詹朝勝

（福建省平和第六中學，福建漳州 363703）

引 言

隨著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，新課改對基礎義務教育的教學效率和教學質(zhì)量有更高的要求，創(chuàng)新教學方法和手段以及更新教學內(nèi)容是當前初中物理教學的一個重任。物理是一門貼近生活、揭示自然規(guī)律的學科。學習物理，動手實踐探究能力是每一個學習者必備的技能，實驗是提高學生動手實踐能力的一個有效途徑。數(shù)字化實驗教學有助于彌補課堂傳統(tǒng)實驗教學的不足，將物理學科與現(xiàn)代技術相結合，激發(fā)學生的學習激情，開拓學科眼界[1]。

一、數(shù)字化實驗概述

數(shù)字化實驗產(chǎn)生于21世紀初的十年課程改革對科學教育的反思?，F(xiàn)階段，課程標準強調(diào)科學探究，注重學生科學素養(yǎng)、創(chuàng)新思維以及實際科學探究能力的培育，強調(diào)科學學習與生活結合，現(xiàn)代信息技術和傳感技術的發(fā)展，催生了數(shù)字化實驗教學的降生。

數(shù)字化實驗，也稱DIS。當前，許多省份的中學里都配備了專門的數(shù)字化實驗室。數(shù)字化實驗室的設備主要包括傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電腦計算機（配有相應的系統(tǒng)實驗軟件），以及各種教學輔助材料和教具。在實驗室內(nèi)，數(shù)字化實驗以真實的實驗實踐為基礎，通過實時測量，運用傳感器連接電腦終端進行數(shù)據(jù)采集，然后運用計算機內(nèi)的系統(tǒng)實驗軟件進行數(shù)據(jù)分析和智能控制，因此，傳感器是數(shù)字化實驗順利進行的重要因素。傳感器包括力傳感、聲波傳感、溫熱傳感、磁傳感等多種類型的傳感器，它能準確將實驗中產(chǎn)生的溫度、力、距離、聲波等轉(zhuǎn)換成可被計算機識別和使用的信號數(shù)據(jù)，最后通過軟件分析，進行計算，并總結成文。通過數(shù)字化實驗，有助于學生更加直觀地觀察實驗現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、總結結論；還能激發(fā)學生的探究欲，提高動手實踐能力，提高物理學科素養(yǎng)。

二、當前初中物理數(shù)字化實驗教學的局限

數(shù)字化實驗在初中物理教學中有諸多優(yōu)勢，但也存在一些不足之處。要想更加有效地進行數(shù)字化實驗教學，需要明確當前的問題，積極尋找有效手段，克服局限。

首先，初中物理教學可供開發(fā)利用的實驗模板不足。即使教師可以自己制作模板，但是人力有限，自己制作的實驗模板無法滿足所有物理實驗的需要。

其次，數(shù)字化實驗教學使學生無法掌握對傳統(tǒng)的實驗器材的正確使用和實驗步驟的正確順序。也就是說，數(shù)字化實驗減少了學生親密接觸物理實驗儀器的機會，不利于他們掌握使用實驗儀器的正確方式和一些實驗的小技巧。例如，用試管加熱液體時試管需要傾斜，用溫度計測量酒精時水銀柱的變化等，這些在數(shù)字化實驗中都通過傳感器來實現(xiàn)了，學生無法真實感知到實驗的過程。

最后，數(shù)字化實驗必須依靠傳感器進行，而物理實驗需要用到的傳感器種類較多，需要投入大量的資金支持，這對一些經(jīng)濟發(fā)展落后的地區(qū)而言是一個難以解決的問題。

另外，數(shù)字化實驗對學生的綜合素養(yǎng)要求較高。初中生剛開始學習物理，學科水平尚不能達到，因此，探究數(shù)字化實驗更加有效地應用于初中物理教學是十分有必要的。

三、利用數(shù)字化實驗進行實驗教學的有效途徑

筆者根據(jù)自身多年教學經(jīng)歷，總結了幾條教學建議。

1.政府和學校應加大支持力度，建立數(shù)字化實驗室

數(shù)字化實驗對彌補課堂教學的不足，增強學生學習能力、探究能力有顯著的積極效果，有條件的情況下，應該建立一個完備的數(shù)字化實驗室，為學生創(chuàng)造更好的學習環(huán)境。

如果條件不足，那么學校教師可以自行成立數(shù)字化實驗教學小組，共同合作，制作一些經(jīng)典的物理實驗模板，盡可能地為學生創(chuàng)造更多的實驗學習機會。

