應(yīng)用數(shù)字化平臺(tái)優(yōu)化高中物理課堂的實(shí)踐分析

摘 要：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是在現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展下孕育而生的教育界新生產(chǎn)物，是理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息技術(shù)的全面整合。它以傳感器為核心媒介，運(yùn)用實(shí)時(shí)測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析與智能控制等先進(jìn)技術(shù)輔助進(jìn)行便捷、直觀、高效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。對(duì)此平臺(tái)的合理運(yùn)用將有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)科探究效果與能力，而實(shí)現(xiàn)合理運(yùn)用的關(guān)鍵點(diǎn)則在于實(shí)驗(yàn)過(guò)程與數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的一體化、教學(xué)時(shí)間與學(xué)習(xí)空間的雙保障、學(xué)習(xí)工具與學(xué)習(xí)主體間的辨析三方面。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化平臺(tái)；高中物理教學(xué)；優(yōu)化

高中學(xué)生已經(jīng)具有了一定的數(shù)字化平臺(tái)操控能力與邏輯思維基礎(chǔ)，而將其利用于學(xué)科學(xué)習(xí)中，則是對(duì)學(xué)生學(xué)情、現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展主流與實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)的完美整合。但對(duì)任何一種現(xiàn)代產(chǎn)品的運(yùn)用皆應(yīng)與其投向的領(lǐng)域的具體情況相契合。下面，我便在對(duì)高中物理學(xué)科內(nèi)容與學(xué)段學(xué)情的考量基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)用數(shù)字化平臺(tái)優(yōu)化物理教學(xué)課堂的實(shí)踐問(wèn)題詳做闡述。

一、 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的一體化，方便深入

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)過(guò)程與數(shù)據(jù)分析這二者是相互獨(dú)立的，即利用教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，之后通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象手動(dòng)記錄數(shù)據(jù)、繪制圖像、得出結(jié)論。但數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)之下的二者是通過(guò)傳感器與編碼轉(zhuǎn)換一體結(jié)合與同時(shí)生成的，這不僅使得實(shí)驗(yàn)過(guò)程更加便捷，即時(shí)、準(zhǔn)確，形象化的數(shù)據(jù)與圖像呈現(xiàn)亦利于學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象與知識(shí)原理的深入把握。這是教師在利用其優(yōu)化課堂教學(xué)過(guò)程中應(yīng)加以側(cè)重的節(jié)點(diǎn)之一，即學(xué)習(xí)效果。

例如：在《牛頓第三定律》一節(jié)的教學(xué)中，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方式是通過(guò)兩個(gè)連接的彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行反方向的相互拉動(dòng)，以觀其指針刻度的改變，進(jìn)而得出數(shù)據(jù)與結(jié)論。但其在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，是采用兩個(gè)力傳感器的對(duì)拉，通過(guò)USB線將傳感器數(shù)據(jù)傳入電腦，同時(shí)軟件便以數(shù)字和曲線的方式顯示出力的數(shù)據(jù)與其大小變化曲線，且在其中可以進(jìn)行兩條曲線之間的擬合，以形象、精確、自動(dòng)一體化的模式促進(jìn)學(xué)生對(duì)牛頓第三定律的深入理解。再例如，在進(jìn)行《實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度》一節(jié)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的運(yùn)動(dòng)傳感器將物體運(yùn)動(dòng)位移、時(shí)間等轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，讓其經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算功能的處理，同步精準(zhǔn)地顯示出其運(yùn)動(dòng)速度的數(shù)據(jù)圖像變化規(guī)律，這樣便避免了運(yùn)用紙帶進(jìn)行打點(diǎn)計(jì)時(shí)的繁復(fù)性與誤差性，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生對(duì)小車(chē)運(yùn)動(dòng)狀況的細(xì)致深入理解。

二、 教學(xué)時(shí)間與學(xué)習(xí)空間的雙保障，高效獨(dú)立

在傳統(tǒng)需要人工記錄或計(jì)算的實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)面面俱到的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程對(duì)于有限緊張的課堂時(shí)間而言幾乎是妄談，這樣學(xué)生的理論與實(shí)踐能力均得不到一定提升，而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)則整合了教材與現(xiàn)代科技，省去了計(jì)算、整理等多種操作環(huán)節(jié)，將教師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)的效率提升了到了一個(gè)新的高度。且運(yùn)用多個(gè)獨(dú)立的終端為學(xué)生營(yíng)造出偌大的自由探究空間，使得學(xué)生自主合作式的新型學(xué)習(xí)模式擁有了廣闊的落實(shí)地。這是教師在利用其優(yōu)化課堂教學(xué)過(guò)程中應(yīng)加以側(cè)重的節(jié)點(diǎn)之二，即效率與自由的空間。

