數字化實驗儀器在農村高中使用現狀與對策的研究

莫君榮

（安徽省廬江中學 安徽合肥 231500）

物理是一門在生活中有著廣泛應用的學科，具有較強的操作性和實踐性，因此，實驗是物理教學中非常重要的部分，是學生學好物理、提高物理素養的基礎，有效的實驗有助于學生深入掌握知識原理，不斷提高其實踐能力。信息化背景下，隨著新課改的不斷深入，對學生的學科核心素養提出更高要求，需要物理教學也要不斷創新。數字化實驗儀器運用于教學，在提高實驗精密度和速度、實驗形式等方面具有明顯的優勢，有助于激發學生實驗興趣，鞏固對知識點的掌握，對于提高學生實驗能力及實驗教學效果產生了積極的促進作用。但在農村高中教學中，由于受教育投資不足、教師數字化實驗儀器運用能力等因素所限，影響了數字化實驗儀器在高中物理教學中的應用。需要教師因地制宜，充分利用現有條件促進數字化實驗儀器在物理教學中的使用，以不斷優化高中物理實驗教學，提高學生的物理實驗能力，促進學生物理學科核心素養有效提升。

一、數字化實驗儀器運用于高中物理教學的意義

在高中物理教學中，基于學科的實踐性較強，需要教師重視演示實驗，以提高學生對知識原理的認知和應用。在傳統物理實驗中，因受常規實驗儀器、材料以及實驗危害等因素的影響，限制了實驗對物理現象及過程的精確快速反映，且在實驗中受數據采集和處理所限，影響了學生實驗探究活動質量和效果。數字化實驗儀器應用于物理實驗，有助于提高實驗精密度和速度，實現實驗形式的多元化，不斷優化學生課堂演示實驗，使其在實驗操作中實現新突破，幫助學生了解并運用現代實驗技術手段，使其實驗能力不斷提升，極大激發學生參與物理實驗的積極性的探究能力。

二、數字化實驗儀器在農村高中的使用現狀及對策

（一）數字化實驗儀器在農村高中的使用現狀

數字化實驗儀器在高中物理實驗教學中，通過實時測量、數據采集、數據分析和智能控制等先進技術，實現了小學科學實驗教學與信息技術的全面整合，有極大的優勢。在農村高中物理教學中，由于教育經費不足，導致在數字化實驗儀器的投入方面受限，難以有效發揮數字化實驗儀器對優化高中物理實驗教學的促進作用。在農村高中物理教學中，數字化實驗儀器使用中主要存在如下問題：

1.數字化實驗儀器價格相比普通儀器更為昂貴

與傳統實驗儀器相比，數字化實驗儀器價格較為昂貴，而農村高中教學中，受當地經濟發展水平及教育經費不足所限，導致學校在數字化實驗儀器的投入方面跟不上。表現在教學中，難以根據高中物理教學及學生實驗能力提升所需配備相關數字化實驗儀器，使得在日常物理教學中，仍然以使用傳統實驗器材為主。一方面不利于學生實驗積極性的調動，難以提高實驗教學效率，另一方面，對于實驗過程的展示、數據的提取及物理原理的揭示等方面難以達成良好效果，不利于學生物理素養的提升和實踐能力的提升。

2.各生產廠家數字化實驗儀器不通用

信息化背景下，從事數字化實驗儀器生產的廠家在不斷增加。在產品特性方面，各廠家的儀器各有自己的優勢和不足，但出于保護本企業生產的原因，市場上的數字化儀器之間缺乏統一的標準和性能且無法通用。如，某家企業采集器無法采用另一家企業的傳感器，導致學校在采購儀器時，只能從一家采購，影響了數字化實驗儀器的實驗效果，也在一定程度上增加了學校的經費投入。

3.各數字化實驗儀器操作便捷性不夠

從目前學校現有的一些數字化實驗儀器的使用情況看，儀器在使用操作方面不夠簡便，表現在數字化儀器的使用界面較為復雜，教師在展開實驗教學時需要花費較長的時間研究和熟悉，而學生要正確操作并達到實驗效果則難度更大。一些產品使用時附帶有手持式顯示器，但因界面小且展示的數據信息繁雜，在缺乏專業技術人員指導的情況下不利于教師掌握和實驗應用。

