初中物理實驗教學中數(shù)字化實驗室的建設

煙臺第十一中學 李 鑫

數(shù)字化技術(shù)的引入使物理教學發(fā)生了深刻的變化，在物理課堂中應用信息技術(shù)能夠使學生對物理現(xiàn)象進行清晰的觀察，激發(fā)學生的學習興趣。將信息技術(shù)合理、適時地引入到物理理論和實驗教學當中，能夠最大限度地挖掘信息技術(shù)的教學效果。信息技術(shù)在物理教學中的應用，不僅可以提高課堂教學效率，還有助于激發(fā)學生的學習積極性，提升創(chuàng)造性思維。數(shù)字化技術(shù)不僅改變了傳統(tǒng)的教學模式，對教學方法的改進與提升也具有重要意義。

一、數(shù)字化實驗室建設意義

數(shù)字化技術(shù)本身就具有對多媒體信息進行處理的功能，這些多媒體信息包含圖、文、聲、像等。數(shù)字化技術(shù)與多媒體信息相融合，有助于對物理現(xiàn)象進行生動的表達，從而為學生創(chuàng)建更好的學習環(huán)境，進一步激發(fā)學生的學習熱情。

中學生不管是認知水平，還是思維水平，都不夠成熟，再加上物理學科抽象復雜，導致學生認知難度增加，致使物理成為教學難點。而數(shù)字化技術(shù)的表達方式更為形象，更為直觀，可以將較為抽象的事物具體化。另外信息技術(shù)可以動態(tài)地表現(xiàn)復雜的物理變化過程，方便學生進行觀察，幫助學生掌握物理規(guī)律的變化特點，有效突破教學難點。

在物理教學過程中，仿真技術(shù)的應用既是對物理現(xiàn)象的模擬，也是對現(xiàn)實生活中物理現(xiàn)象的再現(xiàn)。在進行實驗之前，學生借助仿真物理實驗室和幾何畫板，模擬各類實驗情形，可以初步實現(xiàn)對物理過程及物理現(xiàn)象的認識，減少了在實際操作過程中的盲目性。數(shù)字化技術(shù)特有的仿真模擬功能可以有效輔助物理實驗過程，顯著提升學生的實驗操作水平。

對于學生來說，實驗數(shù)據(jù)的處理和分析能力是綜合能力中較為重要的一部分。在對數(shù)據(jù)進行處理時，經(jīng)常會應用到圖象或者表格，相對圖象來說，表格對數(shù)據(jù)的表達更為直觀、形象。在進行物理教學的過程中，不管是教材，還是教師，通常都要求學生應用表格對數(shù)據(jù)進行記錄和處理。對于初中學生來說，憑借圖象對數(shù)據(jù)處理有一定的難度，但是借助數(shù)字化技術(shù)可以很輕松地對圖象或數(shù)據(jù)進行記錄和處理。數(shù)字化技術(shù)的核心是網(wǎng)絡以及多媒體，其在物理教學中的應用不單單可以作為教師的教學工具，更可以成為學生學習的工具，激發(fā)學生對事物的探知欲望。在物理教學過程中，通過數(shù)字化技術(shù)的應用能夠有效挖掘傳統(tǒng)物理實驗教學的優(yōu)點和潛力，使物理實驗教學錦上添花。

因此，在建設標準化實驗室過程中，必須以數(shù)字化實驗室建設為重點，讓初中物理實驗室向著數(shù)字化方向發(fā)展，促進素質(zhì)教育的順利開展。

二、數(shù)字化實驗在初中物理實驗教學中的案例分析

（一）數(shù)字化實驗在大氣壓強教學中的應用

“大氣壓強”是初中物理教學的一個重、難點內(nèi)容，不僅要學生掌握好理論知識，還需要學生通過實驗的方法對大氣壓值進行估測，充分感受到大氣壓的客觀存在。傳統(tǒng)的實驗過程如下：塑料掛鉤吸盤蘸水后放置于光滑的平板上，將吸盤與平板之間的空氣擠出，用彈簧測力計將掛鉤緩慢向上拉，隨著實驗的進行，托盤會脫離平板，這時對彈簧測力計讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù)，所得出的結(jié)果即為大氣對吸盤的壓力。在得到結(jié)果后，可以對吸盤與平板之間的接觸面進行測量，從而可以通過相關(guān)公式來計算出大氣壓的數(shù)值。在這個過程中，彈簧測力計讀數(shù)存在一定的誤差，造成誤差的主要原因是實驗過程的拉力不穩(wěn)定，對于數(shù)據(jù)的準確性產(chǎn)生了影響，尤其是拉脫瞬間數(shù)據(jù)不易讀取。此外，任何實驗測量儀器都有限定量程，彈簧測力計同樣如此，有時所使用的彈簧測力計并不符合實驗要求，導致實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，所以對于此實驗通常只要求學生掌握實驗方法。有條件的學校可以通過對實驗過程和儀器進行改進，用力傳感器替換彈簧測力計，使測量數(shù)據(jù)更為精確，讓整個實驗更加直觀，更有利于學生對大氣壓強值知識點的掌握。

（二）數(shù)字化實驗在電磁鐵磁場實驗中的應用

為了能夠讓學生對無法用肉眼觀察到的物理現(xiàn)象進行深入了解，可以發(fā)揮數(shù)字化實驗的優(yōu)勢，以此讓物理實驗更加直觀、形象。比如在探究電磁鐵的磁場實驗中，學生可以憑借磁感應傳感器對磁場周圍的變化進行觀察。通過這樣的實驗方法，能夠讓學生直觀地對肉眼無法觀察到的磁場變化進行觀察。又比如在對小燈泡電阻進行實驗測量的過程中，憑借數(shù)字化教學方式，小燈泡電阻的變化曲線可以在計算機上直接呈現(xiàn)，更便于學生進行觀察。在物理教學過程中，傳感器的引入可以將物理現(xiàn)象通過圖表進行顯現(xiàn)，提升了學生的觀察能力，同時也可以利用所形成的實驗圖表來培養(yǎng)學生的分析能力。教師在整個實驗過程中，無須對實驗結(jié)果進行詳細說明，學生可以自行通過數(shù)據(jù)分析來得出精準的實驗結(jié)果，促進學生物理認知能力的提高。

總之，數(shù)字化技術(shù)的引入，使初中物理實驗教學在模式以及觀念上產(chǎn)生了深刻的變化，為開展信息化條件下的實驗教學打下了基礎。我們要充分認識數(shù)字化技術(shù)對物理實驗教學帶來的革命性影響，發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)的巨大優(yōu)勢，開展好實驗教學，同時在實驗教學實踐中不斷研究，探索一條促進物理實驗教學發(fā)展的新路子。