數字化實驗在初中物理教學中的運用分析

王菊珍

數字化實驗在初中物理教學中的運用分析

王菊珍

（甘肅省嘉峪關市第五中學，甘肅嘉峪關735100）

《基礎教育課程改革綱要（試行）》中明確提出，要著力推動信息科技在教學全過程中的運用，推動現代信息技術與學科課程的融合，逐漸完成教學內容的展現方法、學生的教學方式、老師的教學方法和合作學習方法的轉型，充分運用現代信息技術的優點，為學生的了解和進步給予多種多樣的教學條件和工具。就初中物理教學來講，數字化實驗技術是將物理的理論與信息科技緊密結合，在教學中合理利用數字化實驗，可以塑造學生的學科素養。雖然“數字化”是數字化實驗系統軟件的優點，可是它也會給實際教學中的老師、學生造成很多難題，因此，文章就該發展趨勢進行討論。

數字化實驗；初中階段；物理教學分析

一、將數字化實驗系統應用于初中物理課教學實踐活動的標準

（一）合理性標準

應遵循數字化實驗系統軟件在物理學實驗設計方案中的合理性標準。合理性是數字化實驗系統軟件物理學實驗設計方案的重要基礎，老師應當保證數字化實驗系統軟件在物理學實驗教學中，實驗方式與實驗基本原理具備合理性，而且依據初中物理學實驗的學習原理與規律性開展實驗內容的設計方案，進而充足地充分發揮數字化實驗系統軟件的功效。老師在應用數字化實驗控制系統設計實驗時，要充分考慮有效方法的應用，科學研究觀念的落實。老師在實驗全過程中要教會學生應用合理的辦法解決數字平臺實驗難題。

（二）目的性標準

數字實驗系統軟件的使用也要遵循目的性標準。從人們的教學實踐活動來看，學生針對數字化實驗的首要條件是將實驗狀態與數據融合。由于在物理實驗教學中使用數字實驗系統軟件，核心轉換是傳統式實驗中數據分析和數據信息加載階段，而這對初中學生了解有一定難度，這就需要教師從教學具體的學情考慮，結合教材內容實驗中的實際問題，結合實際教學中的問題，進行數字實驗系統軟件處理。

（三）適用性標準

適用性標準也是數字化實驗系統應用應遵循的標準，老師在利用數字化實驗系統軟件開展初中物理課實驗的制定時，必須保證實驗的具體內容與專業知識合乎初中生的認知水平，根據數字化實驗系統軟件的特性培養學生的自學能力，進而提升初中物理課實驗教學的品質。在物理學實驗教學中，要選用最好的辦法開展數字化實驗系統軟件的教學。

二、數字化實驗系統應用難度及其解決方法

從當前的初中物理課堂教學角度來看，其數字化實驗系統的構建與應用會遇到一些難題，為了能夠讓數字化實驗系統發揮出應有作用，做好對難題的分析并找到解決方法是重要工作任務。

（一）校園基礎環境

難題：數字化實驗系統作為以信息技術為基礎的創新性實驗教學模式，其需要學生擁有優質的信息環境，并能夠專門成立數字化實驗室，同時在各班級中都要設計數字化實驗演示及實驗平臺。這需要學校投入大量的資金，還要引入設備，建設系統平臺等。然而，當前很多學校在財務方面都只能維持基本活動開展，根本沒有多余資金用于數字化實驗平臺的搭建及系統研發，這讓初中物理數字化實驗系統的構建遇到了困境。

解決方法：針對當前學校數字化實驗系統構建方面的環境及資金困難，學校可以采取多方聯合的方式予以開展。首先，學校可以像上級教育部門進行申請，讓教育部門給予資金及政策上的支持。其次，學校可以在教育部、政府的支持下，由教育部的帶頭，實現學校與企事業單位的關聯，由企事業單位資助和贊助，其中以信息技術相關企業優先，因為他們不僅可以在資金上予以投資，還能夠在技術上予以支持。對于投資最大的企事業單位可以實現對數字化實驗系統的冠名，如“XX數字化實驗平臺”等。第三，學校可以根據本校實際情況，在不影響學校基本教育活動開展的前提下，盡自身所能予以投入，為數字化實驗系統的構建貢獻力量。

1.3.2 山東省政府政策優勢。山東省的十三五規劃還強調遵循網絡的力量，要專注于推動網絡基礎設施。為推動新一代信息技術相關領域的協同發展，要構建互連、集成、智能、安全的信息技術產業，實現全面新網絡經濟的擴張。這為山東省電子商務的發展提供了重要的技術基礎，為福山大櫻桃電子商務發展提供了機遇。

