周敦瑞

【摘要】由于受到應(yīng)試教育理念的影響，傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)的整體重視程度并不是很高，現(xiàn)有的教學(xué)模式更多的是為了應(yīng)付考試，根本沒有通過物理實驗幫助學(xué)生培養(yǎng)良好的思維模式。文章對傳統(tǒng)物理實驗特點展開了分析，并在此基礎(chǔ)上對數(shù)字化在物理實驗教學(xué)中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，為中學(xué)生的物理學(xué)習(xí)水平提升提供了保證。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化;中學(xué)物理實驗;應(yīng)用對策

【基金項目】本文為周寧縣中學(xué)教育科學(xué)研究2019年度課題“結(jié)合信息化技術(shù)對中學(xué)生物理學(xué)科探究能力培養(yǎng)的研究”（項目編號：ZN2019013）階段性成果。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，越來越多的新型技術(shù)手段被廣泛應(yīng)用在各領(lǐng)域中，科技已經(jīng)逐漸成為各領(lǐng)域發(fā)展中非常重要的組成部分之一?，F(xiàn)如今我國已經(jīng)全面進(jìn)入數(shù)字化、信息化時代，各種不同類型先進(jìn)的技術(shù)手段在很多領(lǐng)域得到合理應(yīng)用，尤其是在教學(xué)中可以實現(xiàn)改革、創(chuàng)新，以滿足學(xué)生日常學(xué)習(xí)的個性化需求。

在初中物理實驗教學(xué)中，由于實驗教學(xué)一直以來都是物理學(xué)科中必不可少的重要組成部分，所以必須要引起足夠的關(guān)注和重視。教師在保證實現(xiàn)中學(xué)物理實驗教學(xué)數(shù)字化的同時，可以對物理實驗教學(xué)模式進(jìn)行適當(dāng)轉(zhuǎn)變，節(jié)省人力、物力與時間。這樣有利于打破傳統(tǒng)物理實驗?zāi)Ｊ降木窒蓿饾u邁入到全新的實驗?zāi)Ｊ疆?dāng)中，提高中學(xué)物理實驗教學(xué)的整體水平。

一、傳統(tǒng)中學(xué)物理實驗教學(xué)的特點

現(xiàn)如今，我國已經(jīng)全面進(jìn)入信息化、數(shù)字化時代，各種不同類型的先進(jìn)技術(shù)手段在很多領(lǐng)域都可以得到科學(xué)合理的引進(jìn)和利用，尤其是在教學(xué)領(lǐng)域更是如此。在日常教學(xué)中，信息化技術(shù)、信息化背景下的各種不同類型的教學(xué)資源等，對整個中學(xué)物理實驗教學(xué)活動的開展具有非常重要的作用。尤其是在當(dāng)前新課程標(biāo)準(zhǔn)改革不斷深入的背景下，越來越多的教學(xué)手段在實踐中可以得到合理的應(yīng)用。

物理實驗一直以來都是物理學(xué)科中非常重要的一部分，具有不可替代的作用，與理論教學(xué)之間是相輔相成的關(guān)系。物理實驗的重要性越來越突出，尤其是當(dāng)前我國物理教學(xué)逐漸朝著數(shù)字化的方向發(fā)展，數(shù)字化實驗在物理實驗中的占比相對較大。各種不同類型的實驗內(nèi)容在某種程度上都是以最基本的物理知識作為基礎(chǔ)的。通過對諸多物理實驗進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，很多物理實驗基本上都是選擇比較常見的幾種設(shè)備類型，比如酒精燈、溫度計、砝碼等[1]。這些傳統(tǒng)物理實驗工具使用時間比較長，在日常生活中可以找到替代品，無形當(dāng)中有利于培養(yǎng)學(xué)生對物理實驗的興趣。教師在開展中學(xué)物理實驗教學(xué)活動時，必須要引導(dǎo)學(xué)生動用自己的大腦，對其中涉及的不同類型的數(shù)據(jù)信息等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的記錄和分析，實現(xiàn)對各類信息的歸納和總結(jié)。在傳統(tǒng)物理實驗中使用實驗設(shè)備時，操作較繁瑣，很有可能會直接影響到實驗速度，也會對實驗數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度會造成一定的影響。

