摘 要：为了提高初中物理实验教学的效果，文章探讨了基于“互联网+手机APP”的教学应用.以“声音的特性”实验教学为例，文章分析了“互联网+手机”的操作方法和教学过程，以及其教学效果和评价，得出了一些有益的结论.
关键词：互联网;手机APP;物理实验;声音的特性
文章编号：1008-4134（2020）02-0063 中图分类号：G633.7 文献标识码：B
作者简介：潘华青（1981-），女，广东茂名人，硕士，中学一级教师，研究方向：中学物理教学和评价.
当前，随着信息技术的飞速发展，如何将信息技术与教育教学进行深度融合，已经成为教育教学的一个重要方向.对于初中物理教学来说，教师如何在信息技术的支持下，创设学习情境，让信息技术成为学生强大的认知工具，提高物理教学的质量和效果也变得越来越重要.正如物理新课标指出的，要“改革以书本为主、实验为辅的教学模式，提倡多样化的教学方式，鼓励将信息技术渗透于物理教学之中”.手机的广泛使用和技术革新为物理教育教学带来了新的机遇.对于物理教学来说，智能手机就是一个可随身携带的功能强大的物理实验平台.智能手机有强大的硬件、各种各样的软件，多种传感器等，可以作为一种新型的教学媒体.徐春晓、杨鹏等研究发现，在课堂中使用手机辅助教学不但丰富了教学手段，大大提高了物理课堂的趣味性，帮助学生更加直观地理解一些抽象的概念;而且能更充分地调动学生视觉和听觉感官，使知识更生动，记忆更深刻，大大激发学生探究物理的兴趣和热情，提高教学效果.在人教版八年级物理“声音的特性”的教学中，为了突破教学的难点，笔者把“互联网+手机APP”引入课堂，取得了很好的效果.
1 教材中存在的问题及原因分析
“声音的特性”是人教版八年级物理第二章“声现象”中第二节的内容，是声现象中的重点内容，也是难点内容.通过本节课的学习，学生要了解声音的三要素：音调、响度和音色;还要通过实验研究声音的音调、响度、音色和什么因素有关.
教材通过拨动伸出桌面的钢尺，探究音调和频率之间的关系（如图1所示）.在这个实验中，钢尺的振动快慢比较不容易分辨，钢尺发出的声音有时也不容易听见.由于人眼的视觉暂留的时间仅为0.1秒 ，但是人要听到声音频率必须大于20Hz， 也就是说每振动一次的时间最多是0.05秒 ， 钢尺振动的时间小于视觉暂留的时间，学生看到钢尺振动大部分是连续的， 振动越快反而感觉像没振动一样. 因而容易得出错误的结论：尺子伸出桌面越长，振动越快，音调越低.有研究指出“如果不使用辅助器而单凭人的眼睛和耳朵，观察者将会陷入视觉和听觉的两难境地，即若能在视觉上较好地分辨尺子振动的快慢，则在听觉上可能难以较好地分辨声音频率的差别，若在听觉上较好地分辨声音频率的差别，则在视觉上可能难以较好地分辨尺子振动快慢的差别.”
探究声音的响度和振幅的关系，教材采用“通过发声的音叉弹开乒乓球实验”（如图2所示）.但是，由于音叉与乒乓球在振动中“相差”的影响，叉股对乒乓球的撞击作用实际上并不均匀.所以实验的时候可能会观察到音叉发声的响度大时，乒乓球弹开的幅度反而比音叉发声响度小时还小，影响实验效果.
综上所述，教材选用的实验虽然取材容易，操作简单，但实验现象不明显，学生用肉眼观察，很难得出准确的物理规律，甚至可能得出错误的规律，影响学生的认知.有学者提出，通过波形图分析声音三个特性的影响因素能向学生呈现更清晰、直观的物理现象，促进学生形成清晰的物理概念，掌握物理规律.但是由于示波器价格昂贵，操作不便，导致应用实际教学较少.令人欣喜的是，当前互联网和手机APP的广泛应用为这一方法的课堂使用提供了便利，为该内容的教学方案提供了一种实践改进.
2 利用互联网+手机APP的实验教学实践
2.1 创设情境，引入新课
播放歌曲《小星星》或学生演奏一首乐曲.
【设计意图】通过音乐快速集中学生的注意力，得出乐音的概念;通过听音乐，知道声音有强弱和高低之分，顺利引入声音的三个特性，进入主题;给学生展示自己才艺的舞台，让学生体会到物理来源于生活.
2.2 响度的教学
用手机APP音频发生器软件“tone generator”播放同一频率的声音，在播放过程中调节手机的音量按钮.让学生体会声音的大小，得出响度的概念.
2.2.1 研究响度与什么因素有关
演示实验：手机蓝牙连接音箱，播放声音，观察扬声器上乒乓球的振动情况;改变手机的音量按钮，增大声音的响度，观察扬声器上乒乓球的振动情况（如图3所示）.
