利用同屏技术结合应用软件 增强课堂教学的情境性

焦晓源

(复旦大学附属中学,上海 200433)

《普通高中物理课程标准(2017年版)》,提出了4个方面的教学建议.其中,第2个方面为:在教学设计和教学实施过程中重视情境的创设,并明确指出:创设情境教学,对培养学生的物理学科核心素养具有关键作用.[1]情境性是学习的需要,是学生建构知识的基础.也就是说与日常生活相联系的课堂设计更能激发学生的探究兴趣和学习热情,我们要尝试加强物理与社会生活紧密联系的情景信息类训练和探究开放类的训练.[2]

传统的教学以知识点的掌握为核心,忽视知识学习过程中真实情境的创设和知识应用于真实情境的问题解决能力的培养,不能有效培养学生的核心素养.而利用同屏技术结合应用软件,有利于创设真实的情境.可以增强物理教学的可视化程度,使不能实现的情境得以呈现.可以实现课堂教学实时交互,实现便捷的师生互动和生生互动.

随着智能手机的普及,功能丰富的各类应用软件层出不穷,不少应用软件可以用来探究物理规律,手机可以成为一个便携的随时可用的实验仪器.在教师的引导下,学生进一步养成在日常生活中利用随手可得的实验仪器,动手实验、进行物理思考的习惯和能力.下面,笔者介绍利用同屏技术结合应用软件,增强课堂教学情境性的方法.

1 同屏技术的实现

同屏技术是一种把手机等移动显示设备的屏幕实时投影到大屏幕上、实现课堂上的交互使用的转换技术.

1.1 有Wifi环境

电脑与手机上,分别下载希沃授课助手电脑端、手机端程序,点开电脑端程序会出现图1所示界面.打开手机端程序,扫描图1中的二维码,按照提示操作,就可以将手机屏幕同步到电脑上,电脑再和大屏幕连接,就可以将手机屏幕显示到大屏幕上了.

图1 希沃电脑端程序打开界面

图2 电脑屏幕与手机同步

如果没有Wifi,可以打开手机的Wifi热点,让电脑连接到手机分享的Wifi热点上,其余操作与上述相同.此种方法的缺点是手机热点不是很稳定,长时间连接耗费较多流量,不够经济.

1.2 没有Wifi环境

选购同屏设备iPazzPort(图3),左侧通过VGA或HDMI线(原来连接电脑的线就可以)与投影仪连接,接通电源,打开投影仪.在投影仪的屏幕上将出现连接界面(图4).

图3 同屏设备iPazzPort

打开手机的无线局域网设置,找到同屏器创设的以iPazzPort开头的网络(图5),选择加入该网络,密码是图4中出现的12345678.再选择手机中的投屏或镜像功能,就可以将手机屏幕同步显示到投影仪屏幕上了.

图4 连接iPazzPort后的投影仪界面

图5 同屏器创设的以iPazzPort开头的网络

使用此款同屏设备,还有一个方便之处:教师上课不需要携带电脑,完全使用手机完成课件播放、视频播放,白板书写等功能. (1) 应用软件:PPT,播放PPT,手持手机,无论在教室里走动到哪里,都可以随时操控PPT,而不受电脑鼠标的限制.(2) 应用软件:播放器OPlayer Lite,播放事先准备好的视频资料.(3) 应用软件: Explain Everything,手机屏幕就相当于是一块电子白板,可以自由书写.

2 同屏技术的应用

2.1 创设可视化程度高的教学情境

教师可在物理实验中创设情境,让学生在观察、体验后有所发现,提出科学问题.但是,一些实验可视化程度低,通过手机的照相机软件,将实验过程同步投影到屏幕上,大大提升了实验的可视化程度.演示实验不光是激发学生兴趣的关键点,也是教学中突破重难点的关键因素.教师成功做完了一个有趣的实验,问同学们,你们看清楚了吗?学生答没有,此时气氛就有点尴尬.所以,能否让学生进行有效的实验观察,是演示实验成功的关键.

图6 浮沉子

在高一下“气体的压强与体积的关系”、“气体定律的应用”课中,教师经常会用到“浮沉子”这个演示实验.如图6所示,在矿泉水瓶子里倒入大半瓶水(距离瓶口3-4 cm),在口服液瓶子里倒入适量水(约占瓶子容积的1/2),将口服液瓶子倒置在矿泉水瓶中,旋紧瓶盖,一个浮沉子就制作完成了.教师在讲台上,用力捏矿泉水瓶,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,学生们的好奇心一下子被激发.

