袁靜

【摘 要】數(shù)字化實驗系統(tǒng)是新型實驗系統(tǒng)，隨著國家新課改的深入，數(shù)字化物理實驗已經(jīng)在初中教學進行普及。利用數(shù)字化實驗器材，以傳感器和計算機為基礎(chǔ)，并且與傳統(tǒng)實驗器械相結(jié)合，達到彌補傳統(tǒng)物理實驗中存在的儀器弊端。在此基礎(chǔ)上，支持了教學的信息技術(shù)與物理的全面整合。根據(jù)初中物理教學現(xiàn)狀和態(tài)度，本文展開對數(shù)字化實驗在其運用的分析和研究。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化;初中物理;措施

學習物理學科離不開學生動手操作的物理實驗，實驗?zāi)軌驇椭鷮W生理解物理概念以及掌握物理規(guī)律，根據(jù)傳統(tǒng)實驗中出現(xiàn)的問題，數(shù)字化實驗器材對其進行彌補和改進，使實驗測量數(shù)據(jù)更為精確，實時記錄實驗數(shù)據(jù)并分析處理。相比于傳統(tǒng)實驗，數(shù)字化物理實驗在探索物理實驗規(guī)律方面有著更大的優(yōu)勢。數(shù)字化實驗軟件，完成教材中的演示實驗和學生實驗。

一、初中物理實驗的現(xiàn)狀和問題

目前初中物理實驗教學過程中，教師不應(yīng)該只重視物理知識的灌輸。在傳統(tǒng)物理教學中，教師缺少對實驗教學的重視，缺少對實驗的反思和師生互動。大部分教師在物理實驗課中通常將教學目標實驗操作過程和結(jié)果通通都告訴學生，實驗全部由教師自己完成，學生得到的動手做的時間很少，失去了做物理實驗的很多機會。物理實驗只停留于看視頻或看教師實驗的表面，無法對實驗深入。即使課堂時間和教學計劃，允許學生自己動手做實驗，但是如果教師課前沒有做足準備，課堂出現(xiàn)的問題，因為沒有預(yù)想和準備，導(dǎo)致教學環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤，教學效率下降。因為僅是教師的演示實驗，會造成學生缺乏物理知識探索的主動性，影響學生動手能力，對物理實驗沒有足夠的興趣，無法對實驗進行深入的探究，所以課堂教學自然就降低效率。利用好每一次的實驗，努力營造積極和愉悅的教學氛圍。教師授課要突出學生學習的主體地位，基于實現(xiàn)全體學生的全面發(fā)展。

二、數(shù)字化實驗運用到初中物理教學中的措施

（一）利用數(shù)字化實驗，實現(xiàn)系統(tǒng)探究

初中物理學科中，聲波物理屬于物理知識中比較抽象部分，學生很難理解聲波，只是教師口述知識是不夠的，學生對聲波的理解不深刻。一定的實驗基礎(chǔ)，讓學生記住聲波，理解聲音的特性。在從前實驗沒有配備數(shù)字化實驗的設(shè)備條件下，使一部分教師在設(shè)計本章節(jié)的教學，沒有機會給予學生實驗機會，直接忽略實驗部分的教學設(shè)計。需要教師對數(shù)字化有正確的理解，學習新技術(shù)。教學需要從實驗教學的設(shè)計與分析開始進行，對教學設(shè)計有一個合適和科學的安排，從而提高學生的物理實驗水平。首先，教師應(yīng)該明確實驗的結(jié)果和教學能夠達到的效果和目的，學生需要哪些方面的物理知識得到提高，增加學生對聲音的感悟。其中，教師利用數(shù)字化物理實驗和教學進行配合，注意實驗步驟，以及實驗過程的規(guī)范性。先選擇正確的實驗器材，課前自身先進行實驗，并對實驗過程充分掌握和了解，設(shè)想學生問題，以及突發(fā)狀況下的解決辦法，對實驗過程仔細記錄，并熟記。實驗器材的合理分配，設(shè)備不夠時，學生自主分組，兩人一組再進行實驗操作。在設(shè)備充足情況下，每位學生都配備設(shè)備后，教師幫助學生將聲波傳感器與數(shù)據(jù)采集器進行統(tǒng)一連接，學生檢查是否已經(jīng)連接，檢查完畢后，學生將手持分析儀，將相對應(yīng)的實驗?zāi)０宕蜷_，在完成正在實驗前的步驟后，保障接下來系統(tǒng)的聲波實驗。學生在實驗過程中，聲波傳感器接收到的信號波，借助計算機進行準確的圖形描繪，邊核對邊跟進實驗，學生配合電腦繪制圖邊實驗，最后得到科學有效的振動波圖，利用數(shù)據(jù)化保障了實驗數(shù)據(jù)的準確性。學生在進行聲波實驗時，感受到物理實驗的樂趣，通過自己努力得出正確結(jié)果，最終獲得成就感。其次，探究過程也是數(shù)字化實驗系統(tǒng)物理實驗中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教師通過舉例動物的聲波，利用信息化在多媒體播放對測試海豚或者蝙蝠的聲波的實驗。