二、數(shù)字化在中學(xué)物理實驗中的具體應(yīng)用

（一）數(shù)字化在“定量化”實驗中的應(yīng)用

由于物理實驗具有一定的抽象性、復(fù)雜性等特征，所以學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中難免會遇到各種不同類型的問題，很難實現(xiàn)理論與實踐的有效結(jié)合。部分教師的思想觀念還停留在傳統(tǒng)理念的背景下，對于物理實驗教學(xué)的整體重視程度普遍比較低。在這種形勢下，要想實現(xiàn)物理實驗教學(xué)合理、有序地開展，就必須要將數(shù)字化合理地應(yīng)用其中，實現(xiàn)中學(xué)物理實驗教學(xué)活動的有序開展[2]。在物理學(xué)科日常教學(xué)中，通常情況下可以直接通過傳感器測量的各種不同類型的物理量，必須要經(jīng)過符合現(xiàn)實要求的采集器進(jìn)行妥善處理之后，才能夠直接變成對應(yīng)的計算機(jī)系統(tǒng)，這樣可以實現(xiàn)對各種不同類型信息數(shù)據(jù)的有效儲存、處理和分析。通過對各種不同類型數(shù)據(jù)的檢測和分析，可以實現(xiàn)有效地采集、整合和利用，所有的流程基本上都是在系統(tǒng)的內(nèi)部完成，最大限度避免傳統(tǒng)實驗儀器在使用時受到人為因素的影響而導(dǎo)致最終的測量結(jié)果存在嚴(yán)重的偏差問題，影響到整個實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性、有效性。

比如，在電壓測量實驗中，可以直接將測量結(jié)果精準(zhǔn)到0.01V，而光電門的計時可以保證最終結(jié)果精準(zhǔn)到0.1ms，兩者之間存在的誤差問題在經(jīng)過詳細(xì)的對比分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計之后，發(fā)現(xiàn)誤差控制在1%之內(nèi)。對于中學(xué)物理實驗而言，能夠達(dá)到這種精準(zhǔn)度已經(jīng)非常高。

比如在壓強(qiáng)的傳感實驗中，通常情況下都是直接利用工業(yè)級壓敏器件進(jìn)行實驗分析。在經(jīng)數(shù)據(jù)對比分析之后，最終得出的結(jié)果就是傳感器的量程控制在0至300kPa的范圍之內(nèi)，整個測量的分度已經(jīng)達(dá)到了0.1kPa，可以將實驗中的壓強(qiáng)整體變化形勢真實地反映出來。對數(shù)據(jù)處理軟件涉及的各種不同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時，通常情況下可以直接將同一實驗數(shù)據(jù)直接利用數(shù)字化的指針或者示波器等不同類型的方式，將最終的結(jié)果全部都真實地展示出來，這樣才能夠最大限度保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性[3]。

在對熔化與凝固條件實驗的具體操作中，要結(jié)合現(xiàn)實要求，積極采取有針對性的措施，對實驗室的玻璃棒溫度計進(jìn)行合理的選擇和利用，從而實現(xiàn)對溫度的準(zhǔn)確測量。在測量實驗中，可以對水浴法加熱措施進(jìn)行合理的應(yīng)用，但是不可避免的是整個實驗中仍然存在很多缺點。比如溫度計的液泡體積相對比較大，尤其是在石蠟等材質(zhì)的試管當(dāng)中，如果無法處于中心位置，很容易就會直接靠近整個試管的邊緣位置處，那么此時實際溫度與海波溫度值相比要更高一些。在海波的整個熔化中，測量溫度與海波熔點相比，要更高一些。此時，更為嚴(yán)重的情況就是溫度一直在持續(xù)上升，這樣很容易對學(xué)生造成錯誤的引導(dǎo)。通常情況下在完成實驗之后，海波與石蠟會與溫度計全部都直接凝固在對應(yīng)的試管當(dāng)中，這樣很容易就會導(dǎo)致溫度計出現(xiàn)斷裂等問題。在下次實驗時，一旦與試管部分的固體距離較近，很有可能由于熔化吸熱等諸多因素的影響，導(dǎo)致其自身固體體內(nèi)的溫度較低。