（二）老師信息水平

難題：在數字化實驗系統應用過程中，老師作為教育活動中的主要負責人，其必須要具備良好的信息素養，才能夠順利完成對數字化實驗系統的操作，進而保證數字化系統的功能性能夠得以發揮。然而，從當前的老師專業能力角度來看，很多物理老師在信息素養方面，并不能勝任數字實驗系統的工作，這會影響到數字化實驗的開展效果。如果應用不當，那么數字化實驗系統的教學優勢很難予以發揮，這會導致巨大的教育資源浪費。

解決方法：針對老師信息水平不足的問題，對其予以解決是必然選擇。因為隨著初中物理教育工作的進步，數字化實驗系統的構建是學科發展趨勢，所以老師早晚要面臨這一問題。為了解決老師信息素養不足的情況，可以在完成數字化實驗系統構建以后，由負責開發和維護的單位派專人對老師進行培訓，保證每一名老師都能夠熟練掌握該系統的操作方式，同時能夠處理一些基礎性的問題。以確保在運用數字化實驗系統進行授課時，能夠解決學生遇到的一些問題，保證數字化實驗可以在課堂教學環節中順利予以開展，并可以收獲較理想的效果。

（三）學生接受程度

難題：學生的接受程度如何是影響初中物理數字化實驗平臺健身與應用的關鍵。從當代初中生的興趣需求角度來看，他們對于新穎的事物是具有較強興趣的，以信息技術為基礎的內容興趣更強。但當將其與學習、實驗相關聯，學生的接受程度、理解程度都無法保證。如果，學生出現接受程度不強的情況，那么不僅會導致課堂教學工作達不到理想的效果，同時還會造成教學資源的巨大浪費，這對于初中物理教育工作而言是非常不利的。

解決方法：誠然，學生的興趣、接受能力是無法估計的。但對于以信息技術、數字化平臺為基礎的實驗教學，學生們一定會感興趣的。如果老師擔憂該方法的有效性，可以借助數字化平臺先做好對學生的引導，實現物理實驗與現實生活的關聯，并借助視頻資料、Flash等方式完成對學生的興趣調動與思維啟發，為課堂教學工作的開展做好鋪墊。針對學生理解能力不足可能導致的接受程度問題，老師可以對學生進行簡短的培訓，讓學生也可以具備基礎的信息水平，從而保證他們在學習中可以更好地進行數字化實驗，提升他們在學習過程中的體驗。

三、將數字化實驗系統應用于初中物理課教學實踐活動的對策

在初中物理課堂教學中，老師要想將數字化實驗系統應用到實驗活動中，就必須要做好課堂教學工作的統籌設計，同時還必須要對課堂進行合理的管理。

（一）節省無謂時間，拓展實驗思維

數字化實驗感應器和數據采集器替代了學生的獲取數據全過程，計算機技術對信息實現了統計分析、解決和剖析，使學生免去了煩瑣的動手驗證過程，可以及時把信息根據圖像立即展示出去，形象化地看得出每個標量的關聯，進而讓學生有更多的時間用以實驗設計方案、研究和剖析，有益于更好地了解定義，把握規律性。這對激發學生的認知主題活動，擴展邏輯思維，開發設計造就潛力等都有積極意義。

例如，傳統式實驗做法：研究實驗中調整酒精噴燈與量杯的高寬比，將溫度表吊在鐵架臺上放進水里，不能碰著器皿底和器皿壁。引燃酒精噴燈，對量杯中的水加溫，留意觀察水里氣泡的轉變，每過1min記錄一次溫度表的示數。

數字化平臺實驗改善：改善實驗方式及實驗結果的展現方法。將準備好的實驗器械拼裝好，在試管中添加適量的水，隨后固定不動在鐵架臺上。將溫度感應器和數據采集終端連接好。打開計算機上的DIS工具軟件將溫度感應器調零。開啟數據信息紀錄報表，引燃酒精噴燈后，點一下“組件”，觀察水里氣泡和環境溫度的轉變，直至水沸騰，觀察溫度的轉變，點一下“終止”，儲存數據信息，隨后挑選制圖，獲得圖像并儲存。

根據本實驗能夠看得出，因為數字化實驗服務平臺的干預，學生初中物理課實驗的次序顯著掌握大量，并且還能夠學會思考，開展思想的開拓和練習，進而可以更好地觀察物理學實驗，而且可以協助老師一起思考實驗的改善方法。

