初中物理數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗的融合

物理新課標(biāo)著重強調(diào)實驗探究在物理學(xué)習(xí)中的重要性，認為實驗是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，也是培育學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體。在課程改革背景下，初中物理數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗的融合能夠促進傳統(tǒng)教學(xué)模式的創(chuàng)新優(yōu)化，有效提升實驗的精準(zhǔn)性與效率，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗感與積極性，助力學(xué)生綜合能力的提升?；诖耍處熞匾暢踔形锢頂?shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗的融合，深入分析學(xué)生的興趣需求與發(fā)展規(guī)律，檢索新時代產(chǎn)生的趣味性教學(xué)模式，對實驗課堂展開創(chuàng)新優(yōu)化活動。在此基礎(chǔ)上，教師鼓勵學(xué)生展開獨立思考、自主探究、小組討論、實踐操作等活動，讓學(xué)生在理解并內(nèi)化物理知識的同時，全面提升動手操作能力與學(xué)科素養(yǎng)。本文圍繞初中物理數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗地融合進行了研究分析。

一、初中物理數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗融合意義

將數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗融合在一起有助于利用圖像、圖表的形式將實驗過程可視化，讓學(xué)生更加精準(zhǔn)、快速地采集數(shù)據(jù)，對實驗現(xiàn)象與實驗結(jié)果進行準(zhǔn)確的處理與分析，大大提高了課堂教學(xué)效率；有助于培育學(xué)生的動手能力與創(chuàng)新能力，讓學(xué)生在數(shù)字化實驗活動中直觀理解實驗過程，掌握實驗數(shù)據(jù)，將其滲透到實際性實驗活動中，立足實驗調(diào)整與創(chuàng)新，使學(xué)生更好地理解物理知識；滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求。數(shù)字化實驗的優(yōu)勢能夠清晰記錄學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)過程，而傳統(tǒng)實驗的優(yōu)勢能夠驅(qū)動學(xué)生自主動手實踐操作。以此為線索，將兩者融合，能夠在保留傳統(tǒng)實驗的優(yōu)勢的基礎(chǔ)上利用數(shù)字化實驗解決傳統(tǒng)實驗中難以定量、難以捕捉的細微過程，讓學(xué)生更直觀地理解物理知識，實現(xiàn)課堂整體學(xué)習(xí)效果的提升。

二、初中物理數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗融合策略

（一）實驗情境創(chuàng)設(shè)，激發(fā)科學(xué)探究興趣

實驗情境是指給學(xué)生創(chuàng)設(shè)多種真實、生動、直觀的實驗教學(xué)情境，主要是以數(shù)字化實驗、傳統(tǒng)實驗為核心，使學(xué)生在探究實驗或解決問題的過程中自主理解物理知識和建構(gòu)意義。在初中物理課堂教學(xué)中，教師要巧妙地安排新異有趣的物理實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探究興趣，使學(xué)生能夠主動動手、動腦，有效探索知識，開展深度學(xué)習(xí)，為后續(xù)的實驗課程奠定良好的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。

例如，在\"聲音是什么\"的教學(xué)中，目的是讓學(xué)生置身于各種各樣的聲音中，感受聲音世界的奇妙。首先，教師需要創(chuàng)設(shè)情境：出示音頻資料（音頻中分別是一張紙、一根橡皮筋、一杯水等物體發(fā)出的聲音），提出問題“仔細聽，是誰發(fā)出了聲音？\"讓學(xué)生閉上眼睛，仔細傾聽，舉手回答問題。然后，呈現(xiàn)“紙張、橡皮筋、水\"的圖像，引導(dǎo)學(xué)生對比分析，看看自己猜測的是否正確。在此基礎(chǔ)上，進一步提出問題“你們知道它們的聲音是如何發(fā)出來的嗎？\"拓展智能實驗板塊，該板塊內(nèi)有各種實驗素材，讓學(xué)生在平臺內(nèi)嘗試自主開展實驗活動，運用不同的方法使上述物體發(fā)出聲音，從而明確\"聲音是由物體振動產(chǎn)生的”。在學(xué)生對聲音的產(chǎn)生有一定認知后，將學(xué)生分為不同的小組，為各組學(xué)生發(fā)放合適的實驗素材，讓學(xué)生聚焦教材內(nèi)實驗活動“探究聲音的傳播”，開展實際性實驗活動，使學(xué)生真實地經(jīng)歷在水中搖鈴、將正在發(fā)聲的喇叭懸掛至廣口瓶的實驗過程，進一步明確“聲音可以在固體、液體和氣體中傳播，但不能在真空中傳播”。以此為線索，實現(xiàn)數(shù)字實驗與傳統(tǒng)實驗的融合，在有效激活學(xué)生實驗探究興趣的同時，優(yōu)化學(xué)生的知識理解。