接下来,学生们就会去猜想这个现象中蕴含着怎样的物理规律,想要进一步观察在用手挤压矿泉水瓶的过程中,发生了什么变化.但是,可能只有第一排的学生可以观察到口服液瓶中的液面变化,后排学生完全不知道发生了什么,课堂效率大大降低.

图7 同屏投影浮沉子

此时,利用同屏技术结合手机的照相软件,就可以将实验的过程实时投影在大屏幕上,如图7所示，便于全班所有学生清晰观察、深入思考、解释现象、交流讨论.在这个过程中,将培养学生综合应用知识解决问题的能力落到了实处.

另外,教师在课堂上还会遇到这样的情况,学生讨论或教师后面再来分析这个演示实验的时候,学生们可能一脸茫然,表示刚没有留意这个细节.“老师,实验再来一遍”,容易做的实验还好,有些实验需要很多的前期准备,并且,再做一遍也不一定能看清楚.而如果你刚才使用照相机软件的录像功能将实验过程同步到大屏幕的,这时你只需要将刚才录的视频再放一遍,提醒学生观察.并且,可以使用暂停、放大功能,将画面放大,突出重点,大大提升教师所创设情境的可视化程度.

2.2 创设真实性体验强的教学情境

在高一“直线运动”章节,学生掌握了匀变速直线运动的规律,知道自由落体运动的概念、规律后,还需要学会运用这些所学知识去解决实际问题.教师经常会创设类似的情境:从楼顶上落下一个铅球,通过1 m高的窗户用了0.1 s的时间,不计空气阻力,求楼顶比窗台下檐高出多少?(取g=10 m/s2).学生会感觉仅仅是运用公式,解答了一道题.学生没有亲历进行实验、搜集处理实验数据,获取科学探究证据的过程,真实性体验不强.教师可以带领学生利用Video Physics软件,体验这一过程.

图8 Video Physics标记物体位置

教师带领学生们在教室里模拟这一情境:在铁架台的竖杆上固定一根米尺(米尺的长度作为比例尺),一学生将网球举过头顶,无初速度释放.另一学生手持手机,进入Video Physics程序,拍摄网球下落过程,并实时投影到大屏幕上.

利用Video Physics进行数据获取,点击图8上方的“Points”,点击下方播放键左右侧的逐帧播放按钮.出现开始释放网球的画面时,拖动屏幕上出现的定位圆,使其十字中心与网球中心对齐,点击十字叉中心,此位置被记录下来.[3]同时,视频跳转到下一帧画面,按同样的方法依次记录每一帧网球的位置.

位置找好之后,点击图8上方的“Origin&Scale”,设定比例尺和坐标系.选择米尺的两个端点,将这段长度表示为1 m.调整设定x、y坐标轴,再点击绘图.可以生成图9中的“s-t”图、“v-t”图.

图9 s-t图、v-t图

学生可以根据图中的数据,利用匀变速运动相关规律,求出网球的释放高度.同学们先独立完成自己的判断、计算过程,再进行小组交流.

这些图像都是现场生成的,同学们是在研究一个真实的问题,真实性体验强.这样,让学生在运用匀变速运动规律分析、解决有关实际问题”的过程中,加深对知识的理解,将知识的内涵丰富地呈现在学生们脑海里.

在这个实验之后,教师还可创设真实性更强的情境:楼上的花盆掉落砸到了路上的电动车,这栋楼的对面有一个监控,拍下了花盆掉落的过程.根据这段视频,结合你学的知识,判断是几楼的花盆掉落.提出你的方案,方案要求:已知量、测量量、计算过程.这是联系学生生活的真实情境,在学生提出方案的过程中,他们的情境与知识相联系的能力将得到提升.

3 小结与启示

“讲给我听,我将忘记;演示给我看,我将记得;与我有关,我将要学”,这充分说明了演示实验、具体的实际情境在课堂教学中的重要性,教师需要对教学过程中的情境创设进行精心的设计.同屏技术结合照相机软件,使演示实验的可视化程度更高,大大提升课堂效率;同屏技术结合Video Physics软件,可以实时生成数据,使学生的真实体验感更强．将物理学习从课堂内延申到课堂外,使学生养成在生活中使用便携设备,应用物理知识解决问题的习惯．引导学生从科学的立场和视角出发,思考社会问题,作出判断,把物理学科的可持续发展教育贯穿于整个生命.这样,学生的探究能力提高了,物理学科核心素养提升了.