浅谈初中物理数字化实验教学

    赵小峰

    一、数字化实验教学发展现状

    数字化实验教学是在2000-2010年课程教育改革中提出的，主要强调的是中学教学在具备科学性的同时，要将科学与生活相结合，打造数字化实验教学.物理需要学生观察现象、探究规律、揭示本质，这也就是意味着学生首先要把握好对现象的理解.然而一些生活中的现象很难在课堂上呈现，因而教师需要借助一些多媒体进行教学展示.但由于学生得不到直观的文字感受，所以这些展示还是不够生动形象.

    将数字化实验引入现代物理课堂中，可以把对应的物理变化更加直观明了地呈现在学生面前，帮助学生理解现象的变化，从而调动学生的兴趣，为接下来的学习做好铺垫.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，以供学生们参考学习.二、数字化实验教学利弊

    1.数字化实验不能替代传统实验.

    由于设备的价格限制，数字化实验不能在学生中间广泛开展，因而它就不利于学生动手操作能力的培养.学生在传统实验中经过主动操作，反复练习可以强化手眼结合的能力，而数字化实验只能培养学生观察总结能力.但这并不意味着我们的教学不需要数字化实验，因为我们的教学中并不是每一个实验都有明显的现象，对于做不出或者做不好的实验我们就可以使用数字化实验进行教学.

    2.数字化实验并不只是传感器实验.

    提到数字化实验，大家的第一反应往往是利用压力、温度、位移等不同类型的传感器进行实验.然而，数字化实验实际上是要以真实的实验为基础，通过计算机进行展示，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达不到的环境，比如太空实验.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.不过在实际教学中往往是结合这三种数字化形式，相辅相成，从而呈现出更加丰富，更加具有趣味性的课堂.

    3.过多地依赖数字化实验教学可能导致学生跟不上.

    现代教育课堂逐渐引入了数字化教学，很多教师就会过多地使用数字化教学，这就容易导致上课时讲课速度过快，講课内容增多，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门课，甚至对这个教师产生抵触心理.

    不过总体来说数字化实验教学的利大于弊，它解决了很多传统教学的弊端，但是对于我教师来说要合理使用.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，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，但是对于它们在加热时温度是如何变化的，我们不好理解.我们一起来进行一个探究实验，通过实验来看冰熔化以及石蜡熔化过程的温度变化.首先请一位同学，帮我进行实验操作. （学生插入传感器，打开计算机软件，点燃酒精灯）

    教师：通过之前的学习我们知道冰是晶体，熔化过程中，它的温度如何变化呢？

    学生：先不变后升高.

    教师：我们来验证一下到底是不是这种情况.（通过计算机调出图像）

    学生：第一段零点是指冰水混合物，第二段液体水的温度逐渐升高.

    教师：通过之前的学习我们还知道石蜡是非晶体，融化过程中，它的温度如何变化呢？

    学生：一直升高.

    教师：我们再来验证一下到底是不是这种情况.（操作如上）

    学生：石蜡在由固体变为液体的过程中温度一直升高.

    通过这个数字化实验，学生对晶体与非晶体在物理性质上的差异有了更深层次的理解.

    数字化实验教学是在教育改革的大背景下产生的，它符合现代教育的新发展.但是，教师在使用时应注意避免过多依赖数字化实验教学，要将其与传统实验教学相结合，充分利用仿真实验和多媒体展示实验，这样才能提高教学效率.