（二）數(shù)字實驗演示，掌握物理實驗程序

在初中物理課堂教學(xué)中，教師要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進度，能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況巧妙開啟數(shù)字實驗演示活動。在此基礎(chǔ)上，引領(lǐng)學(xué)生展開觀察探究、推理分析，充分掌握實驗流程、實驗現(xiàn)象與實驗結(jié)果。以此為線索，鼓勵學(xué)生結(jié)合自己的知識經(jīng)驗開展實際實驗活動，并能夠與數(shù)字化實驗進行對比分析，進一步完善學(xué)生對物理知識的理解與掌握。

例如，在教授\"汽化和液化\"時，教師需提出核心問題“汽化與液化的定義是什么？\"聚焦數(shù)字平臺演示汽化與液化的實驗“觀察水的沸騰”“觀察水的液化”，讓學(xué)生觀察酒精燈在加熱燒杯中的水時所產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象，并在水溫達到90 ℃ 時，每 0.5m i n 記錄一次溫度計示數(shù)，進一步觀察水中發(fā)生的現(xiàn)象，說一說自己的發(fā)現(xiàn)，將水沸騰前后溫度隨時間變化的圖像在教材內(nèi)繪制出來。同時，要注意探究水加熱過程中，瓶口內(nèi)部和上方所產(chǎn)生的現(xiàn)象，以此為契機，明確“沸騰是在液體和表面同時發(fā)生的汽化現(xiàn)象，而物質(zhì)變?yōu)橐簯B(tài)叫作液化”，使學(xué)生直觀而清晰了解汽化、液化的現(xiàn)象。然后，教師可以布置任務(wù)“自然界中雨是怎樣的形成的？\"讓學(xué)生根據(jù)上述實驗結(jié)論解釋自然界中雨的形成，并可以借助雨的形成相關(guān)原理與上述實驗程序，讓學(xué)生小組合作展開實驗活動，在實踐觀察、動手操作、數(shù)據(jù)記錄的過程中進一步深化對汽化和液化現(xiàn)象的理解，促進學(xué)生實驗?zāi)芰εc創(chuàng)新思維的發(fā)展

（三）交互實驗調(diào)整，確保實驗內(nèi)容完整

交互式物理實驗是一種利用各種人機互動方式，加深學(xué)生對物理知識的理解和掌握。通過實踐操作和互動探究，學(xué)生可以更深入地理解物理概念，提升物理學(xué)習(xí)效果。在初中物理課堂教學(xué)中，教師要對物理實驗進行交互設(shè)計，能夠在互動探究中調(diào)整、優(yōu)化實驗活動，以保證實驗內(nèi)容的完整，使學(xué)生更好地開展物理實驗活動，讓學(xué)生在實踐操作、深度探究中，進一步提升實驗?zāi)芰?，?nèi)化物理知識，助力學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

例如，在教授\"測量物體的質(zhì)量\"時，教師要聚焦數(shù)字平臺設(shè)置交互性實驗：導(dǎo)入實驗游戲界面，在這一界面內(nèi)，設(shè)有測量一枚回形針的質(zhì)量實驗，旨在讓學(xué)生觀察實驗活動，分析實驗中什么地方出現(xiàn)了錯誤，有效調(diào)整并完善物理實驗。其中，教師需將學(xué)生分成不同的小組，讓學(xué)生分析如何利用天平對回形針進行測量，自行設(shè)計實驗活動。各小組要對設(shè)計出的實驗活動與數(shù)字平臺內(nèi)錯誤的實驗進行對比，有效完善實驗內(nèi)容。如果最終的實驗是正確的，數(shù)字平臺會給予提示；如果是錯誤的，會給出錯誤的原因，以此讓學(xué)生在智能交互性實驗中，掌握“用天平測量物體質(zhì)量\"的實驗方法。最后，為各組學(xué)生發(fā)放裝有水的瓶子，讓學(xué)生根據(jù)自己所掌握的天平使用原理，有效開展實驗活動，對瓶中水的質(zhì)量進行測量。以此來有效實現(xiàn)數(shù)字實驗與傳統(tǒng)實驗的融合，有效激活學(xué)生的科學(xué)思維與創(chuàng)新思維，促使學(xué)生對所學(xué)知識進行遷移內(nèi)化，有效實現(xiàn)對物理知識的學(xué)以致用、舉一反三。

