文/劉世華　潘偉偉

?

淺談數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室在高等師范院校中的作用

文/劉世華潘偉偉

摘要:高等師范院校的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室在新課程改革中發(fā)揮著巨大的作用，它提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率，解決了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的難題，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和研究精神，提升教師教學(xué)能力。對(duì)于在校師范生以及前來(lái)參加培訓(xùn)的中小學(xué)教師來(lái)說(shuō)，高等師范院校數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室都發(fā)揮著巨大作用。

關(guān)鍵詞:數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室;高等師范院校;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

潘偉偉，凝聚態(tài)物理專業(yè)博士，貴州師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院。

1．引言

在新一輪的基礎(chǔ)教學(xué)課程改革的推動(dòng)下，學(xué)生的對(duì)實(shí)驗(yàn)的自主探究能力將會(huì)顯得尤為重要，如何提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的自主探究能力將會(huì)是基礎(chǔ)教學(xué)課程改革研究的新方向。對(duì)于中小學(xué)生來(lái)說(shuō)，提高他們對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的自主探究能力可以從兩方向出發(fā)，一是能激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，二是要求有新的教學(xué)手段的產(chǎn)生。在這種背景下，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室應(yīng)運(yùn)而生，它不僅是科技的新成果，學(xué)生勢(shì)必會(huì)對(duì)這種新成果產(chǎn)生濃厚的興趣，而且它也是一種創(chuàng)新的教學(xué)手段。

2．?dāng)?shù)字化實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室是全新的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，主要是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)輔助中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，它是一個(gè)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的智能化系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的新型實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?shù)字化實(shí)驗(yàn)室主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、各種教學(xué)專用的傳感器以及配套的專用軟件組成。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室所有的實(shí)驗(yàn)是以真實(shí)的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，應(yīng)用傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器，通過(guò)數(shù)據(jù)采集器將采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)送往計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、圖線分析，借助計(jì)算機(jī)平臺(tái)更直觀地顯示物理、化學(xué)、生物現(xiàn)象，更深刻地展示實(shí)驗(yàn)變化規(guī)律［1］。

3．?dāng)?shù)字化實(shí)驗(yàn)室的作用

3．1提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們需要手動(dòng)地測(cè)量和采集數(shù)據(jù)，不僅繁瑣而且會(huì)耗費(fèi)太量的時(shí)間，嚴(yán)重影響教學(xué)效果，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的過(guò)程，通過(guò)傳感器將電流、電壓、壓強(qiáng)等一些物理量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量通過(guò)采集器輸送到電腦中自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，大大地提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。例如中學(xué)物理中測(cè)量小燈泡的功率，滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)多次后才能根據(jù)多組電流電壓的數(shù)據(jù)描繪出小燈泡功率變化的曲線。而在物理數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中，我們只需要拖動(dòng)滑動(dòng)變阻器，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)記錄小燈泡的電流電壓讀數(shù)并自動(dòng)繪制出小燈泡功率隨滑動(dòng)變阻器移動(dòng)的曲線，而且數(shù)字化配套軟件記錄數(shù)據(jù)的頻率還可以自行控制。

3．2解決了實(shí)驗(yàn)教學(xué)難題

在中學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到一些不能直接觀看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的難題，比實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了不小的麻煩，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備需要人工測(cè)量和記錄數(shù)據(jù)，不能直接觀察一些快速變化的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)擁有高精度、高速度的傳感器和數(shù)據(jù)采集器，可以精確、高效地記錄實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)過(guò)程，把瞬間即逝的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，在計(jì)算機(jī)當(dāng)中使用配套的軟件就可以觀察到實(shí)驗(yàn)變化的過(guò)程，從而輕松解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的難題［2］。例如中學(xué)物理里面講解電容器充放電時(shí)，因?yàn)槿庋凼强床怀鰜?lái)電容器充放電變化的，這就給老師講解電容器充放時(shí)帶來(lái)了一定的難度，而通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，我們很直接地看出電容器充放電的過(guò)程，使學(xué)生對(duì)電容器的認(rèn)識(shí)更加深刻。如圖2所示，電容器充放電實(shí)驗(yàn)。

圖2　電容器充放電實(shí)驗(yàn)

3．3培養(yǎng)了學(xué)生的自主探究能力

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是一種全新的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，一種創(chuàng)新的教學(xué)手段，實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)結(jié)果能夠自動(dòng)處理，還能從計(jì)算機(jī)當(dāng)中觀察實(shí)驗(yàn)變化的過(guò)程，這樣一種新的實(shí)驗(yàn)環(huán)境會(huì)激發(fā)學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)。學(xué)生可以在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室中根據(jù)自已的興趣選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，分析實(shí)驗(yàn)誤差，然后作出改進(jìn)，不僅掌握了新的實(shí)驗(yàn)手段，還能提高創(chuàng)新能力，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

3．4提升教師能力

在全國(guó)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)開(kāi)展越來(lái)越普遍的情況下，要求中小學(xué)教師也要掌握最新的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能。高等師范院院校數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室可以利用它的優(yōu)勢(shì)不僅對(duì)師范生培養(yǎng)了教學(xué)技能，中小學(xué)骨干教師也可以利用“國(guó)培計(jì)劃”培訓(xùn)的機(jī)會(huì)進(jìn)入高等師范院校學(xué)習(xí)數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能，這對(duì)教師的能力也是一個(gè)很大的提升。

4．?dāng)?shù)字化實(shí)驗(yàn)室在高等師范院校中的意義

隨著教育改革的不斷推進(jìn)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室將是未來(lái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，越來(lái)越多的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室將會(huì)建設(shè)起來(lái)，這就要求了在未來(lái)中小學(xué)教師必須要掌握這種新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。在高等師范院校建設(shè)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室具有巨大的優(yōu)勢(shì)。首先對(duì)于本校師范生來(lái)說(shuō)，在大學(xué)時(shí)期提前學(xué)習(xí)數(shù)字化的課程，掌握這種新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段對(duì)他們?cè)谝院笾行W(xué)的教學(xué)中是一項(xiàng)必不可少的技能。

5．結(jié)束語(yǔ)

在未來(lái)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室在全國(guó)將會(huì)越來(lái)越普遍，它在高等師范院校中對(duì)本校的師范生以及參加培訓(xùn)中小學(xué)教師的教學(xué)能力上有很大的提升，它是一種創(chuàng)新的教學(xué)手段。

(作者單位:貴州師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院)

參考文獻(xiàn):

［1］葉璇璇．?dāng)?shù)字化科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)室研究［J］．新課程，2014 (01)．

［2］徐永霞．淺談數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室在物理教學(xué)中的應(yīng)用［J］．課程教育研究，2012 (08)．

作者簡(jiǎn)介:劉世華，無(wú)線電物理專業(yè)碩士，貴州師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院。

中圖分類(lèi)號(hào):G658

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):2095－9214 (2015) 10－0070－01