（二）數(shù)字化在課堂物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用

物理實驗教學(xué)內(nèi)容比較豐富，涉及的影響因素也比較多，各種不同類型的教學(xué)內(nèi)容太過于復(fù)雜、抽象，很多知識點的連接性非常強(qiáng)，對學(xué)生的物理思維、思考方式、基礎(chǔ)知識等的要求普遍比較高。久而久之，學(xué)生對于物理實驗教學(xué)的重視程度就會越來越低[4]。針對這一現(xiàn)象，教師要對傳統(tǒng)教學(xué)理念與教學(xué)模式進(jìn)行適當(dāng)?shù)母母铩?chuàng)新，以滿足新時期背景下學(xué)生日常學(xué)習(xí)的基本要求。

比如在“探究作用力與反作用力關(guān)系”這節(jié)物理實驗教學(xué)中，在傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)理念的影響下，教師普遍會直接用彈簧秤為學(xué)生進(jìn)行一系列的演示，引導(dǎo)學(xué)生直接對彈簧秤的兩端進(jìn)行拉扯，拉扯中必須要保證與地面保持平行的橫向拉扯狀態(tài)。教師也可以直接利用兩個大小完全一樣的小推車對彈簧稱的兩端進(jìn)行拉扯。這樣做的目的是對力的大小、關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)的探究，還可以從中了解作用力與反作用力的基本關(guān)系和方向。由于這種實驗方法在實際應(yīng)用時，主要是通過人力來進(jìn)行拉扯，所以很難對兩端的力量進(jìn)行均衡控制，無法保證兩端的力具有相同性特征。同時，彈簧秤本身具有一定的重量，彈簧秤當(dāng)中的各個零部件在整個拉扯中難免會受到不同程度的摩擦影響等。受到這些因素的影響，物理實驗的最終結(jié)果無法得到有效保證，得到的數(shù)據(jù)很難確定是否具有可靠性、準(zhǔn)確性。

針對這一現(xiàn)象，在物理實驗教學(xué)中，教師可以直接采用數(shù)字化的實驗教學(xué)方法來進(jìn)行驗證和分析。在數(shù)字化實驗教學(xué)活動的具體開展中，可以直接用兩個力傳感器在物體兩端進(jìn)行拉扯。首先，在靜止的狀態(tài)下對物體兩端進(jìn)行拉扯，對靜止物體在力的作用下的具體變動情況進(jìn)行分析，得出最終的結(jié)論。通過對傳感器的合理應(yīng)用，可以直接觀察在力的作用下物體具體變化情況。然后對運動中的物體在力的作用下的狀態(tài)進(jìn)行觀察。由此可以看出，傳感器在中學(xué)物理實驗教學(xué)中的合理應(yīng)用，不僅可以直接根據(jù)物體變動信息進(jìn)行力的作用力等相關(guān)知識的探究和深入分析，而且可以看作數(shù)字化實驗的一部分，對中學(xué)物理實驗教學(xué)的數(shù)字化發(fā)展具有實質(zhì)性意義。

三、結(jié)語

在具體開展中學(xué)物理實驗教學(xué)活動過程中，為了盡量減少各種資源的投入，必須要結(jié)合新時期背景下的整體發(fā)展形勢，與先進(jìn)的思想觀念等進(jìn)行有效結(jié)合，對傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化。這樣不僅有利于為學(xué)生營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，而且可以最大限度提升物理教學(xué)的整體質(zhì)量和水平，滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求，保證物理實驗數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。

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