（四）構(gòu)建虛擬實驗，鼓勵學(xué)生自主實驗

在初中物理課堂教學(xué)中，教師可巧妙借助VR、AR或小程序設(shè)置虛擬實驗活動，引導(dǎo)學(xué)生在虛擬平臺上，根據(jù)智能助手的引導(dǎo)與啟發(fā)展開實踐操作活動，為學(xué)生營造身臨其境的活動體驗，使學(xué)生在虛擬實驗中充分掌握實驗方法與實驗原理。以此為契機，教師鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗內(nèi)容，將在數(shù)字實驗中學(xué)到的知識與能力應(yīng)用到實驗中，通過切身參與實驗活動，全面提升學(xué)生知識能力與物理素養(yǎng)。

例如，在\"杠桿\"教學(xué)中，其教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生學(xué)會識別杠桿，準(zhǔn)確找到支點、動力臂、動力、阻力、阻力臂，理解杠桿的平衡條件，并能運用杠桿的平衡條件進行計算。在學(xué)生對杠桿有基本認識后，教師可借助VR、AR或小程序，與媒體平臺相結(jié)合，創(chuàng)設(shè)虛擬實驗情境。在此基礎(chǔ)上，引人實驗任務(wù)。

1.在杠桿支點的兩邊分別掛上鉤碼，使杠桿在水平位置平衡。

2.標(biāo)注出杠桿工作時的支點、動力、動力臂、阻力和阻力臂。

3.借助自己對杠桿原理的認知，自行制作曉曉板。

在這個過程中，學(xué)生沉浸在虛擬情境中，根據(jù)所提供的材料開展實驗活動（虛擬平臺會根據(jù)學(xué)生的任務(wù)完成情況進行評分），并能夠在對杠桿原理有了深入理解后，發(fā)揮想象力與創(chuàng)造力，展開實踐操作，設(shè)計新穎、有趣的蹺曉板模型或玩具，以此激發(fā)學(xué)生參與實驗的熱情，激活學(xué)生的創(chuàng)新思維，促進學(xué)生實踐創(chuàng)作、動手操作能力的提升。

（五）踐行多元評價，助力學(xué)生總結(jié)提升

隨著物理實驗課堂的不斷發(fā)展，教師要關(guān)注教學(xué)評價的引入，能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容，合理設(shè)定評價標(biāo)準(zhǔn)。在評價標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)下，合理推選學(xué)生自主評價、學(xué)生小組互評，鼓勵學(xué)生深人分析自己與同伴的學(xué)習(xí)狀態(tài)與實驗過程，更直觀地認識到自己與同伴的優(yōu)勢與不足，展開總結(jié)反思、相互借鑒、相互學(xué)習(xí)活動，助力學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究能力等綜合性素養(yǎng)的發(fā)展。

例如，在教授“電路連接的基本方式\"中，教師要根據(jù)實驗課堂的教學(xué)內(nèi)容，合理設(shè)置評價標(biāo)準(zhǔn)與評價等級。

以評價表格為依據(jù)，鼓勵學(xué)生在各個環(huán)節(jié)對自己的學(xué)習(xí)情況、實驗情況以及學(xué)習(xí)成果進行自評、互評活動，直觀了解自己與同伴在每個環(huán)節(jié)中不同的表現(xiàn)，并進行總結(jié)與反思。在相互借鑒、相互學(xué)習(xí)的過程中，提升學(xué)生核心素養(yǎng)，實現(xiàn)高質(zhì)量課堂建設(shè)。

三、結(jié)束語

總而言之，在新時代教育背景下的初中物理課堂中，數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗的融合勢在必行。教師要深入分析數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗各自的優(yōu)勢與不足，充分發(fā)揮其優(yōu)點，借助有效的教育手段，通過數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗相融合的方式優(yōu)化物理課堂，完善課堂實驗活動，使學(xué)生獲得物理觀念，科學(xué)思維、科學(xué)探究等核心素養(yǎng)的發(fā)展。具體而言，可以通過實驗情境創(chuàng)設(shè)、數(shù)字實驗演示、交互實驗調(diào)整、構(gòu)建虛擬實驗、踐行實驗創(chuàng)新等活動策略，引導(dǎo)學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)、實踐操作，在有效培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的同時，更好地助力學(xué)生對知識的理解與內(nèi)化，達成事半功倍的教學(xué)效果。

【參考文獻】

[1胡寶江信息技術(shù)與初中物理實驗教學(xué)有效融合的實踐研究中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報（下旬刊），2024（3）：96-98.

（本文系省教育科學(xué)“十四五\"規(guī)劃課題“信息化輔助教學(xué)系統(tǒng)在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究\"的階段性研究成果，編號：D/2021/02/396）