2.提高教學效率，注重經(jīng)典案例的模范作用

物理是一門以實驗為基礎的學科，學生在剛開始學習時，對物理實驗的把握并不能十分精準，且難以理解抽象的物理理論知識。教師在運用數(shù)字化實驗進行教學時，要注重經(jīng)典實驗案例的展現(xiàn)和再操作。教師可以將學生分為若干小組，對學生進行分別指導，讓他們對實驗現(xiàn)象有更加直觀清晰的了解，這樣有助于提高學生學習興趣，提升教學質(zhì)量和水平[2]。

例如，在講解電磁感應現(xiàn)象時，傳統(tǒng)的實驗是在閉合的電路中，用一導體在磁場中做切割運動，然后觀察電流表的指針變化情況，從而確定電與磁存在一定的關系。但是，實際上實驗中產(chǎn)生的電路是非常小的，電流表的指針變化并不容易被觀察到。運用數(shù)字化實驗設備進行實驗則能十分準確地采集電流變化的數(shù)據(jù)，并對它們進行處理分析，幫助學生理解電流、磁場、導體的關系，以及運動在實驗中所發(fā)揮的功能，進一步得出電與磁的關系，充分認識交流電的概念和內(nèi)涵。

3.結合生活實際，用實驗打通生活與科學的通道

初中物理涉及的知識點比較基礎，但是學生還是較難理解宏觀的物理空間以及抽象的物理理論知識。通過一個個物理小實驗，學生很快能將隨處可見的生活現(xiàn)象與奇妙的物理原理相關聯(lián)，有助于化抽象為具體，提高教學效率。數(shù)字化實驗對普通的生活現(xiàn)象進行數(shù)據(jù)化的處理，還能有效減少實驗誤差，保證實驗的理想性。

例如，在探究物質(zhì)的比熱容實驗時，為了驗證“不同的物質(zhì)在質(zhì)量相等、溫度變化相同的情況下，吸熱能力的大小是不同的”這個定律，在兩個燒杯中分別放入等質(zhì)量的清水和砂石兩種物質(zhì)，杯中分別插入一支溫度計，溫度計頂端與溫度傳感器連接，此時，放棄使用酒精燈，轉(zhuǎn)用恒溫加熱器，有助于保證兩個燒杯外部溫度變化一致，之后再觀察溫度計的溫度變化，以及計算機軟件上所得的數(shù)據(jù)變化。實驗結束后，再換另外兩個分別裝有等質(zhì)量的清水和食用油的燒杯，進行同樣的實驗。兩組實驗結束后，基本可以證明不同的物質(zhì)在質(zhì)量相等、溫度變化相同的情況下，吸收的熱量不等，即不同的物質(zhì)比熱容不同。利用這一結論，再引導學生對現(xiàn)實生活進行思考。

4.結合虛擬設備，數(shù)字化實驗與虛擬實驗相結合

上文提到，數(shù)字化實驗也存在一些弊端，因此，初中物理教學需要多種實驗方式相結合，博采眾長，為我所用。例如，在聲波傳遞范圍的實驗中，可以下載一些虛擬示波設備，然后再進行聲音傳播范圍測試的實驗，學生既可以觀察數(shù)據(jù)變化，也可以在軟件窗口中觀察聲波的波形變化，并以此來判斷聲音的遠近。在對比不同發(fā)音體的聲音特點的實驗中，可以將同一個發(fā)音體兩次發(fā)出的不同響亮程度的兩段聲音錄進電腦，并對比其波形變化，從而判斷兩段聲音的頻率和振幅。數(shù)字化實驗與虛擬實驗相結合有助于完善實驗教學的方式和手段，幫助學生更好地理解物理知識，為物理實驗教學增添新的動力；有助于使初中物理教學改革漸入佳境，帶動理科實驗教學模式的革新[3]。

結 語

利用現(xiàn)代信息技術輔助現(xiàn)代教育是時代發(fā)展的需要，數(shù)字化實驗在初中物理實驗教學中的應用符合新課改的要求，是順應時代發(fā)展的歷史必然趨勢。但是當前數(shù)字化實驗的實際應用還面臨諸多問題，需要廣大教研人員共同努力，為物理數(shù)字化實驗教學創(chuàng)造更加光明的坦途。

[參考文獻]

[1] 程建軍.運用數(shù)字化實驗提高初中物理實驗教學的有效性[J].中學物理,2017,35(20):14-15,30.

[2] 馬麗.數(shù)字化實驗系統(tǒng)在初中物理實驗教學中的應用[J].學子(理論版),2016,(15):18.

[3] 陳珊珊.現(xiàn)代教育技術支持下的初中物理實驗教學研究與實踐[D].華中師范大學,2016.