（二）實驗基于生活基礎，促進教學全面改變

未來隨著社會的發展，信息科技必定深層次到人們日常生活的各行各業，信息科技與教學行業緊密結合是必然趨勢。因而，老師勇于開拓包含數字化實驗系統軟件的當代教育新技術，在教學中加以應用，進而能夠推動教學內容、教學方式和教學方法的更改。當實驗根據日常生活基本進行，就可以獲得確定的實驗結果，就可以吸引住學生們的普遍關注。

視頻觀看，新課程引進。利用多媒體播放視頻，水餃各自放到水中和油里煮，煮同樣的時間段后，發覺水里的水餃完好無損，而鍋中食用油里的水餃卻越來越發黃。怎么會發生那樣的狀況？大家日常吃的水餃全是清煮的，是由于油的沸點比空氣密度高，油的沸點高過空氣密度，那什么叫沸點？

從日常生活最普遍的狀況引進，讓學生了解日常生活隨處有物理學，物理與生活密切相關。偏向生活的實驗最可以觸動學生的心理，這是由于例如煮餃子那樣的偏向生活內容對學生而言是特別了解的。當學生發覺日常生活有很多物理變化的情況下，自身便會對物理變化十分有興趣，有針對性地開展數字化實驗的方法，學生們將在更短的時間內迅速地了解物理學實驗的解決方法和實驗流程，讓學生的邏輯思維運行速率更快。

（三）節約上課實驗時間，加深實驗綜合氣氛

改善實際效果構想：傳統式實驗中運用的是電流計和電流表的各自精確測量穿過電阻器的電流和電阻器兩邊的電流值。在研究實驗全過程中，學生既要觀察電流計又要觀察電流表，那樣學生有一些手足無措消耗了許多時間。這也是一種對實驗時間的消耗，并且也無法真的讓學生融進到自學當中，手足無措的狀況一直存在，針對學生而言也是十分消耗上課時間的。

實驗改善：數據信息測量方法及實驗結果的展現方法

1將電壓傳感器和電流傳感器各自接入數據采集終端上。

2將小燈泡、滑動變阻器、電源開關連接電源電路中，將電源開關斷掉，把電流傳感器串聯連接電源電路，電壓傳感器并連接在小燈泡的兩邊。

3.調整滑動變阻器，更改滑動變阻器連接電源電路的電阻器，待電流傳感器和電壓傳感器的示數平穩后，點一下記錄數據信息。

如果選擇數字化實驗系統軟件，則可防止此不足的發生，當實驗設備如電流傳感器、電壓傳感器連接電源電路后，學生點一次對話框數據采集組件，改變滑模模組，數據信息將自動按順序由上而下，點一下“公式計算”欄加電阻器會自行算出阻值。從數據表格初中學生會發現，無論學習電壓值和電流如何轉換，最后測得的電阻器電阻值大部分全部都是一致的。

（四）改進學生實驗理解，開展有效教學思考

在利用傳統式實驗教學不成功后，教研室的教育學習者們科學研究后，決策選用數字化實驗教學。利用數字化實驗系統軟件開展聲音特色的教學實踐活動后，實驗班學生的考試成績間距小，考試成績較集中化。

水的沸騰實驗狀況：

學生梳理好實驗器械后，

老師：在實驗全過程中你看到了什么狀況？

學生：在升溫歷程中，水在燒開前，開水的氣溫持續地升高。

學生：在升溫歷程中，水里有很多氣泡造成且持續升高、增大，到河面裂開，氣泡中的水蒸氣釋放到空氣中。

老師：根據圖像你能發現什么規律性？

學生：水沸騰后，再次加溫但溫度維持不會改變。

學生學會反思和思考，并且老師也需要開展教學思考和總結，根據一遍一遍地比照，能夠看到在數字化實驗中初中生教學思考的概率更高，這是由于數字化實驗服務平臺可以釋放老師的兩只手，也可以啟迪學生的思維。

四、結語

信息科技的應用很重要，物理是一門以實驗為基本的課程，數字化實驗平臺是物理教學科學研究的重要方式，在物理學教學全過程中有著至關重要的功效。傳統式的實驗器械和精確測量方式，一定程度上干擾了教學的實際效果。因此，物理學實驗教學終將作出轉型，應用數字化實驗服務平臺變成塑造學生物理科技創新素養的重要應用方式。

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