初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)

煙臺(tái)第十一中學(xué) 李 鑫

數(shù)字化技術(shù)的引入使物理教學(xué)發(fā)生了深刻的變化，在物理課堂中應(yīng)用信息技術(shù)能夠使學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行清晰的觀察，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。將信息技術(shù)合理、適時(shí)地引入到物理理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，能夠最大限度地挖掘信息技術(shù)的教學(xué)效果。信息技術(shù)在物理教學(xué)中的應(yīng)用，不僅可以提高課堂教學(xué)效率，還有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升創(chuàng)造性思維。數(shù)字化技術(shù)不僅改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，對(duì)教學(xué)方法的改進(jìn)與提升也具有重要意義。

一、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)意義

數(shù)字化技術(shù)本身就具有對(duì)多媒體信息進(jìn)行處理的功能，這些多媒體信息包含圖、文、聲、像等。數(shù)字化技術(shù)與多媒體信息相融合，有助于對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行生動(dòng)的表達(dá)，從而為學(xué)生創(chuàng)建更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

中學(xué)生不管是認(rèn)知水平，還是思維水平，都不夠成熟，再加上物理學(xué)科抽象復(fù)雜，導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)知難度增加，致使物理成為教學(xué)難點(diǎn)。而數(shù)字化技術(shù)的表達(dá)方式更為形象，更為直觀，可以將較為抽象的事物具體化。另外信息技術(shù)可以動(dòng)態(tài)地表現(xiàn)復(fù)雜的物理變化過(guò)程，方便學(xué)生進(jìn)行觀察，幫助學(xué)生掌握物理規(guī)律的變化特點(diǎn)，有效突破教學(xué)難點(diǎn)。

在物理教學(xué)過(guò)程中，仿真技術(shù)的應(yīng)用既是對(duì)物理現(xiàn)象的模擬，也是對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中物理現(xiàn)象的再現(xiàn)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，學(xué)生借助仿真物理實(shí)驗(yàn)室和幾何畫(huà)板，模擬各類實(shí)驗(yàn)情形，可以初步實(shí)現(xiàn)對(duì)物理過(guò)程及物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，減少了在實(shí)際操作過(guò)程中的盲目性。數(shù)字化技術(shù)特有的仿真模擬功能可以有效輔助物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程，顯著提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作水平。

對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析能力是綜合能力中較為重要的一部分。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，經(jīng)常會(huì)應(yīng)用到圖象或者表格，相對(duì)圖象來(lái)說(shuō)，表格對(duì)數(shù)據(jù)的表達(dá)更為直觀、形象。在進(jìn)行物理教學(xué)的過(guò)程中，不管是教材，還是教師，通常都要求學(xué)生應(yīng)用表格對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和處理。對(duì)于初中學(xué)生來(lái)說(shuō)，憑借圖象對(duì)數(shù)據(jù)處理有一定的難度，但是借助數(shù)字化技術(shù)可以很輕松地對(duì)圖象或數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和處理。數(shù)字化技術(shù)的核心是網(wǎng)絡(luò)以及多媒體，其在物理教學(xué)中的應(yīng)用不單單可以作為教師的教學(xué)工具，更可以成為學(xué)生學(xué)習(xí)的工具，激發(fā)學(xué)生對(duì)事物的探知欲望。在物理教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能夠有效挖掘傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)和潛力，使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)錦上添花。

因此，在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)室過(guò)程中，必須以數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為重點(diǎn)，讓初中物理實(shí)驗(yàn)室向著數(shù)字化方向發(fā)展，促進(jìn)素質(zhì)教育的順利開(kāi)展。

二、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的案例分析

（一）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在大氣壓強(qiáng)教學(xué)中的應(yīng)用

“大氣壓強(qiáng)”是初中物理教學(xué)的一個(gè)重、難點(diǎn)內(nèi)容，不僅要學(xué)生掌握好理論知識(shí)，還需要學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)大氣壓值進(jìn)行估測(cè)，充分感受到大氣壓的客觀存在。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：塑料掛鉤吸盤蘸水后放置于光滑的平板上，將吸盤與平板之間的空氣擠出，用彈簧測(cè)力計(jì)將掛鉤緩慢向上拉，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，托盤會(huì)脫離平板，這時(shí)對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù)，所得出的結(jié)果即為大氣對(duì)吸盤的壓力。在得到結(jié)果后，可以對(duì)吸盤與平板之間的接觸面進(jìn)行測(cè)量，從而可以通過(guò)相關(guān)公式來(lái)計(jì)算出大氣壓的數(shù)值。在這個(gè)過(guò)程中，彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)存在一定的誤差，造成誤差的主要原因是實(shí)驗(yàn)過(guò)程的拉力不穩(wěn)定，對(duì)于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生了影響，尤其是拉脫瞬間數(shù)據(jù)不易讀取。此外，任何實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x器都有限定量程，彈簧測(cè)力計(jì)同樣如此，有時(shí)所使用的彈簧測(cè)力計(jì)并不符合實(shí)驗(yàn)要求，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，所以對(duì)于此實(shí)驗(yàn)通常只要求學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)方法。有條件的學(xué)?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和儀器進(jìn)行改進(jìn)，用力傳感器替換彈簧測(cè)力計(jì)，使測(cè)量數(shù)據(jù)更為精確，讓整個(gè)實(shí)驗(yàn)更加直觀，更有利于學(xué)生對(duì)大氣壓強(qiáng)值知識(shí)點(diǎn)的掌握。

（二）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在電磁鐵磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

為了能夠讓學(xué)生對(duì)無(wú)法用肉眼觀察到的物理現(xiàn)象進(jìn)行深入了解，可以發(fā)揮數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，以此讓物理實(shí)驗(yàn)更加直觀、形象。比如在探究電磁鐵的磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以憑借磁感應(yīng)傳感器對(duì)磁場(chǎng)周圍的變化進(jìn)行觀察。通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)方法，能夠讓學(xué)生直觀地對(duì)肉眼無(wú)法觀察到的磁場(chǎng)變化進(jìn)行觀察。又比如在對(duì)小燈泡電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量的過(guò)程中，憑借數(shù)字化教學(xué)方式，小燈泡電阻的變化曲線可以在計(jì)算機(jī)上直接呈現(xiàn)，更便于學(xué)生進(jìn)行觀察。在物理教學(xué)過(guò)程中，傳感器的引入可以將物理現(xiàn)象通過(guò)圖表進(jìn)行顯現(xiàn)，提升了學(xué)生的觀察能力，同時(shí)也可以利用所形成的實(shí)驗(yàn)圖表來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的分析能力。教師在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，無(wú)須對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，學(xué)生可以自行通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)得出精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，促進(jìn)學(xué)生物理認(rèn)知能力的提高。

總之，數(shù)字化技術(shù)的引入，使初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在模式以及觀念上產(chǎn)生了深刻的變化，為開(kāi)展信息化條件下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)打下了基礎(chǔ)。我們要充分認(rèn)識(shí)數(shù)字化技術(shù)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)的革命性影響，發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展好實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中不斷研究，探索一條促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的新路子。