（中山市溪角初級中學(xué) 廣東中山 528471）

隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，越來越多的數(shù)字化技術(shù)手段被應(yīng)用到物理教學(xué)中。這也促使初中物理教育模式發(fā)生變化。為了適應(yīng)科技的迅猛發(fā)展和新的人才培養(yǎng)需求，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（簡稱 DIS）成為各地?cái)?shù)字化校園建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目，數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室也成為初中物理開展課內(nèi)外探究實(shí)驗(yàn)的重要手段。[1]

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究系統(tǒng)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相對比的優(yōu)勢明顯，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材測量精確度有限，讀數(shù)誤差也相對較大。為了減小誤差采取多次測量求平均值的方法，這樣就會浪費(fèi)很多時(shí)間。數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)配備了幾十種傳感器，實(shí)驗(yàn)中所測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)值可直接顯示在電腦屏幕上，而且精確度更高。這大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，提高了實(shí)驗(yàn)效率，原來需要一節(jié)課做完的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在十多分鐘就能完成了，這樣學(xué)生就有更多的自由支配的時(shí)間。學(xué)生平時(shí)在實(shí)驗(yàn)或?qū)W習(xí)中的一些想法，數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)都能比較容易地把這些想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，而以往的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)很難做到這一點(diǎn)。在物理實(shí)驗(yàn)中，由于實(shí)驗(yàn)測量儀器的限制，導(dǎo)致有的物理量無法直接測量或讀數(shù)不方便，直接影響實(shí)驗(yàn)效果，而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)卻能輕松地解決這個(gè)問題。[2]

下面就以人教材初中物理八年級上冊探究聲音的特性為例來談一談數(shù)字化實(shí)驗(yàn)手段的優(yōu)勢。聲音的特性在初中物理教學(xué)中看似一個(gè)簡單的教學(xué)內(nèi)容，但由于音調(diào)、音色概念相對比較抽象，在學(xué)生實(shí)際中的概念與物理概念間的距離較大，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)探究通過音叉、乒乓球、尺子或其它方法進(jìn)行，但由于頻率與音調(diào)間的關(guān)系難以建立，學(xué)生很難理解音調(diào)、音色概念的內(nèi)涵。有關(guān)響度，學(xué)生不能真正區(qū)分‘大小’和“高低”間差別及其所代表的物理意義。比較而言，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)卻能輕松地做出這個(gè)實(shí)驗(yàn)，不但可以做出音叉的波形圖，還可較容易做出男女生聲帶振動的波形圖。為第四節(jié)《噪聲的危害和防止》，比較噪音和樂音的波形圖打下基礎(chǔ)。

例如：探究音調(diào)高低與頻率的關(guān)系

如圖1傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，在課堂上，學(xué)生改變鋼尺伸出桌面的長度，從而改變發(fā)生的音調(diào)，此時(shí)就有學(xué)生對刻度尺發(fā)出的音調(diào)提出了質(zhì)疑。感到無法分辨哪次音調(diào)較高。而且好像控制了用力大小，可是響度還是不同。因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)，不僅僅是刻度尺振動發(fā)聲，同學(xué)們更多聽到的是刻度尺拍打桌面的聲音。聲源不止一個(gè)，音調(diào)區(qū)分就很難把握，而最大問題是對振動頻率的觀察，很多學(xué)生會看不清刻度尺振動的快慢。的確，人眼對振動快慢的分辨能力有限。振動頻率高于一定值時(shí)，人眼是很難準(zhǔn)確判斷振動頻率的快慢的。如果我們利用聲音傳感器就可以從屏幕觀察音叉振動的快慢。

如圖2數(shù)字化實(shí)驗(yàn)裝置，通過相同時(shí)間內(nèi)波峰出現(xiàn)的密集程度就可以很清晰地比較出音叉振動頻率的快慢，這樣實(shí)驗(yàn)就變的更加簡潔、明了、直觀。

教學(xué)實(shí)踐表明，利用聲音傳感器開展教學(xué)，能使學(xué)生對音調(diào)、響度的實(shí)驗(yàn)探究達(dá)到更加理想的效果。更好的突破本節(jié)課的難點(diǎn)。具體體現(xiàn)在：

首先，現(xiàn)象更直觀，學(xué)生可以在電腦顯示屏上直觀地看到聲音的波形，可以對比不同的響度，不同的振幅；可以比較不同的音調(diào)，不同的振動頻率，更能直接對比不同樂器不同音色的聲音的波形，這不僅解決了學(xué)生肉眼看不清聲源振動的問題，而且更明確地讓學(xué)生了解到聲音是一種波。

其次，可改用不同聲源做實(shí)驗(yàn)，能提供更豐富、多元化音調(diào)、響度的聲音。從而提高實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上的拓展性。

總之，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室能夠?qū)崟r(shí)記錄實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)過程，并且能把轉(zhuǎn)瞬即逝的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)高效、直觀地記錄下來，以前很多我們不能做或做不好的實(shí)驗(yàn)都可以解決了。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的使用，不僅是教學(xué)手段的創(chuàng)新，更是教育思想觀念的進(jìn)步。工具的發(fā)展是腦的擴(kuò)展、手的延伸，是人類文明進(jìn)步的階梯。有了船，人類領(lǐng)略到了大海的浩瀚；有了宇宙飛船，人類體驗(yàn)到了太空的深邃；有了先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段，學(xué)生必定能收獲我們意想不到的成功。