電子信息技術在高中物理電學實驗中的應用

李劭陽

摘要

物理是學生在高中學習階段一門十分重要的學習科目，電學部分的學習內容晦澀難懂，實踐性較強，穿插著大量的物理實驗，許多學生在學習過程中頻頻遭遇困難。而現代電子信息技術正在向人們生活的各個領域滲透。高中階段物理電學實驗中融入電子信息技術是物理電學實驗教學中一項較為新穎的突破，對提升學習效果具有重要的意義。

【關鍵詞】電子信息技術 高中物理 電學實驗

物理實驗一直是高中階段物理教學的重點內容之一，在開拓學生思維，加深知識點記憶方面發揮著不可替代的作用。然而，物理課程電學部分的內容晦澀難懂，電學實驗操作十分復雜，是很多學生學習過程中的難點。隨著電子信息技術的不斷進步，其在物理實驗教學中的應用意義也越來越明顯。迫于各領域對相關人才要求的不斷提升，物理實驗教學改革中融入電子信息技術已經成為被廣泛認同的趨勢，探討電子信息技術在高中物理電學實驗中的應用也具有重要的現實意義。

1 電子信息技術及其應用價值

1.1 電子信息技術概念剖析

顧名思義，電子信息技術實際上就是利用計算機等對相關的電子信息進行控制和處理的技術的總稱，是當下較常被提及的一項技術，其廣泛的應用于生產生活的各個領域。目前，我們正處于信息社會，信息獲取與處理的重要性不言而喻。實際上，電子信息技術就是利用電子化的計算機及其網絡設備，借助相應的軟件平臺，實現對電子化的信息的獲取、處理、加工與呈現的技術。電子化的信息獲取與處理效率較高，具有較強的實用意義。

1.2 電子信息技術在高中物理實驗教學中的應用意義

（1）電子信息技術與高中物理實驗教學相融合，具有很大的創新性。電子信息技術的高效性和靈活性能夠給傳統的單一的講授式教學模式帶來巨大的沖擊，改變傳統的靜態教學形式，使學生在實驗中更好的參與其中，體現出學生在課堂中的主體地位。

（2）高中階段的課程設置十分緊密，學生的學習任務繁重。將電子信息技術引入到物理實驗教學中，能極大的提升學生的學習興趣，促進學生的個性化發展。使學生在有限的時間內，獲得最優的學習效果，充分發揮電子信息技術高效化的特點。電子信息技術的引入，也在很大程度上簡化了教師的任務，使整個實驗設計與實驗過程更加方便。

（3）利用計算機等電子設備和平臺對實驗信息進行獲取和統計，其精確性大大優于人工操作，也能夠在最大程度上保證實驗結果的準確性。實際上，電子信息技術已經廣泛的應用高中教學改革中，高中物理實驗因其內容抽象，對操作要求高，因而電子信息技術在物理實驗中有著更為明顯的實用價值。

2 高中物理電學實驗教學的現狀

目前，我國高中階段的物理教學仍以加深基礎知識的掌握為主要目標，與電子信息技術的結合程度并不高，教學效果不盡人意，具體表現為以下幾點。

（1）目前高中階段的電學實驗落后于現實生活，例如許多電學實驗仍以小燈泡等實驗器具，而目前我們生活中廣泛采用的是二極管和三極管，實驗教學與實際生活脫節嚴重。

（2）目前傳統的教學模式與教學思維仍然根深蒂固，實驗實踐相對較少，并沒有有效的提升學生的實際應用能力。

（3）在傳統實驗教學向電子信息技術應用轉移的過程中，并沒有針對性的培養學生的信息素養，不利于學生創新能力的提升。

（4）目前，許多學校意識到電子信息技術對于電學實驗的實際意義，但是配套的教材中卻并沒有對相關技術予以提及，學生的操作與使用存在一定的盲區。

3 電子信息技術在高中物理電學實驗中的應用

3.1 應用框架

在對電子信息技術的應用過程中，應以電學知識為基礎，利用計算機等信息技術設備對電子信息進行控制上的加強，因此，從這個方面來看，電子信息技術既作為數字化的工具，又是數學化的內容。所以，在實際的高中物理實驗教學過程中，教師既可以利用電子信息技術實現電學知識點的教學輔助工作，以實現物理電學實驗教學與電子信息技術的有效融合，進一步提升物理電學實驗的信息化程度。另外，在電子信息技術的應用過程中，注重學生對于電路的良好的解釋能力的培養，使學生能夠按電學實驗與電學儀器的正確操作流程完成操作。例如，利用電子信息技術充分的使學生了解常用的電壓表、電流表等元器件的原理、構造以及使用方法等。在電學實驗的設計與學習階段，與電子信息技術在內容上進行結合，并對應用工具進行嵌入，以更加新型的電化方式提升學生的信息素養和物理素養。

