利用手机传感器改进高中物理实验的设计与教学研究

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物理学科以发现自然规律,探究其实际应用为目的,以实验为研究的基本方法,因此十分重视实验。实验是在探索物理规律中普遍使用的非常重要的手段之一,地位和作用可谓举足轻重。而目前高中物理实验教学中,虽然很多问题在不断的实践中得到了完善,但在实际的实验教学中依然有一些的困难和不便。在科技日新月异的今天,可以利用发达的信息技术在一定程度上改进实验教学的过程,提高实验的准确度。现在智能手机已经十分普及,使得应用智能手机来改进中学物理实验能成为一种有效的教育手段。基于普通高中物理实验教学中面临的各种问题,在充分地进行了观察和调研后,通过积极动手实践,结合教具制作经验,主要探讨手机内置传感器应用于中学物理实验的可行性及相关案例,研究了加速度传感器、光传感器、声音传感器和磁场传感器等在实际实验教学中的应用,发掘教学中实验的更多可能和便利的实验方法,使实际教学效果更直观、方便。研究过程中,首先调查了一些高中物理实验教学目前存在的普遍问题,在进行较为深入的分析和思考解决办法后,结合手机传感器具有的方便、精准的特点,对手机传感器应用于高中物理实验的意义进行了阐述。然后通过查阅资料,简要说明了一些相关的手机传感器的基本原理、数据读取工具和数据处理方法,并以公认的一些教学思想作为本论文的理论支撑,在当地的几所高中进行问卷调查和访谈,了解高中物理实验中手机传感器的应用现状和师生对手机传感器应用于高中物理实验的态度,为实践研究做好准备。在应用方法和案例中,将手机内置线性加速度计应用于牛顿第二定律实验、测量圆周运动的向心加速度实验;用声音传感器演示共振现象、改进多普勒效应演示实验;用磁传感器改进奥斯特实验、测量向心加速度和向心力、改进单摆法测重力加速度;用光传感器改进测量小车速度随时间变化的实验和测量弹簧劲度系数,说明了这几个实验的实验原理、实验过程、实验数据分析和结论,并与传统实验进行了比较,用实例验证了手机传感器可应用于改进高中物理实验,提高实验的精确度。教育教学实践环节中,在所教班级中选取了两个班级为研究对象,在其中一个班级将本课题所述实验器材与方式应用于实际教学当中,而对照班以常规方式授课。一个学期以后,通过对比两个班级在课堂效果、学生反馈、课堂检测、考试成绩等方面的差异,验证利用手机内置传感器改进中学物理实验在提高教师课堂效率、学生吸收和消化知识、培养学习兴趣等方面具有一定意义。不仅能促进学生对知识的吸收和理解,而且能够提升学生的学习兴趣,甚至可以激发部分学生的主观能动性,对相关知识进行更深入的探讨。希望通过本课题的研究,能够提供一些参考,在将信息技术应用于中学物理实验教学中提升中学物理教学效果提供一些帮助。
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