片或视频编辑软件进行处理。随着现代智能手机的快速发展，智能手机在大众生活中的覆盖率高达90%，使用iPhone系列手机自带摄像的“慢动作”模式记录平抛运动的轨迹，后期无须处理视频可直接回放。但iPhone手机成本较高，没有普通智能手机的普及度高。可以利用智能手机中的“小影”APP的视频编辑功能，将视频慢动作播放，做到低成本、易操作且可重复为学生直观展示实验现象。
　　操作过程：首先架设好智能手机，打开“小影”APP，点击“创作”界面中的“剪辑”选项，在“选择镜头”界面中选择右上角相机图标，进入拍摄界面进行拍摄；分组进行平抛运动与自由落体运动、匀速直线运动的对比实验，实验及拍摄结束后，剪辑该视频，在“调节速度”中选择“镜头速度”中的最低速，将处理好的慢动作实验视频保存到手机相册；将手机与投影仪相连接，通过手机播放，即可向学生展示各个实验的慢动作视频，通过暂停键可分析各个时刻各小球的位置，形象具体的“慢动作”视频可使学生清晰地了解平抛运动的情况。
　　5 结语
　　应用支架式教学的同时，以“小影”AAP及自制教具辅助实施平抛运动演示实验教学，具有以下效果。
　　1）使用较为大众化的“小影”AAP辅助教学，可直观、及时、多次、低成本地向学生展示完整的实验过程，满足课堂需要的实验效果，提高学生对于实验结果的认可度，能够激发学生利用现代多媒体设备进行科学探究的兴趣，在教学中起到抛砖引玉的作用。
　　2）在教学中应用支架式教学，设计两次实验探究对比，对于学生难以直接接受的学习任务，先从学生能够接受的简单问题进行启发引导，使得学生主动参与发现问题、探究问题的过程中，逐步将学生思维引向深入，再以小组合作学习的方式进行探索，这样能培养学生独立解决问题的能力和团队合作精神。
　　3）利用废旧材料制作教具并启发学生利用身边的材料自己动手进行一些创新制作，既锻炼了学生的动手能力，又提高了学生对实验仪器工作原理的理解。同时，该自制实验仪器还摆脱了制式实验装置的固定性、唯一性，有利于学生深刻理解平抛运动的内在原理和三维空间位移转换的思想。
　　参考文献
　　[1]邢红军，石尧，李静.“平抛运动”教学的高端备课[J].物理教师，2014（6）：19-20.
　　[2]魏卫华.课堂教学设计方案：平抛物体的运动[J].教育实践与研究，2009（2）：62-64.
　　[3]李燕秋，代伟，罗微，等.平抛运动演示仪的改进[J].物理实验，2015（5）：27-30.
　　[4]顾家桐，桑芝芳.平抛运动演示装置的自制与创新[J].中学物理教学参考，2016（1）：52-54.

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