探討數字化實驗在初中物理教學中的運用

袁靜

【摘 要】數字化實驗系統是新型實驗系統，隨著國家新課改的深入，數字化物理實驗已經在初中教學進行普及。利用數字化實驗器材，以傳感器和計算機為基礎，并且與傳統實驗器械相結合，達到彌補傳統物理實驗中存在的儀器弊端。在此基礎上，支持了教學的信息技術與物理的全面整合。根據初中物理教學現狀和態度，本文展開對數字化實驗在其運用的分析和研究。

【關鍵詞】數字化;初中物理;措施

學習物理學科離不開學生動手操作的物理實驗，實驗能夠幫助學生理解物理概念以及掌握物理規律，根據傳統實驗中出現的問題，數字化實驗器材對其進行彌補和改進，使實驗測量數據更為精確，實時記錄實驗數據并分析處理。相比于傳統實驗，數字化物理實驗在探索物理實驗規律方面有著更大的優勢。數字化實驗軟件，完成教材中的演示實驗和學生實驗。

一、初中物理實驗的現狀和問題

目前初中物理實驗教學過程中，教師不應該只重視物理知識的灌輸。在傳統物理教學中，教師缺少對實驗教學的重視，缺少對實驗的反思和師生互動。大部分教師在物理實驗課中通常將教學目標實驗操作過程和結果通通都告訴學生，實驗全部由教師自己完成，學生得到的動手做的時間很少，失去了做物理實驗的很多機會。物理實驗只停留于看視頻或看教師實驗的表面，無法對實驗深入。即使課堂時間和教學計劃，允許學生自己動手做實驗，但是如果教師課前沒有做足準備，課堂出現的問題，因為沒有預想和準備，導致教學環節出現錯誤，教學效率下降。因為僅是教師的演示實驗，會造成學生缺乏物理知識探索的主動性，影響學生動手能力，對物理實驗沒有足夠的興趣，無法對實驗進行深入的探究，所以課堂教學自然就降低效率。利用好每一次的實驗，努力營造積極和愉悅的教學氛圍。教師授課要突出學生學習的主體地位，基于實現全體學生的全面發展。

二、數字化實驗運用到初中物理教學中的措施

（一）利用數字化實驗，實現系統探究

初中物理學科中，聲波物理屬于物理知識中比較抽象部分，學生很難理解聲波，只是教師口述知識是不夠的，學生對聲波的理解不深刻。一定的實驗基礎，讓學生記住聲波，理解聲音的特性。在從前實驗沒有配備數字化實驗的設備條件下，使一部分教師在設計本章節的教學，沒有機會給予學生實驗機會，直接忽略實驗部分的教學設計。需要教師對數字化有正確的理解，學習新技術。教學需要從實驗教學的設計與分析開始進行，對教學設計有一個合適和科學的安排，從而提高學生的物理實驗水平。首先，教師應該明確實驗的結果和教學能夠達到的效果和目的，學生需要哪些方面的物理知識得到提高，增加學生對聲音的感悟。其中，教師利用數字化物理實驗和教學進行配合，注意實驗步驟，以及實驗過程的規范性。先選擇正確的實驗器材，課前自身先進行實驗，并對實驗過程充分掌握和了解，設想學生問題，以及突發狀況下的解決辦法，對實驗過程仔細記錄，并熟記。實驗器材的合理分配，設備不夠時，學生自主分組，兩人一組再進行實驗操作。在設備充足情況下，每位學生都配備設備后，教師幫助學生將聲波傳感器與數據采集器進行統一連接，學生檢查是否已經連接，檢查完畢后，學生將手持分析儀，將相對應的實驗模板打開，在完成正在實驗前的步驟后，保障接下來系統的聲波實驗。學生在實驗過程中，聲波傳感器接收到的信號波，借助計算機進行準確的圖形描繪，邊核對邊跟進實驗，學生配合電腦繪制圖邊實驗，最后得到科學有效的振動波圖，利用數據化保障了實驗數據的準確性。學生在進行聲波實驗時，感受到物理實驗的樂趣，通過自己努力得出正確結果，最終獲得成就感。其次，探究過程也是數字化實驗系統物理實驗中的關鍵環節。教師通過舉例動物的聲波，利用信息化在多媒體播放對測試海豚或者蝙蝠的聲波的實驗。

學生回到自己的實驗操作過程，繼續使用采集器采集，使傳感器里將接收到不同響度的聲音，并對電腦繪制出的聲波圖的振幅進行觀察，學生提出問題，思考影響聲音的因素有哪些。對物理結果進行探究和挖掘。實驗操作完成后，學生整理設備，避免設備的損壞。對數字化實驗系統的實驗優點進行分析，利用數學化設備在物理實驗教學中，能夠直觀地將聲音的特點與性質反映出來，而不是通過教師口中的詞語體會。突破了傳統設備的局限，通過數字傳感器將聲音變成可視化，將無形的現象變有形。給予學生充分的自由與選擇的權利，使聲音記錄測量方法簡單化，但豐富了聲音實驗的內容。表現物理實驗的多種現象。實驗通過引入傳感器得到了事半功倍的作用，激發了學生的學習興趣，人為本的教學理念，更強化了用數學分析物理問題的意識，動手操作物理實驗，讓學生養成一種研究問題通過現象、數據和圖像獲得結論的科學習慣。

