數(shù)字化實驗在高中物理中的應(yīng)用策略

曹暉

摘 要：隨著多媒體技術(shù)被廣泛應(yīng)用在教學(xué)中，教師也逐步改變了教學(xué)策略，構(gòu)造數(shù)字化課堂。在本篇文章中，筆者就如何在高中物理教學(xué)中引用數(shù)字化實驗展開教學(xué)來實現(xiàn)高效物理課堂教學(xué)目的。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化;高中;物理實驗;教學(xué)

信息技術(shù)將數(shù)字與學(xué)科教學(xué)緊密聯(lián)系在一起，成為廣大教育工作者十分青睞的教學(xué)手段之一。高中物理知識綜合性較強，導(dǎo)致很多學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識時常常遭遇重挫，因此教師逐步將信息技術(shù)與物理教學(xué)結(jié)合在了一起，創(chuàng)設(shè)出一些數(shù)字化實驗教學(xué)情境，促使學(xué)生根據(jù)數(shù)字化實驗加深對物理知識的理解，并提高其物理學(xué)習(xí)興趣。

一、數(shù)字化實驗展示微觀細節(jié)

由于物理教學(xué)環(huán)境的限制，很多物理實驗細節(jié)很難在課堂中展現(xiàn)出來，使得學(xué)生對物理知識的理解不充分。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，信息技術(shù)輔助教學(xué)能夠轉(zhuǎn)變上述現(xiàn)狀，高中物理教師開始利用數(shù)字化實驗系統(tǒng)將一些實驗細節(jié)清晰地呈現(xiàn)給學(xué)生，促使他們在學(xué)習(xí)過程中能夠通過捕捉實驗瞬息變化，提高物理學(xué)習(xí)興趣，進而熟練掌握并理解物理知識。

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)“自感現(xiàn)象”一節(jié)時，高中物理教師通過數(shù)字化實驗展示了實驗中的電流變化這一細節(jié)，促使學(xué)生快速理解了物理知識。課上，教師在講解完互感現(xiàn)象后，使學(xué)生認識到這種電磁感性現(xiàn)象對電路正常工作產(chǎn)生的影響，又展示出課本中給出的由兩個相同規(guī)格的燈泡組成的并聯(lián)電路圖，使學(xué)生仔細觀察滑動電阻變化時，電路中兩燈泡的亮度。有學(xué)生在觀察實驗過程中能夠清楚地感到兩個燈泡的明暗，但一些不敏感的學(xué)生對燈泡的明亮變化觀察得并不清晰，導(dǎo)致教師在講解自感現(xiàn)象時他們很難理解其中的含義。如果教師課堂中利用計算機實現(xiàn)數(shù)字化實驗教學(xué)，將電路中電流的變化這一微觀細節(jié)通過數(shù)字的形式呈現(xiàn)出來，那么再引出自感現(xiàn)象概念時，學(xué)生就很容易接受。高中物理教師通過數(shù)字化實驗展示實驗中的一些微觀細節(jié)，既能夠激發(fā)高中生學(xué)習(xí)和探究物理學(xué)習(xí)的興趣，也能夠促使他們養(yǎng)成仔細觀察的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。

二、數(shù)字化實驗提升精確度

實驗與誤差通常是同時存在的，人們在實驗進行過程中通常會采取一些手段來減小誤差，增加實驗的可信度。高中物理主要以實驗為主，教師在講授實驗知識時要將實驗中可能存在的誤差、誤差出現(xiàn)的原因以及如何改進實驗減少誤差等常識通通講解給學(xué)生，使其嘗試改進與創(chuàng)新探究出能夠提升實驗精確度的方法。信息技術(shù)的發(fā)展，使得物理教學(xué)數(shù)字化成為現(xiàn)實，高中物理教師可以在課堂中運用數(shù)字化實驗來提高實驗數(shù)據(jù)的精確度，提高學(xué)生認知與理解力。

