焦作十一中开展手机物理工坊应用培训落实河南省教师信息技术应用能力提升工程2.0
2020年10月10日上午9:20-10:30，在焦作十一中科技楼学术报告厅，河南省教师信息技术应用能力提升工程2.0省级培训专家、焦作市创客教育名师工作室主持人、焦作十一中教研督导处主任张怀华老师为学校全体物理教师做了一场信息技术应用能力提升工程2.0应用培训。
本次培训交流活动的主题是《手机物理工坊（Phyphox）在高中物理实验教学中的应用研究》，利用101教育PPT手机投屏的方式，指导物理教师们利用在智能手机等移动终端中搭载的手机物理工坊（Phyphox）开展实验教学活动。
手机物理工坊（Phyphox）是德国亚琛工业大学第二物理研究所基于传感器设计开发的物理实验手机软件，面世之后在多个国家和地区受到关注,不仅在2018年1月的AAPT（美国物理教师协会）冬季会议上获得广泛好评，也被台湾省国立清华大学等高校和物理竞赛组织列为推荐使用的实验测量工具。
Phyphox把智能手机内搭载的所有传感器与物理实验探究有机结合，将中学物理实验教学方式进行了创新优化。
Phyphox软件通过调用加速度传感器、磁力传感器、陀螺仪、光传感器、压力传感器、麦克风以及GPS等手机内置的传感器,根据手机的运动情况和周围环境进行相应的数据测量。目前可以实现29种内置功能，例如测量加速度、角速度、光照强度、磁场强度、压力和声音的幅度和频率等基本物理量，并且将这些数据以图形或数字的形式动态呈现。
除此之外，还有基于传感器而开发的实用工具，如秒表（声学秒表运动秒表光学秒表）角度测量仪音频发生器等。除了直接使用单独的传感器，Phyphox软件还将传感器进行模块化组合，方便使用者研究和分析转动、滚动、弹性碰撞、弹簧振动、单摆、失重与超重等多种基本运动。
张怀华老师首先介绍了101教育PPT的基本功能和操作要领，然后利用101教育PPT手机投屏的形式，带领大家熟悉了手机物理工坊的工作界面，并对手机物理工坊中的实验案例逐一进行操作展示，指导与会教师同步操作体验，先后做了探究甩手过程中的加速度变化规律、测量自由落体加速度、描绘滚筒滚动的速度时间图像、描绘房门关门过程中的速度时间图像、探究向心加速度与角速度的关系、利用手机声呐测量塑料管的长度、利用两只音箱演示声波的干涉现象、利用磁力计描绘电容器充放电过程中的电流变化关系图像、利用加速度计测定小球反弹的最大高度、利用磁力计测量小车的运动速度等等，凡所应有，无所不有。
操作和展演完手机物理工坊自带的实验后，张怀华老师向与会教师介绍了根据教学实际需要设计自己的专属实验的方法。张老师根据老师们的提议，利用Phyphox-Editor现场设计了一个题目为“探究向心加速度与角速度的关系”的创新实验，详细介绍了各个部分的操作步骤和技术要领，生成实验二维码，引导与会教师通过扫码将现场设计的实验添加到自己的手机中，还邀请两位老师将手机放入沙拉脱水器中做圆周运动实验，以检验定制实验的神奇效果。
最后，张老师又向与会教师简要介绍了利用开发板ESP32获取电压、电流等数据、利用蓝牙传输、利用Phyphox分析和展示实验结果的方法，现场演示了依靠蓝牙传输数据的“电容器放电”实验和“欧姆表“测电阻实验。
在利用蓝牙传输数据的“欧姆表“探究热敏电阻的阻值与环境温度的关系时，老师们纷纷上台用手指去捏热敏电阻，观察人的体温对热敏电阻的影响，体会热敏电阻作为传感器在温度控制方面的应用。
这种利用蓝牙传输拓展Phyphox功能的方法具有通用性，因为电学实验不外乎就是测量出电压和电流，然后进行相应的分析和展示而已。
其实，张怀华老师对该项目的研究最早开始于2014年10月，当时指导学生小组探究酒瓶吹奏发声规律，荣获了2015年的河南省青少年科技创新大赛一等奖，而此项科学探究成果的核心数据正是利用Phyphox取得的。
随后，张老师坚持将Phyphox应用于课堂物理实验教学活动和课外科学探究活动中，取得了系列化成果，已经有6篇与此项研究相关的论文公开发表。在2020年的新冠疫情防控期间，张老师掌握了利用Phyphox-Editor编写个性化创新实验的方法；在2020年的国庆节期间，张老师掌握了利用ESP32开发板采集实验数据、利用蓝牙传输数据、利用Phyphox接受数据并进行分析和展示的方法。这种方法将Phyphox实验的应用范围拓展到电子实验领域，使Pyhphox摆脱了智能手机内置传感器数量有限的束缚，基本实现了Phyphox与高中物理各模块演示实验和分组实验的对接。
此项研究以《智能技术在高中生物理实验探究活动中的应用研究》为题，在2020年9月份被河南省基础教育教学研究室立项为省级重点课题，本次培训交流，也是此项省级重点课题阶段性成果的推广。
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