“數字化PK傳統式”
——中學理科實驗測量工具數字化替代方案

武振濤

甘肅省平涼市崆峒區教育局 744000

按照現行課程標準，中學物理教學中，用到的實驗測量工具有刻度尺、停表、托盤天平、量筒、溫度計、彈簧測力計、電流表、電壓表、、檢流計、歐姆表等十種，這些測量工具目前課本中要求的、實驗室所配備的還是以往的機械式、磁電系儀表為主。隨著時代的進步，新型測量工具不斷涌現，許多數字化的測量工具已經走進了人們的生活，中學物理實驗中所用到的十種測量工具，除量筒之外，都有了新型的數字式測量工具。本方案意在中學理科教學中用數字化測量工具全面替代沿襲了三四十年的、傳統測量工具，使我們的物理化學等理科教學更加貼近學生的生活實際和未來的生產實際。

一、方案簡介

在“互聯網+”的時代，數字化是一種不可逆轉的趨勢。本方案的基本思路是逐步用數字化的測量工具替代傳統測量工具，如用數字電壓表、電流表，替代指針式電壓表、電流表，用電子秤代替托盤天平，用數字萬用表替代電流表，電壓表，歐姆表，檢流計等多種磁電系儀表。

1.數字化測量工具的優點：一是測量范圍廣泛，如數字溫度計的測量范圍為零下50℃到200℃，數字萬用表可以用來測量家庭電路電壓；二是精確程度高，如數字萬用表的微安擋位可以測量0.001微安的電流，數字溫度計的測量可以精確到0.01℃；三是讀數方便，數字式的測量儀表，測量結果以數字形式顯示，既有數值，也有單位，可以避免指針式儀表在讀數過程中所產生的一些錯誤；四是維修簡單、耗材便宜，傳統機械式測量儀器的部分損壞后不可修復，這些測量儀器大多數屬于學校專用產品，沒有配件銷售，數字式測量儀表大多數保護電路比較精密，損壞率比較低，耗材主要是電池，維修相對簡單；五是價格親民，隨著科技的進步，數字式測量工具的價格一路走低，價格逐漸親民，部分已經低于傳統測量工具的價格，如電子秤的價格，遠低于托盤天平的價格，數字電壓表，數碼電流表的價格也低于指針式電流表電壓表的價格，相信隨著時間的推移，數字式測量工具的價格還將繼續降低；六是便于攜帶，伴隨著大規模集成電路的廣泛應用，數字式測量工具大多數特別精巧，方便攜帶；七是一物多用，吊環式的電子秤，既可以測量質量，還可以測量壓力、拉力、推力等，數字式萬用表就可以代替電流表、電壓表、檢流計、歐姆表等多種電子測量儀表。

2.該方案應用科學方法是拓展遷移法，將人們在日常生活和生產過程中所用到的數字化測量工具，拓展應用到教學過程中，也是一種等效替代，是教育現代化的必然趨勢。

3.該方案的創新點：一是數字化，用數字化測量工具測量結果直接以數字形式體現，既有數字，又有單位，方便實用；二是生活化，數字化測量工具已經廣泛應用于我們的生活實際，使用方法可謂眾人皆知，應用前景廣闊；三是大眾化，數字化測量工具家家都有，教學時，學生把家用工具帶到學校，既挖掘了家長中的教學資源，也使家庭教育和學校教育聯系更為緊密，還可以解決學校實驗器材和教學資源不足的問題，四是拓展性強，數字化測量工具，既可以作為學生課堂實驗之用，還可以用于課外的科學創新，好多數字化測量工具，拓展性特別強，學生在將來的生產生活中還要大量使用，對于培養學生的創新意識具有重要作用。

4.進一步完善的設想：積極和教材編寫開發部門聯系，逐步刪除傳統教材中的陳舊內容，增加數字化實驗測量工具的使用，緊跟時代步伐；在教輔、練習題、考試題中，逐步增加數字化測量工具使用的情景創設，促進測量工具的數字化替代盡早完成。

二、實施本方案應注意的事項

1.數字化和機械式將長期并存。用數字化測量工具代替機械式的測量工具，并不是對機械式測量工具的全盤否定，機械式測量工具和數字化測量工具將長期并存，我們在教學中還應該高度重視一些機械式測量工具的原理講述，部分機械測量工具的工作原理也是重要的教學內容，不應該為了數字化而有所忽視。

2.先試點后推廣，逐步展開。在教學中，我們應該根據學校、學生、老師、實驗室配備等多種情況，選擇最適合的實驗測量工具做好物理實驗，可以先就學生社會擁有量大比較常見的數字式測量工具如數字萬用表、電子秤等數字式工具的使用先行推開，再逐步推廣到其他的測量工具替代，也可以先從一些班級開始試點，總結和經驗后逐步推廣。

3.正確處理考試成績和實驗技能的關系。用數字化測量工具代替機械式測量工具后，給學生實驗技能的提高，肯定有很大的幫助，但在短時期內，不一定能提高學生的物理考試成績，所以我們在教學中不應該忽視傳統工具的使用方法的講授，既要提高學生實驗技能，也要提高教育教學質量，知識和技能相得益彰。