應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)優(yōu)化高中物理教學(xué)的實(shí)踐研究

張偉東

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科技的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)逐漸開始走入學(xué)校的課堂，使用信息技術(shù)教學(xué)已成為新課改背景下廣大教育工作者所關(guān)注的重點(diǎn)之一。在高中物理教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)教學(xué)是新課改下的要求，也是時(shí)代發(fā)展進(jìn)步的要求，它可以有效地幫助物理教學(xué)獲得更好的發(fā)展。高中物理教學(xué)匯總應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)做了探討。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；高中物理教學(xué)；優(yōu)化數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)策略

高中物理是一門理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)并重的學(xué)科，它里面涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，且內(nèi)容復(fù)雜，程序很難操作。在這種情況下，很多學(xué)生都產(chǎn)生了害怕學(xué)習(xí)物理的心理。眾所周知，高中是學(xué)生非常關(guān)鍵的一個(gè)時(shí)期，任何科目的學(xué)習(xí)都不能掉以輕心，因?yàn)檫@個(gè)學(xué)科會(huì)對(duì)高考產(chǎn)生很大的影響，所以在高中物理教學(xué)中探求一種新的教學(xué)方式，有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情，提高課堂的教學(xué)效率十分重要，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。

一、什么是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是在科技進(jìn)步的情況下，研究出的一種全新的軟硬件一體化的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，它以真實(shí)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過自身所帶的各種軟件系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)教給計(jì)算機(jī)處理，然后得出結(jié)論。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如，帶有傳感器、數(shù)據(jù)采集器、資助操控和函數(shù)圖像處理系統(tǒng)等，可以讓傳統(tǒng)試驗(yàn)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的定量計(jì)算變得清晰明了，讓實(shí)驗(yàn)操作更簡(jiǎn)單、信息數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，明確的顯示實(shí)驗(yàn)想象，揭示實(shí)驗(yàn)規(guī)律。目前它被廣泛的運(yùn)用到了物理、生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

二、在高中物理教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的必要性

物理是關(guān)于自然的學(xué)科，在物理的教學(xué)過程中自然會(huì)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)因?yàn)榻虒W(xué)資源等原因的限制，始終無(wú)法得到全面的發(fā)揮，學(xué)生掌握知識(shí)不全面，教學(xué)成果不顯著，這些問題一直困住了高中物理教學(xué)的發(fā)展。主要有以下的表現(xiàn)：

1.缺乏綜合性和探索性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

據(jù)調(diào)查，很多的高中物理課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)根本不受重視，教師更偏重的是對(duì)本書理論知識(shí)的講解，即使在課堂中進(jìn)行試驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生也都是在教師的指導(dǎo)下一步步完成，離開了教師學(xué)生完全不知如何下手。教學(xué)設(shè)計(jì)沒有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，學(xué)生主動(dòng)探索、學(xué)習(xí)的能力不高。

2.缺乏合理的物理課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)置

受傳統(tǒng)物理教學(xué)觀念的影響，很多教師在教學(xué)過程中認(rèn)為學(xué)生只要了解理論知識(shí)，那么做物理實(shí)驗(yàn)的時(shí)候就會(huì)水到渠成，因此，把更多的時(shí)間放在了物理理論知識(shí)的教學(xué)方面，而忽視了對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的指導(dǎo)，在這種有失偏頗的教學(xué)方法下，學(xué)生在理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的學(xué)習(xí)嚴(yán)重失衡，因此，學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的掌握只是片面的，不能全面地提升學(xué)生在物理學(xué)習(xí)方面的效果。

三、高中物理教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的有效策略

1.以圖像為手段，突破教學(xué)難點(diǎn)

數(shù)字化試驗(yàn)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的作圖功能，在高中的物理教學(xué)中用圖像的方式去呈現(xiàn)物理當(dāng)中不易理解內(nèi)容，可以讓學(xué)生更直觀的看出物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而不是抽象的理解，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶更為牢固。