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)“牛頓第三定律”一節(jié)時，高中物理教師在課堂中通過數(shù)字化實驗教學(xué)促使學(xué)生真實感受到作用力與反作用力這一對相互作用力之間的等大反向的關(guān)系。課上，教師引用手拉彈簧時彈簧拉手以及兩個小船上的人互推使得兩船向相反方向運動的現(xiàn)象引出了作用力與反作用力兩個概念，并將等大與反向的特點講解給學(xué)生。高中生雖然能夠很快理解反向這一特征，但是不知為何會出現(xiàn)兩力等大現(xiàn)象，此時教師可以借助傳感器實現(xiàn)數(shù)字化實驗教學(xué)，將傳感器與計算機聯(lián)系在一起，在拉拽兩個傳感器時引導(dǎo)學(xué)生仔細觀察計算機輸出的兩組數(shù)字的圖象，促使他們通過觀看圖象進一步理解牛頓第三定律。高中物理教師通過使用計算機實現(xiàn)數(shù)字化實驗教學(xué)，既能夠激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)熱情，又能夠提高實驗的精確度，培養(yǎng)學(xué)生物理思維。

三、數(shù)字化實驗拓展實驗范圍

在傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)過程中，廣大教師大多數(shù)都是按照教材內(nèi)容來講授或者組織一些實驗活動，雖然能夠有效提升學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)積極性，但是死板的實驗步驟也很容易使他們產(chǎn)生厭倦心理。信息化時代的到來為物理教學(xué)帶來了希望，高中物理教師可以通過計算機信息技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字化實驗，大大拓展了物理實驗范圍，除了課本中基礎(chǔ)實驗外，還可以組織一些數(shù)字化實驗，提高學(xué)生對物理知識的學(xué)習(xí)激情。

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)“自由落體運動”一節(jié)時，物理教師可以借助數(shù)字化實驗促使學(xué)生能夠清晰地認知到它是初速度為零的勻加速直線運動。課上，物理教師將自由落體運動的概念講解給學(xué)生后，便帶領(lǐng)學(xué)生嘗試使用打點計時器來研究自由落體運動，并將打點計時器與計算機連接在一起，記錄重物在自由落體運動過程中的高度與運動時間、速度與時間之間的動態(tài)變化數(shù)據(jù)，使學(xué)生深度認識自由落體運動。數(shù)字化實驗使得課本中傳統(tǒng)的自由落體運動實驗“活”了起來，學(xué)生能夠一目了然地觀察到物體運動的狀態(tài)以及期間數(shù)量關(guān)系之間發(fā)生的改變，大大拓展了實驗范圍，使得課堂變得更加豐富多彩起來。學(xué)生在信息化實驗學(xué)習(xí)氛圍中的積極性也較傳統(tǒng)實驗課堂中高，對物理充滿了學(xué)習(xí)積極性。

四、數(shù)字化實驗激發(fā)學(xué)生興趣

高中物理課本中的一些實驗較為抽象，很難激起學(xué)生的實驗探究興趣，導(dǎo)致教師在組織課堂實驗活動時受到各種因素的阻礙，導(dǎo)致課堂效率不高。信息化時代的到來為高中物理教學(xué)注入了新鮮血液，物理教師開始將物理實驗與數(shù)字化結(jié)合在一起，營造出先進且趣味性高的物理實驗課堂，引導(dǎo)學(xué)生通過數(shù)字化實驗系統(tǒng)高效完成實驗操作，在提高學(xué)生物理實驗興趣同時培養(yǎng)其科學(xué)思維以及物理核心素養(yǎng)。

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)“研究平拋運動”一節(jié)時，高中物理教師通過開展數(shù)字化實驗來激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣。課上，教師提出問題“如果一個小球水平拋出后它的運動軌跡是怎樣的，運動過程中是否有一定規(guī)律性”，引發(fā)學(xué)生思考。學(xué)生通過動手演示小球平拋運動軌跡以及分析小球的受力情況，逐步總結(jié)出了平拋運動的特點。教師根據(jù)學(xué)生得出的結(jié)論，將小球運動裝置與計算機關(guān)聯(lián)在一起，并且記錄下小球每個時刻運動情況，使學(xué)生能夠通過觀察小球運動的軌跡以及各個時刻的速度以及位移變化情況加深對平拋運動的理解，提高物理實驗興趣。

一言以蔽之，高中物理教師使用數(shù)字化手段展開物理實驗教學(xué)活動可以有效提升物理教學(xué)的深度與廣度，激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣和實驗創(chuàng)新能力，實現(xiàn)高效物理課堂教學(xué)目標。

參考文獻：

[1]楊愛明.高中物理教學(xué)中的傳統(tǒng)實驗與數(shù)字化實驗的優(yōu)化整合[J].考試周刊，2013（81）：151-151.

[2]王榮輝，羅春春.高中物理實驗教學(xué)中數(shù)字化實驗的應(yīng)用[J].考試周刊，2017（13）：114-114.