劉延武

（甘肅省永昌縣第五中學(xué) 甘肅·金昌 737200）

初中物理教學(xué)是以觀察和實驗為基礎(chǔ)的，實驗對學(xué)生學(xué)習(xí)物理的重要性不言而喻。我們現(xiàn)用的傳統(tǒng)實驗方法、實驗儀器已經(jīng)沿用了很長一段時間了，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法能夠還原實驗的最原始本質(zhì)的研究方法，有其很重要的意義，不能丟棄。雖然適合現(xiàn)有教材的配套學(xué)習(xí)，但時代在飛速發(fā)展，數(shù)字化變革已滲透到新信息時代的角角落落，傳統(tǒng)的實驗不能夠滿足教學(xué)發(fā)展的需求。初中物理實驗在現(xiàn)有基礎(chǔ)上需發(fā)展數(shù)字化實驗，提高教學(xué)效率，以適應(yīng)現(xiàn)代化實驗教學(xué)的需要。

1 初中物理實驗室現(xiàn)狀及建設(shè)

現(xiàn)有初中物理實驗室教學(xué)所用器材設(shè)備，從配備的數(shù)量、設(shè)備價值以及生均比等都達到國家標準，除近幾年購得一部分器材如：飛機升力演示器、三線平行激光光源透鏡演示器等屬于一些創(chuàng)新器材外，大部分器材都屬于更新而不換代產(chǎn)品，有些相同功能產(chǎn)品的舊儀器生產(chǎn)日期甚至可追到上世紀七八十年代，對現(xiàn)行初中物理教材所涉及到的實驗，用傳統(tǒng)實驗的方法完全可以滿足實驗教學(xué)需要。但在街頭巷尾都大談人工智能的今天，我們還在沿用二三百年前的研究方法和手段，似乎與社會的發(fā)展節(jié)奏有點落后。初中物理實驗要實現(xiàn)數(shù)字化需要軟硬件設(shè)備的支持，大力建設(shè)數(shù)字化實驗室。首先對一個特定的實驗，需要相對應(yīng)的傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機，結(jié)合傳統(tǒng)的實驗器材；其次還需要相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件和技術(shù)支持，在整個實驗過程中必須基于傳感器的計算機實時數(shù)據(jù)采集和計算機數(shù)據(jù)處理軟件的計算機建模和圖像分析等兩大技術(shù)支持。在實驗過程中測量、記錄、統(tǒng)計、繪圖、分析等工作有計算機來完成。再次建設(shè)數(shù)字化實驗室也是初中物理實驗教學(xué)面向現(xiàn)代化，提高教學(xué)效率的有效途徑。

2 初中物理實驗與數(shù)字化融和的優(yōu)點

對中學(xué)物理實驗實現(xiàn)數(shù)字化，“實驗過程中‘可視化’；實驗設(shè)計‘重點化’；數(shù)據(jù)采集和處理‘智能化’；教學(xué)過程‘現(xiàn)代化’”等的優(yōu)點不絕于耳。不過確也如此，數(shù)字實驗有實時性、高精度、省時、直觀、精準、快遞、簡便、模擬性強、易于操作等諸多特點，對學(xué)生來說，運用先進的數(shù)字化技術(shù)來進行物理實驗，會刺激學(xué)生的好奇心，獲得不同的體驗感，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知欲。開闊學(xué)生的視野，拉近課堂與現(xiàn)代生產(chǎn)與生活的距離，從生活中來到生活中去，提高學(xué)習(xí)上效率，學(xué)以致用。

