數字化實驗系統在浮力實驗中的應用

陳文南

浮力實驗是初中物理實驗教學的重要內容，對奠定力學基礎起著關鍵性的作用.數字化實驗系統是指，采用傳感器、計算機等設備于一體的實驗設備，具有強大的信息處理能力，對于提高初中物理實驗教學質量、幫助學生強化實驗本質規律認知有舉足輕重的作用.下面談談數字化實驗系統在浮力實驗中的應用.

一、數字化實驗系統在浮力實驗中的應用

傳統的浮力實驗主要是應用彈簧測力計先測量鋁塊在空氣中的重力，然后將其浸入到水中觀察彈簧測力計的示數變化，而數字化實驗系統則是利用數字化測量計和感應器等完成浮力實驗.利用數字化實驗系統進行浮力實驗所用的器材包括物體（密度大于水）、鐵架臺、導管、電源、電動機、數字化系統、圓筒等.在實驗過程中，需要利用數字化系統進行點位的采集，同時自動生成變化曲線，改變傳統的人工畫線的方式.其具體的方法是利用采集器進行采集，并閉合電動機進行抽水，最后逐漸向圓筒內注水，從而使水位不斷上升，直至淹沒物體.學生在實驗過程中只需要觀察水位不斷變化和采集器中的曲線變化即可.對比傳統實驗方法和數字化實驗系統實驗方法，后者更加科學、簡單，既能減少因學生的操作失誤而導致的實驗誤差，也能提高實驗的精確性，從而使學生形象、直觀地觀察到浮力實驗中蘊藏的物理規律.在此基礎上利用直觀的視覺印象，加上形象化的實驗圖線，有利于學生對知識的構建和實驗原理的理解，而且對培養學生真實、細化的實驗習慣和思維起到潛移默化的作用.

二、數字化實驗系統在浮力實驗中應用時需要注意的問題

1.考慮是否能培養學生的綜合實踐能力.初中物理新課程標準指出，教師要著重培養學生的觀察能力、分析能力、實驗能力以及應用能力，從而落實以學生為本、培養學生綜合實踐能力的教學理念.教師在利用數字化實驗系統開展浮力實驗時要考慮是否能培養學生的綜合實踐能力.傳統的物理教學主要通過實踐和感性材料來讓學生直接獲取物理知識，從而完成對學生實驗能力和技巧的培養，如測量工具的使用、測量方法的掌握等.而數字化實驗系統，不僅延續了傳統物理實驗的特點，還延伸了傳統物理實驗，能夠通過數據的收集、分析、展示，給學生直觀的實驗結果印象，并引導學生從數據中分析物理規律.這樣，能提高學生的分析能力.綜合考慮各方面的因素，教師可以結合傳統的實驗方法和數字化實驗系統實驗方法，提高學生的觀察能力和分析能力，從而落實新課程標準的要求，滿足學生的多元化學習的需求.

2.考慮是否能達到最佳的實驗效果.就傳統的物理實驗而言，教師的實驗演示并不能方便所有學生的觀察.如果選取一些學生代表觀察，也會造成大部分的學生只能旁觀，無法真正參與實驗，不利于調動學生的積極性，也不利于培養學生善于觀察的能力，還不利于提高實驗教學的有效性.而利用數字化實驗系統開展浮力實驗，教師可以改變傳統的實驗展示方法.如傳統的實驗要方便學生觀察實驗現象，而在新型實驗教學中可以重點展示實驗數據，引導學生從數據中發現物理規律.具體方法是教師可以把實驗過程、實物展臺等拍攝出來，并通過現代化數字設備，放大給學生看.這樣，既能讓學生通過大屏幕觀察到整個實驗過程，也能激發學生的參與興趣，最終提高實驗效果.

3.考慮實驗設計是否完善.數字化實驗相比于傳統的實驗方法，其實驗方法和實驗設備都有所改善.在開展實驗前，教師應重視檢查實驗設計是否完善，并不斷優化實驗設計，幫助學生學習.教師除了應具備較高的實驗改進能力外，還應能將實驗匯編成案例，以供其他教師參考使用.當然，教師還應具備足夠的實驗設備操控能力，確保在實驗時能發揮出實驗設備的作用.對于浮力實驗中的數字化系統來說，數字化測量計、數字化實驗系統雖然較為智能，但是仍要注意一些使用事項，以確保實驗設備提供實驗的精確性.在信息時代背景下，新型的實驗教學設備越來越完善，教師應重視提高自身的教學水平和創新能力，以適應教育事業的發展.將傳統實驗和數字化實驗的優勢結合起來，能夠培養學生的猜想、觀察、實驗、總結等能力，使學生在此過程中逐漸形成符合自身發展的知識體系、研究方法等.

綜上所述，隨著社會的不斷發展，信息化、智能化技術的不斷更新，數字化實驗系統對于初中物理實驗教學非常重要.目前的初中學生，認知感官，知識系統和方法理念還不成熟，開展數字化系統實驗教學非常有必要.在初中物理實驗教學中，教師應轉變教學理念，依托先進技術，創新教學方法，從而提高教學質量.endprint