數字化實驗在高中物理中的應用策略

曹暉

摘 要：隨著多媒體技術被廣泛應用在教學中，教師也逐步改變了教學策略，構造數字化課堂。在本篇文章中，筆者就如何在高中物理教學中引用數字化實驗展開教學來實現高效物理課堂教學目的。

關鍵詞：數字化;高中;物理實驗;教學

信息技術將數字與學科教學緊密聯系在一起，成為廣大教育工作者十分青睞的教學手段之一。高中物理知識綜合性較強，導致很多學生在學習物理知識時常常遭遇重挫，因此教師逐步將信息技術與物理教學結合在了一起，創設出一些數字化實驗教學情境，促使學生根據數字化實驗加深對物理知識的理解，并提高其物理學習興趣。

一、數字化實驗展示微觀細節

由于物理教學環境的限制，很多物理實驗細節很難在課堂中展現出來，使得學生對物理知識的理解不充分。隨著信息技術的不斷發展，信息技術輔助教學能夠轉變上述現狀，高中物理教師開始利用數字化實驗系統將一些實驗細節清晰地呈現給學生，促使他們在學習過程中能夠通過捕捉實驗瞬息變化，提高物理學習興趣，進而熟練掌握并理解物理知識。

例如，學生在學習“自感現象”一節時，高中物理教師通過數字化實驗展示了實驗中的電流變化這一細節，促使學生快速理解了物理知識。課上，教師在講解完互感現象后，使學生認識到這種電磁感性現象對電路正常工作產生的影響，又展示出課本中給出的由兩個相同規格的燈泡組成的并聯電路圖，使學生仔細觀察滑動電阻變化時，電路中兩燈泡的亮度。有學生在觀察實驗過程中能夠清楚地感到兩個燈泡的明暗，但一些不敏感的學生對燈泡的明亮變化觀察得并不清晰，導致教師在講解自感現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數字化實驗教學，將電路中電流的變化這一微觀細節通過數字的形式呈現出來，那么再引出自感現象概念時，學生就很容易接受。高中物理教師通過數字化實驗展示實驗中的一些微觀細節，既能夠激發高中生學習和探究物理學習的興趣，也能夠促使他們養成仔細觀察的良好學習習慣。

二、數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、誤差出現的原因以及如何改進實驗減少誤差等常識通通講解給學生，使其嘗試改進與創新探究出能夠提升實驗精確度的方法。信息技術的發展，使得物理教學數字化成為現實，高中物理教師可以在課堂中運用數字化實驗來提高實驗數據的精確度，提高學生認知與理解力。

例如，學生在學習“牛頓第三定律”一節時，高中物理教師在課堂中通過數字化實驗教學促使學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兩力等大現象，此時教師可以借助傳感器實現數字化實驗教學，將傳感器與計算機聯系在一起，在拉拽兩個傳感器時引導學生仔細觀察計算機輸出的兩組數字的圖象，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數字化實驗教學，既能夠激發學生物理學習熱情，又能夠提高實驗的精確度，培養學生物理思維。

三、數字化實驗拓展實驗范圍

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

例如，學生在學習“自由落體運動”一節時，物理教師可以借助數字化實驗促使學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生后，便帶領學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變化數據，使學生深度認識自由落體運動。數字化實驗使得課本中傳統的自由落體運動實驗“活”了起來，學生能夠一目了然地觀察到物體運動的狀態以及期間數量關系之間發生的改變，大大拓展了實驗范圍，使得課堂變得更加豐富多彩起來。學生在信息化實驗學習氛圍中的積極性也較傳統實驗課堂中高，對物理充滿了學習積極性。

四、數字化實驗激發學生興趣

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

例如，學生在學習“研究平拋運動”一節時，高中物理教師通過開展數字化實驗來激發學生物理學習興趣。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律性”，引發學生思考。學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，逐步總結出了平拋運動的特點。教師根據學生得出的結論，將小球運動裝置與計算機關聯在一起，并且記錄下小球每個時刻運動情況，使學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字化手段展開物理實驗教學活動可以有效提升物理教學的深度與廣度，激發學生對物理學習的興趣和實驗創新能力，實現高效物理課堂教學目標。

參考文獻：

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