例如：在《摩擦力》一節(jié)的講解中，為讓學(xué)生正確認(rèn)識(shí)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力之間的大小關(guān)系，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行探究。在探究過(guò)程中，學(xué)生只需要在整體實(shí)驗(yàn)思路的指引下，進(jìn)行對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置和專(zhuān)用軟件的操作，如接通電源、點(diǎn)擊“開(kāi)始記錄”“停止記錄”等，在數(shù)字終端上便可以快速地顯示出摩擦力隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)與摩擦力—時(shí)間曲線，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題進(jìn)行直觀清晰的認(rèn)識(shí)。而避免了傳統(tǒng)的用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量時(shí)所需進(jìn)行的多次的數(shù)據(jù)記錄與人工比對(duì)，通過(guò)問(wèn)題與實(shí)驗(yàn)操作直奔結(jié)果，不僅對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行了有效鍛煉，同時(shí)大大節(jié)約了課堂時(shí)間，給學(xué)生與教師提供了更充裕的對(duì)深度知識(shí)的研究空間。除此之外，每個(gè)研究小組都配備有自己的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)終端，都可以利用其進(jìn)行組內(nèi)獨(dú)立的探究活動(dòng)，這使得學(xué)生具有了自由的學(xué)習(xí)空間，同時(shí)也使得各組學(xué)生的探究活動(dòng)可以同步展開(kāi)，節(jié)約教學(xué)時(shí)間的同時(shí)，形成熱烈良好的學(xué)習(xí)探究氛圍。

三、 學(xué)習(xí)工具與學(xué)習(xí)主體間的辨析，立足生本

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的出現(xiàn)詮釋了當(dāng)代科技在教育領(lǐng)域內(nèi)的重要作用，但任何事物都具有兩面性，新出現(xiàn)的事物亦不能全盤(pán)否定傳統(tǒng)事物的作用。有時(shí)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備反而能夠更好、更方便地達(dá)到理想的教學(xué)效果，而且學(xué)生是學(xué)習(xí)過(guò)程的主體，而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)只是一種學(xué)習(xí)工具和教學(xué)手段，是教學(xué)的載體，所以，要理性地認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)的目的，分辨“載體”和“主體”，恰當(dāng)?shù)亟Y(jié)合傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ脚c數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，而不單純地流于新潮與虛空的形式。這是教師在利用其優(yōu)化課堂教學(xué)過(guò)程中應(yīng)加以側(cè)重的節(jié)點(diǎn)之三，即生本。

例如：在《彈力》一節(jié)的教學(xué)中，需要讓學(xué)生掌握的內(nèi)容是對(duì)彈性形變的定性理解，而非細(xì)致的對(duì)所受力與物體變化情況的定量考察。所以這時(shí)通過(guò)傳統(tǒng)的手動(dòng)實(shí)驗(yàn)，如擠壓盛著水的透明水杯，觀察插入其中的透明細(xì)管的液面變化情況；向相向而立的兩面鏡子中的一面發(fā)射激光光線，使其經(jīng)過(guò)兩個(gè)鏡面反射后在墻壁上形成光點(diǎn)，通過(guò)按壓鏡子間的桌面觀察墻上光點(diǎn)位置的變動(dòng)等就可以達(dá)到良好的教學(xué)效果，而不必通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)化分析。除此之外，教師也不應(yīng)為了讓學(xué)生適應(yīng)此種現(xiàn)代化學(xué)習(xí)手段，在學(xué)情限定之外，讓其去研究平臺(tái)的使用方法等，而應(yīng)正視其是一種輔助工具的本質(zhì)，應(yīng)是被人、被作為主體的學(xué)生根據(jù)自己的需求擇取運(yùn)用的。例如，在《探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律》一節(jié)的教學(xué)中，由于高一學(xué)生實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的不足與思維能力的相對(duì)薄弱，需要通過(guò)在教師帶領(lǐng)下進(jìn)行的細(xì)致的實(shí)驗(yàn)操作鍛煉，所以這時(shí)的高效化的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)便不再適用了，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)方法和手段的選擇要以學(xué)生的學(xué)習(xí)需求與理解能力相匹配，再好的方法如若是學(xué)生無(wú)法掌控的，其學(xué)習(xí)效果亦不會(huì)得到相應(yīng)的提升。

數(shù)字化平臺(tái)是適應(yīng)現(xiàn)代科技與各領(lǐng)域發(fā)展模式的轉(zhuǎn)型而出現(xiàn)的一種媒體，其在教育領(lǐng)域內(nèi)的進(jìn)軍亦是必然，它的便捷性、快速性與精確性大大利于現(xiàn)代教學(xué)效率與質(zhì)量的提高，其亦是學(xué)生實(shí)現(xiàn)更深入與更專(zhuān)業(yè)學(xué)科知識(shí)研究與能力發(fā)展必不可少的一種工具。所以，它應(yīng)成為符合現(xiàn)代化大趨勢(shì)的教育模式之一。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

宋江濤，河北省石家莊市，石家莊一中實(shí)驗(yàn)學(xué)校。