3 初中物理實驗應(yīng)用數(shù)字化舉例

在探究比較物體運動快慢的實驗中，我們要用到力學(xué)軌道，小車上固定位移傳感器發(fā)射裝置，軌道一端固定接受裝置。在引入位移傳感器后，位移傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)反映位置與時刻的對應(yīng)關(guān)系，通過計算機軟件對數(shù)據(jù)處理后，可以得到位移時間關(guān)系圖像。只要讓學(xué)生認識位移時間關(guān)系圖像，初中學(xué)生就可以通過位移時間關(guān)系圖像得到某段運動過程的路程和時間，可以簡單的比較兩個物體的運動快慢，以及計算出兩物體運動速度的大小。學(xué)有余力的學(xué)生還可以通過圖像研究得出物體運動圖像的特點，還可以找到由圖像比較兩物體運動快慢的其他方法，培養(yǎng)學(xué)生，自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)的能力。體驗數(shù)字化應(yīng)用于物理實驗的優(yōu)越性。在探究熔化與凝固的條件實驗過程中，采用實驗室玻璃棒溫度計測量溫度，用水浴法加熱，在實驗過程中有諸多缺點：（1）溫度計液泡體積大，在盛海波和石蠟的試管中若不在中心位置，容易靠近試管邊緣，實際溫度高于海波溫度值，在海波溶化時，測量溫度高于海波的熔點，甚至溫度不斷升高，容易使學(xué)生得出錯誤結(jié)論；（2）實驗完成后，海波和石蠟連同溫度計凝固在試管中，容易使溫度計折斷，且下次實驗時，靠近試管部分固體已熔化，由于熔化吸熱而固體內(nèi)部溫度卻較低；（3）固體熔化過程需要一段時間，并且固體內(nèi)外有一定溫度差，實際操作中燒杯中水的溫度不宜過高，過高則固體外部不斷熔化，熔化后的液體溫度持續(xù)升高，不會存在溫度保持不變的狀態(tài)，溫度較低時，則存在實驗過程時間長，學(xué)生要始終觀察不斷記錄，太浪費時間?？刹捎脺y溫傳感器對溫度進行測量，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C，對數(shù)據(jù)自動記錄和分析處理，以表格和圖像方式呈現(xiàn)給學(xué)生，一定程度上解放學(xué)生的手腳，既觀察到了實驗現(xiàn)象，又得到了實驗結(jié)果，學(xué)生還可以在實驗過程中完成其他任務(wù)。摩擦力在我們的物理教學(xué)過程中也是一個重點，我們在進行物理教學(xué)中主要要明白滑動摩擦和靜摩擦的原理。我們可以運用數(shù)字化的教學(xué)模式，將數(shù)字化融入實驗中，將力的傳感器固定在一側(cè)，將一根細繩與木塊連接在一起，木塊與地面保持靜止，然后拉動木塊，讓木塊與木板進行相對運動，由于木塊與木板兩者之間相對運動就有產(chǎn)生靜摩擦力，而當(dāng)木板運動起來的時候，木塊與木板也會產(chǎn)生滑動摩擦力，由于木塊對于木板始終相對靜止，因此在任何時候的拉力就反映了對應(yīng)的摩擦力。當(dāng)這些數(shù)據(jù)傳入電腦，電腦會根據(jù)這些數(shù)據(jù)得出結(jié)論，使我們很容易明白摩擦力的作用下物體的運動情況。

4 初中物理實驗實現(xiàn)數(shù)字化的途徑

多年來，初中物理教學(xué)的內(nèi)容幾乎一成不變，在長期的“應(yīng)試教育”環(huán)境的熏染下，絕大部分教師往往只關(guān)注教學(xué)成績，大多數(shù)教師幾乎沒有心思在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段上有所更新，學(xué)校實驗室現(xiàn)有實驗器材實驗原理和方法比較經(jīng)典和老化。所以，初中物理實驗教學(xué)實現(xiàn)數(shù)字化還需要多方面的支持，首先，從學(xué)校方面需要建設(shè)集測量、采集、處理設(shè)備和與之配套的相應(yīng)的實驗儀器裝備組成的數(shù)字化實驗室，是信息技術(shù)與傳統(tǒng)實驗課程結(jié)合的重要載體，是初中物理實驗實現(xiàn)數(shù)字化的基礎(chǔ)物質(zhì)條件；其次，廣大教師要支持新課程理念的實踐化，能夠?qū)F(xiàn)代化的信息化數(shù)字技術(shù)融入到實驗教學(xué)中，貼近生產(chǎn)生活，與實踐相聯(lián)系，改變固有的教學(xué)理念，引入現(xiàn)代化教學(xué)手段，將近現(xiàn)代物理學(xué)知識及其新進展和現(xiàn)代化教學(xué)結(jié)合起來，更好展現(xiàn)新課程理念下初中物理教學(xué)內(nèi)容和實驗教學(xué)的現(xiàn)代化。

初中物理實驗數(shù)字化的應(yīng)用，能使學(xué)生提早接觸、熟悉和使用數(shù)字化實驗設(shè)備，拉近與生活的距離，與時代發(fā)展相適應(yīng)。教師利用數(shù)字化手段來進行物理實驗，可以最大限度的改變傳統(tǒng)的獲取知識的方法，提高教學(xué)效率。也可以用數(shù)字化實驗手段創(chuàng)設(shè)新的教學(xué)情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，對周圍新生事物充滿關(guān)心的激情，促進學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。數(shù)字化物理實驗教學(xué)的應(yīng)用使初中物理教學(xué)能夠更進一步，教有所長，學(xué)有所樂。