4.教師對于數字化實驗儀器缺乏了解

由于學校在數字化實驗儀器方面的投入不足，使得儀器在高中物理教學中的應用不是很普遍，加之缺乏對教師的相關專業培訓，導致教師在物理實驗中，對于現有的一些數字化實驗儀器的性能及使用了解不足。學校目前只有少數教師參加過一些數字化實驗儀器在教學中的應用觀摩活動，而參加的教師由于缺乏可供操作的儀器也無法實現儀器的效果，更多教師則較少有接觸使用儀器的機會。還有一些學校雖然購買進一部分實驗儀器，但因缺乏內部的推廣和交流研討，導致校內數字化實驗儀器出現閑置現象，沒有很好地加以利用并發揮作用。

（二）數字化實驗儀器在農村高中使用對策

1.加強教師數字化儀器操作使用技能培訓

新課改背景下，從學校長遠發展看，物理數字化實驗儀器的推廣使用是大的趨勢，學校需要重視數字化實驗儀器在教學中的推廣和使用，一方面加大資金投入，以充實和完善本校數字化實驗儀器，另一方面，要聘請專業技術人員對學校教師數字化實驗儀器的操作使用及維護方面的技能培訓，不斷提高教師的專業化素養[1]。同時，學校要多組織教師外出參觀學習，并與同行就數字化實驗儀器及教學展開交流，吸納先進學校的教學經驗，推動本校的數字化實驗儀器的推廣和使用，真正發揮其對優化物理實驗教學的促進作用。

2.借助數字化實驗儀器激發物理實驗興趣

與單純的教材及口頭教學相比，數字化實驗設備可以動態模擬多種實驗器具、相應的實驗環境，對學生具有很大的吸引力[2]。教師可充分借助其直觀性的特點，調動學生的物理實驗興趣，以營造思維活躍的物理實驗教學課堂。如，在彈力章節的實驗教學中，要激發學生對彈力相關知識的興趣，教師可帶領學生熟悉了解數字化實驗室，面對新穎的數字化實驗道具，學生會產生動手操作的興趣，教師可適時提出教學導問：如何做可以導致物體發生彈性形變，以及塑性形變？這兩種形變有什么區別？在問題的引導下，學生會充滿興趣地利用實驗器材，利用兩個力傳感器展開對拉實驗，或借助帶有彈力測力器功能的彈力球展開實驗探究，并得出結論：彈性形變意即受力物體變形后還能夠恢復原狀，塑性形變則是變形后無法恢復原有形狀。通過運用數字化實驗儀器輔助教學，激發了學生的探究操作興趣，提高了其動手操作能力和思維能力，有助于促進課堂教學效率提升。

3.借助數字化實驗儀器優化教學重難點

高中物理不僅概念、原理繁多且抽象性強，僅靠書面講解或傳統的實驗操作，難以使學生快速理解教學內容。教師可借助數字化實驗儀器進行實驗環境的模擬，以增加實驗的生動感，激發學生的實驗思考力，對于重難點還可以進行反復實驗，促進學生對重難點知識的掌握[3]。如，在串聯和并聯章節的教學中，不少學生難以理解電路圖，教師可借助數字化實驗儀器為學生進行電路連接過程的演示，使學生直觀地觀察步驟及產生的現象，再給學生提供自主操作的時間，鼓勵學生自由發揮創意，進行電路設計，教師可在此過程中了解學生的知識薄弱點并進行有針對性教學，使學生正確掌握電路圖畫法，優化了教學重難點。

4.借助數字化實驗儀器以鞏固知識內容

在物理教學中會出現這種現象，學生雖然掌握了理論知識，但由于缺乏與生活實際的聯系，而不能加以利用并實現知識的內化吸收。教師可結合基礎理論知識點，借助數字化實驗儀器展開教學，使學生將理論知識與實踐聯系起來，增進對知識的理解和記憶。如，在教學磁生電章節的內容中，教師可首先進行演示實驗：首先把一枚導體串聯起一塊電流表和開關，然后在導體旁放置一塊 U 形磁鐵，當導體在磁場中保持靜止時，學生會觀察到電子電流表沒有度數，當導體在磁場中垂直進行上下運動，學生發現依然沒有度數，當導體以左右、斜向形式在磁場中運動時，學生會發現電子電流表刻度產生度數。通過上述操作，學生就快速理解了當一部分導體在閉合電路及磁場中進行切割磁感線運動時，就會產生電流現象，并認知到感應電流的方向，不僅和導體運動方向有關系，而且與磁感應線方向有關系。通過這種教學增進了學生的理解力，提高了學習質量和效率。

綜上所述，數字化實驗儀器在高中物理教學中的應用，有助于提高學生的探究精神和實踐能力。需要學校加大實驗儀器的投入及教師專業技能培訓，以不斷優化高中物理教學質量和效率，促進學生物理學科核心素養的增強。