淺談初中物理數(shù)字化實驗教學

趙小峰

一、數(shù)字化實驗教學發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)字化實驗教學是在2000-2010年課程教育改革中提出的，主要強調的是中學教學在具備科學性的同時，要將科學與生活相結合，打造數(shù)字化實驗教學.物理需要學生觀察現(xiàn)象、探究規(guī)律、揭示本質，這也就是意味著學生首先要把握好對現(xiàn)象的理解.然而一些生活中的現(xiàn)象很難在課堂上呈現(xiàn)，因而教師需要借助一些多媒體進行教學展示.但由于學生得不到直觀的文字感受，所以這些展示還是不夠生動形象.

將數(shù)字化實驗引入現(xiàn)代物理課堂中，可以把對應的物理變化更加直觀明了地呈現(xiàn)在學生面前，幫助學生理解現(xiàn)象的變化，從而調動學生的興趣，為接下來的學習做好鋪墊.在這種教學模式下，最重要的是使用不同類別的傳感器，將不同類型的物理量編輯成電壓信號，傳送到計算機上，再經過設置好的實驗軟件進行編輯，最終繪制成圖像，以供學生們參考學習.

二、數(shù)字化實驗教學利弊

1.數(shù)字化實驗不能替代傳統(tǒng)實驗.

由于設備的價格限制，數(shù)字化實驗不能在學生中間廣泛開展，因而它就不利于學生動手操作能力的培養(yǎng).學生在傳統(tǒng)實驗中經過主動操作，反復練習可以強化手眼結合的能力，而數(shù)字化實驗只能培養(yǎng)學生觀察總結能力.但這并不意味著我們的教學不需要數(shù)字化實驗，因為我們的教學中并不是每一個實驗都有明顯的現(xiàn)象，對于做不出或者做不好的實驗我們就可以使用數(shù)字化實驗進行教學.

2.數(shù)字化實驗并不只是傳感器實驗.

提到數(shù)字化實驗，大家的第一反應往往是利用壓力、溫度、位移等不同類型的傳感器進行實驗.然而，數(shù)字化實驗實際上是要以真實的實驗為基礎，通過計算機進行展示，包括實景仿真實驗、傳感器實驗以及多媒體展示實驗.實景仿真實驗往往被利用在實際達不到的環(huán)境，比如太空實驗.而傳感器實驗因為其直觀性更強，操作簡便，往往被利用在探究實驗上.多媒體實驗經常以動畫視頻的形式呈現(xiàn)，可以節(jié)約大量的教學時間，提高教學效率.不過在實際教學中往往是結合這三種數(shù)字化形式，相輔相成，從而呈現(xiàn)出更加豐富，更加具有趣味性的課堂.

3.過多地依賴數(shù)字化實驗教學可能導致學生跟不上.

現(xiàn)代教育課堂逐漸引入了數(shù)字化教學，很多教師就會過多地使用數(shù)字化教學，這就容易導致上課時講課速度過快，講課內容增多，從而使一些學生在課堂上跟不上教師的節(jié)奏.長此以往會導致學生對這門課，甚至對這個教師產生抵觸心理.

不過總體來說數(shù)字化實驗教學的利大于弊，它解決了很多傳統(tǒng)教學的弊端，但是對于我教師來說要合理使用.

三、數(shù)字化實驗教學應用——以探究物質溫度

變化為例

教學設備：溫度傳感器，酒精燈，溫度計，鐵架臺，冰，石蠟，大燒杯，數(shù)據(jù)收集器，等.

設備連接（課前準備）：將燒杯、酒精燈、石棉網固定在鐵架臺上，并將溫度感應器放到裝有不同物質的燒杯中，再將感應器與收集器、計算機依次相連.

教學過程：

教師：同學們，我們已經學習了晶體與非晶體的不同點，但是對于它們在加熱時溫度是如何變化的，我們不好理解.我們一起來進行一個探究實驗，通過實驗來看冰熔化以及石蠟熔化過程的溫度變化.首先請一位同學，幫我進行實驗操作. （學生插入傳感器，打開計算機軟件，點燃酒精燈）

教師：通過之前的學習我們知道冰是晶體，熔化過程中，它的溫度如何變化呢？

學生：先不變后升高.

教師：我們來驗證一下到底是不是這種情況.（通過計算機調出圖像）

學生：第一段零點是指冰水混合物，第二段液體水的溫度逐漸升高.

教師：通過之前的學習我們還知道石蠟是非晶體，融化過程中，它的溫度如何變化呢？

學生：一直升高.

教師：我們再來驗證一下到底是不是這種情況.（操作如上）

學生：石蠟在由固體變?yōu)橐后w的過程中溫度一直升高.

通過這個數(shù)字化實驗，學生對晶體與非晶體在物理性質上的差異有了更深層次的理解.

數(shù)字化實驗教學是在教育改革的大背景下產生的，它符合現(xiàn)代教育的新發(fā)展.但是，教師在使用時應注意避免過多依賴數(shù)字化實驗教學，要將其與傳統(tǒng)實驗教學相結合，充分利用仿真實驗和多媒體展示實驗，這樣才能提高教學效率.