摘 要 結(jié)合高中物理新課標(biāo)的要求，對平拋運(yùn)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)用支架式教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化，使用自制教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維；通過大眾化的“小影”APP的慢動(dòng)作播放功能，直觀清楚地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
　　關(guān)鍵詞 平拋運(yùn)動(dòng)；教學(xué)設(shè)計(jì)；支架式教學(xué)；自制教具；“小影”
　　APP
　　中圖分類號：G652 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
　　文章編號：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 平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀及分析
　　平拋運(yùn)動(dòng)作為高中物理的一個(gè)重要概念，教師在教學(xué)過程中往往只注重平拋運(yùn)動(dòng)理論[1]的學(xué)習(xí)與分析，而忽略對于平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的探究學(xué)習(xí)。
　　現(xiàn)有的平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀器[2-3]雖然可滿足一般教學(xué)需要，但也存在許多明顯不足，如：水柱法取材簡單，易于形成平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡形狀，但因空氣阻力等因素，會(huì)逐漸偏離應(yīng)有軌跡，且不易記錄在紙面上；筆觸法具有操作性
　　強(qiáng)、易于記錄等特點(diǎn)，但實(shí)驗(yàn)操作煩瑣費(fèi)時(shí)，而且用筆尖試探描繪小球運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)有實(shí)驗(yàn)誤差；碰撞擠壓法操作簡單，能夠準(zhǔn)確記錄運(yùn)動(dòng)軌跡，但是由于小球在碰撞、擠壓之后會(huì)在板面或擠壓槽內(nèi)跳動(dòng)，出現(xiàn)一些除正確位置以外多余的點(diǎn)；拍攝法是利用照相機(jī)或攝像機(jī)記錄平拋運(yùn)動(dòng)軌跡，需要使用電腦軟件進(jìn)行后期處理，也有提出使用iPhone系列手機(jī)自帶攝像的“慢動(dòng)作”模式進(jìn)行記錄[4]，但并不是每個(gè)學(xué)校都能擁有以上實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
　　目前對于平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式大多以講授法、演示實(shí)驗(yàn)法為主，輔助使用一些多媒體設(shè)備進(jìn)行展示。新課程理念中更加注重對于學(xué)生科學(xué)探索精神的培養(yǎng)，營造以學(xué)生為主體的課堂，給予學(xué)生更多自我思考和創(chuàng)造的空間，以完善學(xué)生獨(dú)立處理問題的能力。
　　針對平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)儀器現(xiàn)狀，筆者對平拋運(yùn)動(dòng)課堂演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行創(chuàng)新與探索。
　　2 平拋運(yùn)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)流程設(shè)計(jì)
　　本文以人教版“普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書”《物理》（必修二）第五章第三節(jié)“實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)”為例，對此課題的教學(xué)流程設(shè)計(jì)進(jìn)行改革，突破常規(guī)教學(xué)流程，以引導(dǎo)學(xué)生探究為教學(xué)目標(biāo)，使用支架式教學(xué)把復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)加以分解，教師作為課堂的主導(dǎo)者，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)相應(yīng)情境，循序漸進(jìn)地進(jìn)行引導(dǎo)，將學(xué)生的理解逐步引向深入，給予學(xué)生更多時(shí)間進(jìn)行小組合作探究學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能夠獨(dú)立進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。教學(xué)流程如圖1所示。
　　3 自制平拋運(yùn)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)教具
　　為配合支架式教學(xué)設(shè)計(jì)，拓展課本知識，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，筆者運(yùn)用三維空間位移轉(zhuǎn)換的思想，利用生活中的廢舊材料PVC線槽、廢舊課桌木材以及已有實(shí)驗(yàn)儀器的配件，設(shè)計(jì)制作這套演示實(shí)驗(yàn)儀器記錄平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。
　　自制演示實(shí)驗(yàn)教具 如圖2所示，使用廢舊課桌制作定位槽（圖2中A）、斜槽支架（圖2中B），定位槽的槽位等間距開設(shè)，在定位槽的表面畫上與定位槽等寬度的定位線，并且注重槽位的平整光滑。定位槽前側(cè)裝有水平尺（圖2中C），以確定定位槽水平。斜槽支架前側(cè)掛一重錘線（圖2中D），確保上方斜槽末端水平。
