基于傳感器的高中物理教學(xué)研究

1、1基于傳感器的高中物理教學(xué)研究基于傳感器的高中物理教學(xué)研究香港教育學(xué)院天津市實(shí)驗(yàn)中學(xué)蔣昊明（香港教育學(xué)院教育研究學(xué)院，天津市實(shí)驗(yàn)中學(xué)物理組，300202）【摘要】計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)已經(jīng)在中學(xué)教學(xué)中得到了很廣泛的應(yīng)用。尤其在新課程實(shí)施過程中，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)已經(jīng)從多媒體方面的應(yīng)用，逐漸轉(zhuǎn)向了更為專業(yè)的數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等方面的應(yīng)用，從而成為了研究性學(xué)習(xí)、探究式教學(xué)的有李輔助。傳感器作為一種新興教輔器材，在實(shí)際教學(xué)中逐漸得到了開發(fā)。本文就以傳感器

2、和計(jì)算機(jī)共同作為輔助設(shè)備，開發(fā)了一些中學(xué)物理教學(xué)中的實(shí)例?！娟P(guān)鍵字】傳感器、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、探究式學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)【作者簡(jiǎn)介】蔣昊明（1980），男，天津市人，研究員，物理教師，碩士，學(xué)習(xí)科學(xué)與技術(shù)研究、物理學(xué)科課程與教學(xué)研究、國際教育比較研究、教育管理。作者郵箱：j_hm@一、傳感器輔助教學(xué)的現(xiàn)狀所謂教育技術(shù)【1】是運(yùn)用各種理論及技術(shù)，通過對(duì)教與學(xué)過程及相關(guān)資源的設(shè)計(jì)、開發(fā)、利用、管理和評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)優(yōu)化的理論與實(shí)踐。20世紀(jì)80年

3、代末，全世界的教育教學(xué)迎來了一次巨大的革命，隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的誕生，一種新型教學(xué)手段既計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（ComputerAssistedInstructionCAI)逐漸發(fā)展壯大。AECT2004定義【2】表明:(1)界定的概念名稱是“教育技術(shù)“(EducationalTechnology).而不是“教學(xué)技術(shù)“(InstructionalTechnology).(2)教育技術(shù)有兩大領(lǐng)域:“研究“和“符合道德規(guī)范的實(shí)踐“.(3)教育技術(shù)

4、有雙重目的:“促進(jìn)學(xué)習(xí)“和“改善績(jī)效“.(4)教育技術(shù)有三大范疇:“創(chuàng)造““使用““管理“.與AECT94定義比較相當(dāng)于將94定義中的五大范疇整合為2004定義中的三大范疇.其對(duì)應(yīng)關(guān)系是:將94定義中的“設(shè)計(jì)““開發(fā)“兩個(gè)范疇合為一個(gè)范疇“創(chuàng)造“將94定義中的“利用“范疇改成了一個(gè)較簡(jiǎn)單的詞“使用“將94定義中的“管理“與“評(píng)價(jià)“兩個(gè)范疇化為“管理“一個(gè)范疇.(5)教育技術(shù)有兩大對(duì)象““過程“和“資源“.與94定義中的“學(xué)習(xí)過程““學(xué)習(xí)

5、資源“有一定區(qū)別.2004定義中的“過程“和“資源“之前有一個(gè)限定詞“適當(dāng)?shù)募夹g(shù)性的“過程與資源.(6)教育技術(shù)的主要特征在于其技術(shù)性.這種新興的教育教學(xué)手段是將計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用于課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、學(xué)生個(gè)別化教學(xué)（人－機(jī)對(duì)話式）及教學(xué)管理等各教學(xué)環(huán)節(jié)。并且在這些環(huán)節(jié)中將教學(xué)質(zhì)量和效率大大提高，滿足了知識(shí)快速、準(zhǔn)確、高效傳遞的要求。而隨著科技發(fā)展，各種新材料、新技術(shù)的涌現(xiàn)又為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)提供了強(qiáng)有力的支持，傳感器便是其中應(yīng)用空間最大的一

6、種。對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)，它是有力的補(bǔ)充，特別是在物理、化學(xué)、生物的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中（以下簡(jiǎn)稱計(jì)輔實(shí)驗(yàn)）尤其明顯。早在20世紀(jì)70年代，美國PO公司就開發(fā)與研究了一系列傳感器類型的實(shí)驗(yàn)儀器，并將這些儀器引入教學(xué)當(dāng)中，非常有效的提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，并改進(jìn)了很多實(shí)驗(yàn)方法，而后，計(jì)算機(jī)多媒體的誕生，有將傳感器帶入了一個(gè)更高的境界，從而更進(jìn)一步促進(jìn)了教學(xué)效果的提高。然而在我國，計(jì)算機(jī)普及相對(duì)較晚，而且由于成本原因，在開始階段的普3彈簧振子的運(yùn)動(dòng)可以通過力學(xué)傳

7、感器和運(yùn)動(dòng)學(xué)傳感器對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，最后我們通過DataStudio軟件（計(jì)算機(jī)輔助），在電腦屏幕上可以得到簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體的Ft、st、at、vt等圖象，如圖3示：圖3即作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體回復(fù)力F、振子離開平衡位置的位移S、加速度a、速度v、都是關(guān)于時(shí)間的正余弦函數(shù)，并且周期、頻率、振幅一目了然。另外我們還可以通過變化橫縱坐標(biāo)的物理量得到如圖4、5：圖4圖5簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的力學(xué)特征：F回=—Kx運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：速度是關(guān)于位置的橢圓規(guī)律變化（即動(dòng)能