3.2 應用方法

高中階段，物理課程電學部分的學習主要涉及到的內容包括，區分不同電表的選擇和接法，以及電表的改裝，滑動變阻器的接法，測定金屬電阻，描繪伏安特性曲線，以及對電源的內阻和電動勢進行測量等等。學習過程中需要了解的元器件主要包括電壓表、電流表、滑動變阻器、電阻箱等等。在對電子信息技術的融合與使用過程中，主要包括電路控制和電子元器件兩個部分的內容。相對于傳統的電學實驗，數字化的學習內容被融入其中。在電路的組合過程中，更加貼近實際的二極管和三極管可以被插入面包板，并進一步完成電路實驗在電流實驗的過程中，可以利用信息化的仿真軟件來實現振蕩電路的展示;在電流與電壓相關概念的引入過程中，可以依據相關軟件來演示數學信號的生成過程。可以說，電子信息技術用于電學實驗能夠更好的凸顯實驗的意義與價值。

3.3 應用實例

電子信息技術在物理電學實驗上應用的案例有很多，以簡單的電路串并聯實驗為例。在這個實驗中，傳統的做法是使用單刀多擲開關與小燈泡進行串聯來控制信號燈的轉換，整個轉換過程必須人工控制。在實際生活中，紅綠燈是按一定規律進行循環實現自動控制的。這種情況下，老師可以突破常規，引導學生對整個電路進行智能化的設計。引入單片機，通過單片機程序控制開關的切換方式和切換時間，并利用數碼管對時間進行顯示（如圖1所示）。通過電子信息技術的引入，這個傳統的物理電學實驗的可操作性明顯變強，也更加貼近學生在實際生活中對信號燈的認知，在實驗完成過程中對知識點的理解更加深刻。

再以電學實驗中歐姆定律的實際應用——光控小夜燈實驗為例。在中學階段的物理課程學習過程中，導體電阻的大小受何種因素影響？書本中較常提及的是導體的材料、橫截面積以及導體的長度等等。而在實際生活中，這些影響因素已經遠不止這些，例如壓敏電阻、聲敏電阻和光敏電阻等等已經廣泛的應用于我們的生活中的各個方面，例如聲控與光控開關等等。電子信息技術中的傳感器與之十分類似，實際上，光控開關就可以視為一個簡單的傳感器。在電子信息技術的支持下，傳感器的電阻受到環境中光學因素的影響，電阻發生變化，發出信號輸送給單片機，由單片機進行信號的處理與控制。在具體的電學實驗設計過程中，向學生滲透相關的傳感器知識，幫助學生進一步把基礎電學的視野向電子技術上擴寬。圖5為具體的實驗設計，光敏電阻受光照影響，隨著光照的增強電阻減小。根據歐姆定律，光敏電阻的大小變化會影響到定值電阻的分壓比，利用單片機對此分壓制進行控制就可以達到控制LED燈亮與暗的目的。通過畫出電路的結構圖，參考光敏的光亮組織的范圍，以大小為10kΩ的電阻進行分壓，電源電壓為3V，而單片機的判別電壓設置為1.5V，通過連接電路便可進行實驗。實驗結果顯示：當外部光照強時，整個電路的LED等不亮，效果如圖2（a）所示;但如圖2（b）所示，對外部光線進行遮擋，光線變暗時，LED燈亮。

這個電學實驗在融入電子信息技術后，其可視性更強，學生能夠直接的觀察到實驗結果。在實驗過程中，學生能夠對電路進行動態的分析和控制，在加深理解的基礎上擴寬了眼界，使思維發散開來。

參考文獻

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