题目：现代媒体在中学物理时位同定实验中的运用研究

时位同定就是在记录时间的同时记录运动物体位置的实验方法。在描述自然运动中，此方法是所有对运动物体时间和空间测量方法中最好的。此类方法可在空间分辨和时间分辨上同时延伸人的知觉，能起到帮助学生形成正确的、丰富的物体运动过程表象的作用。 时位同定本身就是一个经典的但人们从未停止探索的问题。为简化、精确该类实验，国内外一直在进行这方面实验的研究，不断地提出新型实验系统。所有的实验系统都是为实现更直接、更真实地描述现实自然运动，但就目前的研究状况看，还没有实现"足够"简单、精确。 本课题以现代教育思想为指导，依据生理和心理方面的近期研究成果，考虑国内中学现实情况，选择符合视觉、视知觉要求的现代媒体，提出了一套新的时位同定实验系统。笔者不仅用该实验系统进行了实验实践探索，而且从生理、心理、教与学的实质等出发，论述其在中学物理教学中运用的必要性、可行性。最后分析了此系统中存在的问题和展望。本课题的研究成果：进一步提高了该类实验的精确程度、直观程度，并从普及实用的角度简化了该实验。本实验系统的根本目的，在于促进中学物理实验教学的改革，让学生实现从自然运动现象到理论抽象达的快速顺利的过渡。 本课题的第一部分论述了时位同定实验器材的选择过程。依据视觉生理结构、功能，初步选择可弥补其在时间、空间方面缺陷的具有直观表现力的现代媒体--造像机、电影摄影机、电视摄像机、数字相机、数字摄像机。而后，依据视知觉生理、心理方面对动态再现的要求，进一步确定出符合要求的现代视觉媒体--电影摄影机和电视摄像机。因经济实用、中学现有条件等方面的考虑，只有选择电视摄像机。为配合摄像机工作，选择了相应的照明设备，为避免后期编辑过程中的繁琐，特别是避免用录像带再现运动瞬间能力较差的弱点，选择了符合生理、心理要求的计算机（含视频捕捉卡）和相应的数字视频非线性编辑软件。这些选择，使运动物体的图像动态再现变得高效、精确、简单。 第二部分是在中学现有条件下对运动物体进行时位同定实验的实践探索。在乌鲁木齐市第四中学现有设备中，选择并组装实验器材，其中主要器材有：背景网格（自制）、物理实验器材、两盏碘钨灯、Panasonic AG-DP200E摄像机、联想奔月2000PENTIUMIII450个人电脑、AverMedia Aver-EZCapture（视频捕捉卡）、Adobe Premiere（非线性编辑软件）、大屏幕投影等。笔者对平抛、平抛与自由落体等时性、自由落体等三类实验的实验准备过程、实验步骤、测量的数据进行了详细记录，并对实验数据作了相对分析处理。总体上，实现了对现实一维或二维空间自然运动或快、或正常、或慢的再现，特别是通过对平抛运动实验的图像序列的定量测量分析，得出平抛可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。另外，对平抛运动演示器所做实验的图像序列分析，得出用该仪器演示平抛在竖直方向与自由落体同步现象时的不够精确。 第三部分从教与学的实质的角度，检验时位同定实验系统在中学物理实验教学中的可行性。为使学生继承人类数千年的文明，快速社会化，现行教学内容只能是以教材为主的间接知识。为帮助学生对大量的间接知识进行意义建构，即学生获得知识的同时，发展认识能力，必须在现有的教学条件下尽可能高效率地"重演"、"再现"此类认识形成过程中的必要阶段。而对于中学物理运动规律的学习，只有通过运动物体时位同定实验系统，延伸视觉、视知觉等，"重演"、"再现"现实运动，帮助学生高效地建立丰富的可信任的表象，才能实现意义建构。 第四部分是本次研究中存在的问题及展望。首先，在用序列图像描述连续运动时，存在着可能丢失关zhen的问题，弥补它，或是用多次捕捉，或是寄希望将来描述针率的提高；其次，是此系统实现了对一维或二维空间自然运动的直观描述，时位同定的精确和简化，而用多套该系统能对现实三维空间自然运动过程进行描述，但后期的处理、合成会带来复杂的计算问题，同时，这也是一个科学前沿领域正在解决的问题。