學生回到自己的實驗操作過程，繼續(xù)使用采集器采集，使傳感器里將接收到不同響度的聲音，并對電腦繪制出的聲波圖的振幅進行觀察，學生提出問題，思考影響聲音的因素有哪些。對物理結(jié)果進行探究和挖掘。實驗操作完成后，學生整理設(shè)備，避免設(shè)備的損壞。對數(shù)字化實驗系統(tǒng)的實驗優(yōu)點進行分析，利用數(shù)學化設(shè)備在物理實驗教學中，能夠直觀地將聲音的特點與性質(zhì)反映出來，而不是通過教師口中的詞語體會。突破了傳統(tǒng)設(shè)備的局限，通過數(shù)字傳感器將聲音變成可視化，將無形的現(xiàn)象變有形。給予學生充分的自由與選擇的權(quán)利，使聲音記錄測量方法簡單化，但豐富了聲音實驗的內(nèi)容。表現(xiàn)物理實驗的多種現(xiàn)象。實驗通過引入傳感器得到了事半功倍的作用，激發(fā)了學生的學習興趣，人為本的教學理念，更強化了用數(shù)學分析物理問題的意識，動手操作物理實驗，讓學生養(yǎng)成一種研究問題通過現(xiàn)象、數(shù)據(jù)和圖像獲得結(jié)論的科學習慣。

（二）利用數(shù)字化實驗，提高學生物理興趣

教師能夠善于發(fā)現(xiàn)和探索生活事物，豐富知識面，對物理知識的拓展。教師對自身素質(zhì)的要求高低，將完全的體現(xiàn)在教學中。培養(yǎng)學生科學研究問題的理性思維的習慣，在初中物理的教學過程中，教材不能完全舍棄，實踐和教材整合，并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)實驗來創(chuàng)建教學情景，讓學生對物理感興趣。學生通過不斷地思考探索、動手實踐并深入分析，自主獲取更多的知識，達到學生內(nèi)化和知識的提升。教學質(zhì)量的提升離不開教師的教學方式的改變。例如教師可以靈活地運用多媒體軟件，在教學《光的折射》利用信息技術(shù)，下載虛擬三棱鏡，視頻里有人拿著三棱鏡，三棱鏡被一道陽光穿過，并且投在了另一面白墻上。物理現(xiàn)象展示出了七種不同顏色的色光，學生會對景象表示感嘆。光的色散實驗，不同顏色的光線折射角度也不一樣。通過小實驗向同學們展示了光的色散，幫助理解抽象的知識，能夠吸引學生們的注意力，增加他們對光方面知識的渴求。還可以借助課堂討論，將知識拓展，培養(yǎng)學生仔細觀察的能力。例如在教學《壓強和浮力》章節(jié)中，教師應(yīng)該利用豐富的互聯(lián)網(wǎng)教學資源，適當?shù)匕研迈r、有趣的日常生活事件運用到教學視頻里，或者身邊出現(xiàn)的問題。比如，為什么在家里用高壓鍋可以使食物變熟，但是在高原地帶的人們，為什么用高壓鍋就煮不熟呢？如果在其他海拔地區(qū)又會發(fā)生什么呢？利用網(wǎng)絡(luò)資源共享和學生收集資料中獲得更廣泛的知識特點。增加了物理課堂色彩，也讓學生充滿好奇心，同學們更積極、主動地參與到課堂學習中。教師運用幽默的語言適當調(diào)節(jié)課堂氣氛，同時利用互聯(lián)網(wǎng)教學資源內(nèi)容豐富且多樣的特點，為學生營造一個良好的學習氛圍?？梢院颓榫敖Y(jié)合帶領(lǐng)學生們進入教學，這樣可以使學生不斷思考，還能夠讓學生們更加容易接受新知識的同時，也鞏固壓強的基礎(chǔ)，提高學生學習的課堂效率。