例如，在學(xué)習(xí)《研究平拋運(yùn)動(dòng)》這節(jié)物理知識(shí)時(shí)，教師只用口授法教學(xué)，對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的過程表達(dá)方式學(xué)生不能做到直觀、有效的理解，因?yàn)樗拿枋霰容^抽象，運(yùn)動(dòng)也是曲線，要想深入理解它就需要不斷地去發(fā)揮想象力，但是有了數(shù)字化試驗(yàn)系統(tǒng)就可以將物體的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡畫下來(lái)，將其條軌跡線直觀呈現(xiàn)在學(xué)生面前，再調(diào)整幀數(shù)慢鏡頭觀看，這樣學(xué)生頭腦印象深刻，理解起來(lái)就容易多了。例如：有一物體在做平拋運(yùn)動(dòng)，它能夠在豎直的平面內(nèi)向各個(gè)方向同時(shí)發(fā)射超聲波脈沖和紅外線脈沖。在它運(yùn)動(dòng)的平面內(nèi)安放超聲——紅外接收裝置，而這個(gè)裝置里安裝著兩個(gè)超聲——紅外接收器，并且將他們與計(jì)算機(jī)連接。這樣就可以在計(jì)算機(jī)中看出兩個(gè)接收器在接收物體平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，通過兩者之間的時(shí)間差計(jì)算出與物體的距離，然后就可以得出這個(gè)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體的位置，讓計(jì)算機(jī)給出坐標(biāo)。知道了做平拋運(yùn)動(dòng)物體的坐標(biāo)和兩個(gè)接收器的坐標(biāo)，那么學(xué)生自己就很容易畫出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡圖了，這樣就將抽象的知識(shí)變得更加的具體化，方便學(xué)生更深入有效的理解知識(shí)內(nèi)容。再展開化曲為直的思想，進(jìn)行研究分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

2.利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)新實(shí)驗(yàn)，填補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)空白

在傳統(tǒng)的物理教學(xué)課堂中，教師大都是按部就班地講述書上的知識(shí)內(nèi)容，書上有什么就講什么，很少進(jìn)行課外物理知識(shí)和實(shí)驗(yàn)的延伸，這一方面是受傳統(tǒng)教學(xué)方式的影響，另一方面也是因?yàn)檎n堂的資源設(shè)備不夠，無(wú)法充分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示。有了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，就可以很好地填補(bǔ)傳統(tǒng)試驗(yàn)空白，解決教學(xué)資源匱乏分問題，豐富課堂教學(xué)樂趣，讓物理教學(xué)方法更具有多樣性，同時(shí)還可以組織學(xué)生去探索新的物理知識(shí)和實(shí)驗(yàn)，充分的發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力。

例如，在學(xué)習(xí)《電磁波》的內(nèi)容時(shí)，近代偉大的物理學(xué)家做出了假設(shè)“變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)”，于是就誕生了電磁波理論。但是電磁波理論只是以一種假設(shè)存在，并沒有做出實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波的存在。在以前學(xué)習(xí)這些課程的時(shí)候，教師基本上就是一把帶過，把與之研究相關(guān)的科學(xué)家的事例講一下就直接開始下一章節(jié)的課程，沒有帶領(lǐng)學(xué)生做有關(guān)電磁波的實(shí)驗(yàn)。將數(shù)字化試驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)用到物理教學(xué)后，我們就可以開展一些以前沒有開展的實(shí)驗(yàn)課程，例如可以在高壓發(fā)生器上安裝兩根帶有放電電極的銅管，把兩根銅管稍微隔開點(diǎn)距離，構(gòu)成發(fā)射天線，然后在絕緣架上固定兩根同樣的銅管，將兩根銅管擺成一條直線，中間連接一個(gè)電流表，作為接收天線，閉合電源后不斷改變兩個(gè)天線的距離，然后通過觀察電流表的讀數(shù)就會(huì)知道是否有電磁波產(chǎn)生。

3.應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理功能，開展探究性實(shí)驗(yàn)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如，它可以讓抽象的物理概念更加具體化，方便學(xué)生的理解，還可以利用傳感器和數(shù)據(jù)采集器代替人眼讀取數(shù)據(jù)，用計(jì)算機(jī)的分析功能快速地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，讓得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更可靠，同時(shí)它還具有自動(dòng)化、并行化、定量化等特點(diǎn)。在高中物理教學(xué)中有效運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以讓物理實(shí)驗(yàn)操作更為簡(jiǎn)單方便。

例如，在進(jìn)行“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以將“運(yùn)動(dòng)傳感器”把物體在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)的位移、時(shí)間轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的運(yùn)算，可以很快就顯示物體的運(yùn)動(dòng)速度，還可以輕松的繪制出v-t圖像。這樣就可以減少學(xué)生的重復(fù)性操作，讓課堂的教學(xué)更具有效率。

高中物理教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，是新課改下教育有效改革的表現(xiàn)。在物理教學(xué)中，它可以有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足，突破物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)課程，讓學(xué)生深入物理教學(xué)中，詳細(xì)地了解物理知識(shí)內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣，提升物理教學(xué)成果。