（二）利用數字化實驗，提高學生物理興趣

教師能夠善于發現和探索生活事物，豐富知識面，對物理知識的拓展。教師對自身素質的要求高低，將完全的體現在教學中。培養學生科學研究問題的理性思維的習慣，在初中物理的教學過程中，教材不能完全舍棄，實踐和教材整合，并結合互聯網實驗來創建教學情景，讓學生對物理感興趣。學生通過不斷地思考探索、動手實踐并深入分析，自主獲取更多的知識，達到學生內化和知識的提升。教學質量的提升離不開教師的教學方式的改變。例如教師可以靈活地運用多媒體軟件，在教學《光的折射》利用信息技術，下載虛擬三棱鏡，視頻里有人拿著三棱鏡，三棱鏡被一道陽光穿過，并且投在了另一面白墻上。物理現象展示出了七種不同顏色的色光，學生會對景象表示感嘆。光的色散實驗，不同顏色的光線折射角度也不一樣。通過小實驗向同學們展示了光的色散，幫助理解抽象的知識，能夠吸引學生們的注意力，增加他們對光方面知識的渴求。還可以借助課堂討論，將知識拓展，培養學生仔細觀察的能力。例如在教學《壓強和浮力》章節中，教師應該利用豐富的互聯網教學資源，適當地把新鮮、有趣的日常生活事件運用到教學視頻里，或者身邊出現的問題。比如，為什么在家里用高壓鍋可以使食物變熟，但是在高原地帶的人們，為什么用高壓鍋就煮不熟呢？如果在其他海拔地區又會發生什么呢？利用網絡資源共享和學生收集資料中獲得更廣泛的知識特點。增加了物理課堂色彩，也讓學生充滿好奇心，同學們更積極、主動地參與到課堂學習中。教師運用幽默的語言適當調節課堂氣氛，同時利用互聯網教學資源內容豐富且多樣的特點，為學生營造一個良好的學習氛圍。可以和情景結合帶領學生們進入教學，這樣可以使學生不斷思考，還能夠讓學生們更加容易接受新知識的同時，也鞏固壓強的基礎，提高學生學習的課堂效率。

（三）利用數字化設備，提升教學效率

物理教學包含大量數據的物理規律，可是傳統實驗無法對繁瑣的數據進行有效的處理，對教學和學生學習造成困擾。使物理教學實驗中，存在大量數據的物理實驗得不到詳細的研究，但是物理實驗離開了大量的數據很難證明數據的科學性和規律，由此得到的結論難確定是否有偏差，為學生節約了時間，無需學生再去處理和采集數據。留下更多的時間讓學生對物理數據進行深入探究，有規律且更具科學性。根據教師經驗發現，學生對摩擦力方面的理解都有一定的困難，尤其是靜摩擦力方面的問題。如果學生使用的是傳統實驗的測量工具，通常使用彈簧測力計，學生還需要解讀彈簧測力計的使用說明，由于設備的陳舊，部分零件甚至看不清楚，學生操作滑塊時，變速運動產生的示數總是不穩定，學生徒增煩惱，甚至使學生無法讀數據，學生自信心受到打擊。傳統設備通常情況下，學生實驗時，將木塊放在較為粗糙的器材接觸面上，實驗過程的數據產生較大差異的現象比較普遍。

由于教材上的實驗設計存在缺陷，往往按照教材進行教學是不夠的，教師執行教學時有困難，學生的疑問無法解釋。對此教師應該指導學生使用力傳感器進行測量，通過數學化實時顯示數據，將數據投放在白色大屏幕，學生將猜測得到解答，幫助學生理解概念。教師指導學生完成實驗過程：先將傳感器接入數據采集器，數據傳入完成后，調整傳感器，點擊窗口，學生再將木塊放置在斜面板上或者再加配重塊。教師在實驗過程中，只告訴學生實驗目的，不能透露其中結果和過多的具體操作步驟，可以在學生實驗過程中適當的提醒。用細繩連接測鉤，在拉動之前與木塊保持水平方向的擺放，學生慢慢的拉動，拉動過程學生有一顆平常心，精神集中，待木塊開始運動后便馬上停止拉動。在點擊停止鍵后，學生參照課文，分析原有數據再仔細觀察數據的不同，學會分辨不同。找出代表靜摩擦力部分，及靜摩擦力的部分。根據實驗結果，教師引導學生分析理解。學生在數字化實驗，擁有的強大的軟件功能的處理和幫助下，使學生發現物理規律更加容易，擴大了實驗內容，以及學生對物理實驗探索的深度，學生的學習空間更大，激發學生的創造力，養成細膩的解題思維習慣。

三、結束語

總之，數字化給學生和教師帶來教學上的便利，需要教師適應和接受，轉變傳統觀念，積極面對和理解信息技術與物理學科整合的內涵。使教育資源配置不斷優化，利用新手段對傳統實驗進行再次的挖掘，開發其中潛在的教學功能，與先進技術結合做好充分的研究，最大化的利用自身價

值。

【參考文獻】

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