浅谈初中物理数字化实验教学

    赵小峰

    为保证学生在课堂上进行有效学习，现代的物理教学模式也更加多样化.数字化教学模式的出现更加符合学生的猎奇心理，能够充分调动学生的求知欲，使他们自觉主动地参与到课堂中，从而有效提高课堂教学效率.

    一、数字化教学的发展背景

    中学物理课堂上需要学生观察现象、探究规律、揭示本质，这也就意味着学生首先要把握好对现象的理解.现代物理课堂教学引入了数字化实验，将对应的物理变化更加直观明了地呈现在学生面前，使学生能够理解现象的变化，从而进一步探究现象的原因.数字化教学最大的特点在于它不仅仅可以直观地呈现物理规律，方便学生理解，帮助学生分析，还可以帮助学生通过已有的知识储备去深化师生以及生生之间的交流.

    数字化实验教学是在2000-2010年课程教育改革中提出的，主要强调我们中学物理教学要具有科学性，同时要将科学学习与生活相结合，将现代信息技术与传感技术相结合，从而形成数字化实验教学.在这种教学模式下，最重要的是使用不同类别的传感器，将不同类型的物理量编辑成电压信号，传送到计算机上，再经过设置好的实验软件进行编辑，最终绘制成图像，以供学生参考学习.

    二、数字化实验教学使用策略

    1.数字化实验完善传统实验.

    在传统实验中学生是经过主动操作、反复练习从而强化手眼结合、观察总结的能力.但在实际操作过程中却有一些弊端，比如学生会因为忙于进行实验操作，忽略一些关键的实验现象，或者有些实验现象并不是很明显，甚至部分实验由于具有一定的局限性或危险性，并不适合直接在实验室进行.数字化实验正好可以弥补传统实验的这些弊端.教师可以利用数字化实验开展探究学习，发掘在传统实验中发现不了的现象，在不同的条件下分别进行实验，并对不同实验结果进行分析比较.

    2.数字化实验并不只是传感器实验.

    提到数字化实验，大家往往第一反应是利用压力、温度、位移等不同类型的传感器进行实验.然而数字化实验实际上要以真实的实验为基础通过计算机进行展示，其包括实景仿真实验、传感器实验以及多媒体展示实验.实景仿真实验往往被利用在实际上达不到的环境，比如进行太空实验，就可以抽真空模拟失重环境;而传感器实验因为其直观性更强，操作简便，往往被利用在探究实验上;多媒体实验经常以动画视频的形式呈现，可以节约大量的教学时间，提高教学效率.不过在实际教学中这三种数字化形式往往是结合使用，三者相輔相成从而呈现出更加丰富、更加具有趣味性的课堂.

    3.数字化实验教学只是课堂教学的辅助.

    数字化教学虽有诸多益处，但若教师过多地使用数字化教学，就会导致上课讲课速度变快，讲课内容也增加，从而使一些学生在课堂上跟不上教师的节奏，长此以往会导致学生对这个课，甚至对这个教师产生抵触心理.过多地使用数字化教学还会导致学生主动思考的时间减少，使教师和学生的地位颠倒，从而违背了我们教学的双边性原则.

    三、数字化实验教学应用——以探究物质温度变化为例

    教学设备：温度传感器、酒精灯、温度计、铁架台、冰、石蜡、大烧杯、数据收集器、计算器等.

    设备连接（课前准备）：将烧杯、酒精灯、石棉网固定在铁架台上，并将温度感应器放入到装有不同物质的烧杯中，再将感应器与收集器、计算机依次相连.

    教学过程：

    教师：同学们，我们已经学习了晶体与非晶体的不同点，但是它们在加热时到底温度是如何变化的，我们不好理解，那我们一起来进行一个探究实验，我们通过实验来看冰熔化以及石蜡熔化过程的温度变化.

    教师：通过之前学习我们知道冰是晶体，它的温度如何变化呢？

    学生：先不变后升高.

    教师：那我们来验证一下到底是不是这种情况，（通过计算机来调出图像）请同学们来分析图像每一段的含义.

    学生：第一段零点是指冰水混合物，第二段液体水温度逐渐升高.

    教师：通过之前学习我们还知道石蜡是非晶体，它的温度如何变化呢？？

    学生：一直升高.

    教师：那我们再来验证一下到底是不是这种情况，操作如上，最后通过计算机来调出图像，请同学们来分析含义.

    学生：石蜡在由固体变为液体的过程温度一直升高.

    通过数字化实验，学生更好地理解了晶体与非晶体物理性质的差异，从而更积极地投入学习.