　　斜槽（圖3）由原有實(shí)驗(yàn)儀器拆卸下的小斜槽（圖3中A）和光滑的PVC線槽（圖3中B）組成，改裝后的斜槽使演示實(shí)驗(yàn)效果更為明顯。斜槽上端裝有電磁鐵（圖3中C），電磁鐵斷電，使得其吸附的小球每次都能從同一位置由靜止釋放。
　　自制演示實(shí)驗(yàn)教具的使用 首先將鋼球通過電磁鐵吸附在斜槽頂端，放置記錄板在第一個(gè)定位槽內(nèi)，斷開電磁鐵開關(guān)，小球沿斜槽滑下，從斜槽水平末端拋出，擊打在記錄板的復(fù)寫紙上留下痕跡。然后平行等距移動(dòng)記錄板到下一個(gè)定位槽，重復(fù)以上操作，直到最后一個(gè)槽。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，為一條類似于自由落體圖樣。
　　由這次實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出啟發(fā)性問題來引發(fā)學(xué)生思考，進(jìn)行小組討論探究，在探索猜想的過程中改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，向后移動(dòng)記錄板的同時(shí)等距向內(nèi)側(cè)移動(dòng)，依次類推進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示，得到比較理想的平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡散點(diǎn)圖。
　　4 利用“小影”APP觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
　　在教學(xué)中使用“J2154雙軌平拋演示器”（圖6）研究平拋運(yùn)動(dòng)的分解時(shí)，由于小球運(yùn)動(dòng)速度很快，不利于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以往使用照相機(jī)或攝像機(jī)拍攝，實(shí)驗(yàn)成本高，而且后期需要利用一些電腦圖片或視頻編輯軟件進(jìn)行處理。隨著現(xiàn)代智能手機(jī)的快速發(fā)展，智能手機(jī)在大眾生活中的覆蓋率高達(dá)90%，使用iPhone系列手機(jī)自帶攝像的“慢動(dòng)作”模式記錄平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，后期無須處理視頻可直接回放。但iPhone手機(jī)成本較高，沒有普通智能手機(jī)的普及度高�？梢岳�用智能手機(jī)中的“小影”APP的視頻編輯功能，將視頻慢動(dòng)作播放，做到低成本、易操作且可重復(fù)為學(xué)生直觀展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
　　操作過程：首先架設(shè)好智能手機(jī)，打開“小影”APP，點(diǎn)擊“創(chuàng)作”界面中的“剪輯”選項(xiàng)，在“選擇鏡頭”界面中選擇右上角相機(jī)圖標(biāo)，進(jìn)入拍攝界面進(jìn)行拍攝；分組進(jìn)行平拋運(yùn)動(dòng)與自由落體運(yùn)動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng)的對比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)及拍攝結(jié)束后，剪輯該視頻，在“調(diào)節(jié)速度”中選擇“鏡頭速度”中的最低速，將處理好的慢動(dòng)作實(shí)驗(yàn)視頻保存到手機(jī)相冊；將手機(jī)與投影儀相連接，通過手機(jī)播放，即可向?qū)W生展示各個(gè)實(shí)驗(yàn)的慢動(dòng)作視頻，通過暫停鍵可分析各個(gè)時(shí)刻各小球的位置，形象具體的“慢動(dòng)作”視頻可使學(xué)生清晰地了解平拋運(yùn)動(dòng)的情況。
　　5 結(jié)語
　　應(yīng)用支架式教學(xué)的同時(shí)，以“小影”AAP及自制教具輔助實(shí)施平拋運(yùn)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，具有以下效果。
　　1）使用較為大眾化的“小影”AAP輔助教學(xué)，可直觀、及時(shí)、多次、低成本地向?qū)W生展示完整的實(shí)驗(yàn)過程，滿足課堂需要的實(shí)驗(yàn)效果，提高學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的認(rèn)可度，能夠激發(fā)學(xué)生利用現(xiàn)代多媒體設(shè)備進(jìn)行科學(xué)探究的興趣，在教學(xué)中起到拋磚引玉的作用。
　　2）在教學(xué)中應(yīng)用支架式教學(xué)，設(shè)計(jì)兩次實(shí)驗(yàn)探究對比，對于學(xué)生難以直接接受的學(xué)習(xí)任務(wù)，先從學(xué)生能夠接受的簡單問題進(jìn)行啟發(fā)引導(dǎo)，使得學(xué)生主動(dòng)參與發(fā)現(xiàn)問題、探究問題的過程中，逐步將學(xué)生思維引向深入，再以小組合作學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行探索，這樣能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。
　　3）利用廢舊材料制作教具并啟發(fā)學(xué)生利用身邊的材料自己動(dòng)手進(jìn)行一些創(chuàng)新制作，既鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，又提高了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)儀器工作原理的理解。同時(shí)，該自制實(shí)驗(yàn)儀器還擺脫了制式實(shí)驗(yàn)裝置的固定性、唯一性，有利于學(xué)生深刻理解平拋運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在原理和三維空間位移轉(zhuǎn)換的思想。
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