（三）利用數(shù)字化設(shè)備，提升教學效率

物理教學包含大量數(shù)據(jù)的物理規(guī)律，可是傳統(tǒng)實驗無法對繁瑣的數(shù)據(jù)進行有效的處理，對教學和學生學習造成困擾。使物理教學實驗中，存在大量數(shù)據(jù)的物理實驗得不到詳細的研究，但是物理實驗離開了大量的數(shù)據(jù)很難證明數(shù)據(jù)的科學性和規(guī)律，由此得到的結(jié)論難確定是否有偏差，為學生節(jié)約了時間，無需學生再去處理和采集數(shù)據(jù)。留下更多的時間讓學生對物理數(shù)據(jù)進行深入探究，有規(guī)律且更具科學性。根據(jù)教師經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，學生對摩擦力方面的理解都有一定的困難，尤其是靜摩擦力方面的問題。如果學生使用的是傳統(tǒng)實驗的測量工具，通常使用彈簧測力計，學生還需要解讀彈簧測力計的使用說明，由于設(shè)備的陳舊，部分零件甚至看不清楚，學生操作滑塊時，變速運動產(chǎn)生的示數(shù)總是不穩(wěn)定，學生徒增煩惱，甚至使學生無法讀數(shù)據(jù)，學生自信心受到打擊。傳統(tǒng)設(shè)備通常情況下，學生實驗時，將木塊放在較為粗糙的器材接觸面上，實驗過程的數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大差異的現(xiàn)象比較普遍。

由于教材上的實驗設(shè)計存在缺陷，往往按照教材進行教學是不夠的，教師執(zhí)行教學時有困難，學生的疑問無法解釋。對此教師應(yīng)該指導(dǎo)學生使用力傳感器進行測量，通過數(shù)學化實時顯示數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)投放在白色大屏幕，學生將猜測得到解答，幫助學生理解概念。教師指導(dǎo)學生完成實驗過程：先將傳感器接入數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)傳入完成后，調(diào)整傳感器，點擊窗口，學生再將木塊放置在斜面板上或者再加配重塊。教師在實驗過程中，只告訴學生實驗?zāi)康模荒芡嘎镀渲薪Y(jié)果和過多的具體操作步驟，可以在學生實驗過程中適當?shù)奶嵝选Ｓ眉毨K連接測鉤，在拉動之前與木塊保持水平方向的擺放，學生慢慢的拉動，拉動過程學生有一顆平常心，精神集中，待木塊開始運動后便馬上停止拉動。在點擊停止鍵后，學生參照課文，分析原有數(shù)據(jù)再仔細觀察數(shù)據(jù)的不同，學會分辨不同。找出代表靜摩擦力部分，及靜摩擦力的部分。根據(jù)實驗結(jié)果，教師引導(dǎo)學生分析理解。學生在數(shù)字化實驗，擁有的強大的軟件功能的處理和幫助下，使學生發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律更加容易，擴大了實驗內(nèi)容，以及學生對物理實驗探索的深度，學生的學習空間更大，激發(fā)學生的創(chuàng)造力，養(yǎng)成細膩的解題思維習慣。

三、結(jié)束語

總之，數(shù)字化給學生和教師帶來教學上的便利，需要教師適應(yīng)和接受，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，積極面對和理解信息技術(shù)與物理學科整合的內(nèi)涵。使教育資源配置不斷優(yōu)化，利用新手段對傳統(tǒng)實驗進行再次的挖掘，開發(fā)其中潛在的教學功能，與先進技術(shù)結(jié)合做好充分的研究，最大化的利用自身價

值。

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