應用數字化平臺優化高中物理課堂的實踐分析

摘 要：數字化實驗平臺是在現代化經濟與科技發展下孕育而生的教育界新生產物，是理科實驗教學與信息技術的全面整合。它以傳感器為核心媒介，運用實時測量、數據采集、數據分析與智能控制等先進技術輔助進行便捷、直觀、高效的實驗教學。對此平臺的合理運用將有效提高學生的學習興趣、學科探究效果與能力，而實現合理運用的關鍵點則在于實驗過程與數據呈現的一體化、教學時間與學習空間的雙保障、學習工具與學習主體間的辨析三方面。

關鍵詞：數字化平臺；高中物理教學；優化

高中學生已經具有了一定的數字化平臺操控能力與邏輯思維基礎，而將其利用于學科學習中，則是對學生學情、現代化網絡發展主流與實現有效學習的完美整合。但對任何一種現代產品的運用皆應與其投向的領域的具體情況相契合。下面，我便在對高中物理學科內容與學段學情的考量基礎上對應用數字化平臺優化物理教學課堂的實踐問題詳做闡述。

一、 實驗過程與數據呈現的一體化，方便深入

在傳統的實驗教學中，實驗過程與數據分析這二者是相互獨立的，即利用教具進行實驗，之后通過觀察實驗現象手動記錄數據、繪制圖像、得出結論。但數字化實驗平臺之下的二者是通過傳感器與編碼轉換一體結合與同時生成的，這不僅使得實驗過程更加便捷，即時、準確，形象化的數據與圖像呈現亦利于學生對物理現象與知識原理的深入把握。這是教師在利用其優化課堂教學過程中應加以側重的節點之一，即學習效果。

例如：在《牛頓第三定律》一節的教學中，傳統的實驗驗證方式是通過兩個連接的彈簧測力計進行反方向的相互拉動，以觀其指針刻度的改變，進而得出數據與結論。但其在數字化實驗平臺中，是采用兩個力傳感器的對拉，通過USB線將傳感器數據傳入電腦，同時軟件便以數字和曲線的方式顯示出力的數據與其大小變化曲線，且在其中可以進行兩條曲線之間的擬合，以形象、精確、自動一體化的模式促進學生對牛頓第三定律的深入理解。再例如，在進行《實驗：用打點計時器測速度》一節的實驗時，運用數字化實驗平臺中的運動傳感器將物體運動位移、時間等轉化成電信號，讓其經過計算機運算功能的處理，同步精準地顯示出其運動速度的數據圖像變化規律，這樣便避免了運用紙帶進行打點計時的繁復性與誤差性，同時促進學生對小車運動狀況的細致深入理解。

二、 教學時間與學習空間的雙保障，高效獨立

在傳統需要人工記錄或計算的實驗中，一個面面俱到的實驗操作過程對于有限緊張的課堂時間而言幾乎是妄談，這樣學生的理論與實踐能力均得不到一定提升，而數字化實驗平臺則整合了教材與現代科技，省去了計算、整理等多種操作環節，將教師教學與學生學習的效率提升了到了一個新的高度。且運用多個獨立的終端為學生營造出偌大的自由探究空間，使得學生自主合作式的新型學習模式擁有了廣闊的落實地。這是教師在利用其優化課堂教學過程中應加以側重的節點之二，即效率與自由的空間。

例如：在《摩擦力》一節的講解中，為讓學生正確認識最大靜摩擦力與滑動摩擦力之間的大小關系，教師可以引導學生通過數字化實驗平臺進行探究。在探究過程中，學生只需要在整體實驗思路的指引下，進行對實驗裝置和專用軟件的操作，如接通電源、點擊“開始記錄”“停止記錄”等，在數字終端上便可以快速地顯示出摩擦力隨時間變化的數據與摩擦力—時間曲線，讓學生對實驗問題進行直觀清晰的認識。而避免了傳統的用彈簧測力計測量時所需進行的多次的數據記錄與人工比對，通過問題與實驗操作直奔結果，不僅對學生實驗能力進行了有效鍛煉，同時大大節約了課堂時間，給學生與教師提供了更充裕的對深度知識的研究空間。除此之外，每個研究小組都配備有自己的數字化實驗終端，都可以利用其進行組內獨立的探究活動，這使得學生具有了自由的學習空間，同時也使得各組學生的探究活動可以同步展開，節約教學時間的同時，形成熱烈良好的學習探究氛圍。

三、 學習工具與學習主體間的辨析，立足生本

數字化實驗平臺的出現詮釋了當代科技在教育領域內的重要作用，但任何事物都具有兩面性，新出現的事物亦不能全盤否定傳統事物的作用。有時，傳統的實驗設備反而能夠更好、更方便地達到理想的教學效果，而且學生是學習過程的主體，而數字化實驗平臺只是一種學習工具和教學手段，是教學的載體，所以，要理性地認識實驗的目的，分辨“載體”和“主體”，恰當地結合傳統實驗模式與數字化實驗平臺，而不單純地流于新潮與虛空的形式。這是教師在利用其優化課堂教學過程中應加以側重的節點之三，即生本。

例如：在《彈力》一節的教學中，需要讓學生掌握的內容是對彈性形變的定性理解，而非細致的對所受力與物體變化情況的定量考察。所以這時通過傳統的手動實驗，如擠壓盛著水的透明水杯，觀察插入其中的透明細管的液面變化情況；向相向而立的兩面鏡子中的一面發射激光光線，使其經過兩個鏡面反射后在墻壁上形成光點，通過按壓鏡子間的桌面觀察墻上光點位置的變動等就可以達到良好的教學效果，而不必通過數字化實驗平臺對其進行精確的數據化分析。除此之外，教師也不應為了讓學生適應此種現代化學習手段，在學情限定之外，讓其去研究平臺的使用方法等，而應正視其是一種輔助工具的本質，應是被人、被作為主體的學生根據自己的需求擇取運用的。例如，在《探究小車速度隨時間變化的規律》一節的教學中，由于高一學生實驗經驗的不足與思維能力的相對薄弱，需要通過在教師帶領下進行的細致的實驗操作鍛煉，所以這時的高效化的數字化實驗平臺便不再適用了，因為實驗方法和手段的選擇要以學生的學習需求與理解能力相匹配，再好的方法如若是學生無法掌控的，其學習效果亦不會得到相應的提升。

數字化平臺是適應現代科技與各領域發展模式的轉型而出現的一種媒體，其在教育領域內的進軍亦是必然，它的便捷性、快速性與精確性大大利于現代教學效率與質量的提高，其亦是學生實現更深入與更專業學科知識研究與能力發展必不可少的一種工具。所以，它應成為符合現代化大趨勢的教育模式之一。

參考文獻：

[1]程新陽.高中物理數字化實驗與傳統實驗的對照研究[J].中學課程輔導（教師通訊），2018（12）：105.

[2]劉冉婷.高中物理利用數字化實驗提高教學有效性的實踐探索[J].中學課程輔導（教師通訊），2018（08）：119.

作者簡介：

宋江濤，河北省石家莊市，石家莊一中實驗學校。