范佳午 樊方圓

iPad平板電腦、iPhone手機和iPod touch可攜式媒體播放器（MP3）是備受青睞的高新科技電子產(chǎn)品，尤其在學生和青年人群中應用廣泛。這些產(chǎn)品便于攜帶，功能豐富，代表著未來科技的一種趨勢，隨著時間發(fā)展將越來越普及。如何開發(fā)這些新產(chǎn)品的教育功能是值得探討的問題，也體現(xiàn)了時代的需要。本文介紹iPad、iPhone和iPod touch在理科教育中的應用。

實際測量的應用

1.測量加速度

在iPhone和iPod touch中有內(nèi)置的加速度傳感器（加速計），配合相應的軟件可以隨時測量加速度。以AccelGraph軟件為例，它可以實時測量三個維度的加速度分量，并分別在x軸、y軸、z軸上表示出來,還可以自動存儲測量結(jié)果并發(fā)送到電子郵箱里。通過該軟件還可以測量各地的重力加速度g（圖1、圖2、圖3）。

利用iPhone和iPod touch可以隨時隨地測量運動的加速度和重力加速度，不論是在學校還是生活中。例如：測量電梯在剛啟動和快停止時的加速度，和超重失重聯(lián)系起來；實時測量公交車的加速度等。

2.測量磁感應強度

在iPad和iPhone 3GS或之后出產(chǎn)的iPhone中有磁場傳感器，結(jié)合軟件可以測量磁感應強度，例如軟件MagnetMeter可以測量三維的磁感應強度（圖4）?？梢允褂盟鼇頊y量學校或生活中的磁場強弱，或利用它的三維測量功能粗測地球磁場的磁傾角等。

3.通過網(wǎng)絡獲得他人的測量數(shù)據(jù)

iPad、iPhone和iPod touch的網(wǎng)絡功能使學生可以共享大量的測量數(shù)據(jù)，而這些產(chǎn)品便于攜帶的特點讓學生更容易在學習和進行科學探究時獲得并利用這些共享數(shù)據(jù)。例如：通過iPad的NASA Visualization Explorer軟件可以共享美國國家航空航天局（NASA）關(guān)于地球科學的研究數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)分析與處理的應用

1.可實現(xiàn)圖形計算器的功能

目前已有多種軟件可以在iPad、iPhone和iPod touch上實現(xiàn)圖形計算器的部分功能。隨著軟件的發(fā)展，將可實現(xiàn)越來越多的功能。對于平板電腦，完全有可能實現(xiàn)取代圖形計算器的功能。在具有便攜性的同時，比起一般的圖形計算器，iPad軟件做出的圖像分辨率更高、色彩更豐富，在進行圖形（尤其是三維圖形）變換時操作更為直觀。例如PI83 Graphing Calculator軟件（圖5）。

2.科學教學的分析軟件

PASCO、Vernier等廠商開發(fā)了可應用于iPad、iPhone和iPod touch上的科學教學和學習軟件。例如Vernier公司的Video Physics軟件可以讓學生分析iPad、iPhone和iPod touch錄下的視頻中的物體的運動規(guī)律，輔助物理教學。

首先，學生可以親自錄下感興趣的運動視頻，也可以下載自己想要分析的視頻。然后，使用Video Physics軟件可以直觀地分析物體的運動軌跡、位移、速度、加速度等。圖6展示了在iPhone上學生逐幀播放視頻，對每一幀中的籃球位置的取點來描繪籃球的軌跡；圖7展示了經(jīng)Video Physics軟件分析后畫出的籃球在X軸方向上的“位移-時間”圖和“速度-時間”圖，同樣還可畫出Y軸方向上的“位移-時間”圖和“速度-時間”圖，從而分析物體的二維運動。

仿真模擬軟件的應用

1.虛擬教學軟件

目前開發(fā)的可在iPad、iPhone和iPod touch上使用的虛擬教學軟件已有很多。例如，幫助學生學習串并聯(lián)電路的軟件Building Parallel Circuits（圖8）、幫助學生學習細胞及其結(jié)構(gòu)的軟件3D Cell（圖9）等。

2.科學游戲軟件

一些為iPad、iPhone和iPod touch開發(fā)的游戲軟件將科學原理和娛樂結(jié)合起來，可以在休閑的同時學習、熟悉科學規(guī)律。例如，游戲軟件“憤怒的小鳥”需要運用拋體運動的規(guī)律；在科學游戲軟件Newton's Cradle中，需要應用動量守恒和能量守恒的知識。

以上介紹的各種可以應用到理科教育中的軟件都可以通過網(wǎng)絡免費下載或購買。例如：到蘋果公司的教育應用軟件區(qū)下載（http://www.apple.com/education/apps），或者在Google上以iPad（iPhone或iPod touch）、apps、education、physics等關(guān)鍵詞進行搜索。

展望和反思

本文介紹iPad、iPhone和iPod touch在理科教育中的應用，重點不是介紹蘋果公司的產(chǎn)品，而是希望以它們?yōu)槔f明便攜式且功能強大的信息產(chǎn)品的發(fā)展對教育教學的價值和影響。隨著時代發(fā)展，平板電腦等類似產(chǎn)品進入課堂不無可能。我們應該走在時代的前沿，積極探索高新技術(shù)產(chǎn)品潛在的教育價值，開發(fā)教育應用。在這方面仍有很多工作要做，例如，文中介紹的軟件很多還沒有中文版，在技術(shù)方面我們應在翻譯引進別人軟件的同時，開展開發(fā)教學軟件的工作。

在教育教學方面，我們也要探索這些產(chǎn)品的實際教育價值和相應的教學策略。國外已經(jīng)有人展開了教學實驗。例如，Kelly嘗試使用iPod touch幫助牛頓定律的教學，并總結(jié)了經(jīng)驗，如學生分小組使用iPod touch學習，從而可以互相幫助設置軟件參數(shù)、變量等。如果教學中不需要網(wǎng)絡，應將網(wǎng)絡設置密碼，以避免學生上網(wǎng)分心。同樣，為避免學生分心，在iPod中應只裝本次教學需要的軟件，盡量減少無關(guān)的軟件。我們也應在教學實踐中努力探索新技術(shù)產(chǎn)品的應用，充分利用各種現(xiàn)代的資源促進教學。

（作者單位：北京師范大學物理系 北京三帆中學）