2.2.2 利用示波器研究响度的影响因素
通过“希沃授课助手”手机APP连接手机和课室的多媒体平台，选择“屏幕同步”;打开手机示波器APP“Oscilloscope”，敲一下音叉，屏幕上就会显示音叉声音的波形图（如图4所示），隨着声音响度的变小，声波波形的振幅越来越小.用手机截屏两个不同响度的波形图，用手机上“美图秀秀”进行拼图，屏幕上同时展示不同响度声音的波形图（如图5所示）.师生共同分析图形的区别，得出结论：发声体振动的振幅越大，响度越大.
通过上面的教学过程，学生可以很清晰地学习响度的概念和得出响度与振幅的关系.音箱实验把扬声器的振动“转化”为乒乓球的振动，从视觉上给学生以直观的感受，现象明显却没有教材实验的弊端.声音的本质是波，把声音输入示波器，显示声音的波形，从波形图中比较得出振幅大的声音响度大，振幅小的声音响度小.让学生从本质上理解响度和振幅的关系.
2.3 音调的教学
音频发生器播放不同频率的声音（如图6所示），学生感受声音的不同，得到音调的概念.
2.3.1 利用示波器研究音调的影响因素
分别敲击频率为256Hz和512Hz的音叉，用手机APP“oscilloscope”+课室教学平台同步展示其波形，用“美图秀秀”拼图展示并分析（如图7所示）.
教师讲授：频率：振动次数与时间的比值.它是表示物体振动快慢的物理量.波形图越密集，表示相同时间物体的振动次数越多，则频率越高.由波形图分析可知：频率越高，音调越高.
学生展示：学生用同种乐器演奏1234567等不同音调的声音，用手机APP“oscilloscope”+课室教学平台同时展示波形图（如图8所示）.
2.3.2 学生体验活动：改变梳子发声的音调（如图9所示）
人教版教材是按音調、响度、音色的顺序进行讲授的.笔者考虑到响度比音调在生活中更容易接触到，而且响度比音调更加好理解.在排除响度的干扰之后，音调更容易理解一些，因此将课本中二者的顺序颠倒一下，将知识的处理由易到难.通过波形图的比较，学生可以从本质上了解响度和音调是不同的两个物理量，突破了学生容易把响度和音调混淆的难点.
2.4 音色的教学
猜一猜游戏：用手机播放不同乐器演奏的同一首曲子，让学生猜想是哪种乐器在演奏.
利用示波器研究音色
教师课前落实会乐器的同学带乐器上课，学生用不同的乐器演奏相同的音阶用手机APP“oscilloscope”+课室教学平台同时展示波形图（如图10所示），用“美图秀秀”拼图展示并分析（如图11所示）.图11是黑管和长笛演奏音阶6（la）的波形图.不同发声体虽然发出声音的音调和响度相同，但我们还是可以分辨出来，因为声音的音色不同.音色与发声体的材料和结构有关.
3 总结与反思
笔者将这一课程作为广州市黄埔区区公开课进行讲授，学生反响很热烈，也受到了同行教师的诸多好评.纵观本次课程设计，笔者有以下几点启发：第一，课程设计遵从现象到本质、感性到理性的过程，使学生对课程的理解更加深刻;第二，手机APP下载方便，操作简单，教学使用便利，容易推广;第三，手机投屏多媒体平台更加清晰、直观，全班同学都可以看见，观察效果比传统示波器更好——后者屏幕小，不利于全部学生观察.并且，相比电脑上的示波器软件，手机APP可以非常方便地把不同响度、不同音调、不同音色的波形图进行拼图，同步比较，学生印象更深刻.第四，操作比较灵活，即使没有希沃授课助手，不能手机直接连接教室的多媒体平台，也可以通过投屏器投屏;第五，有助于学生的课后学习.学生课后能够比较容易获得手机APP，可以在课后持续对声现象进行研究.
不过，本次课程内容比较丰富，师生互动较多，这对教师的教学能力和教学技巧均提出了一定的要求.不但要求教师熟练掌握“互联网+手机APP”使用方法，而且要求能够灵活地驾驭课堂.
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.
[2]张恩德，王淼森，陈祖赐.一个“音调和频率关系”实验的深入研究[J].物理教师，2015，36（10）：58-60.
[3]徐春晓.基于智能手机的初中物理实验开发与应用[J].中学物理教学参考，2015，44（04）：71-72.
[4]李蓓，邢红军.“声音的特性”高端备课[J].物理之友，2014，30（08）：7-8.
[5]杨鹏.让智能手机为课堂助力——尝试两款手机软件在教学中的使用[J].物理通报，2014（04）：75-79.
（收稿日期：2019-10-08）
