淺談初中物理數字化實驗教學

趙小峰

為保證學生在課堂上進行有效學習，現代的物理教學模式也更加多樣化.數字化教學模式的出現更加符合學生的獵奇心理，能夠充分調動學生的求知欲，使他們自覺主動地參與到課堂中，從而有效提高課堂教學效率.

一、數字化教學的發展背景

中學物理課堂上需要學生觀察現象、探究規律、揭示本質，這也就意味著學生首先要把握好對現象的理解.現代物理課堂教學引入了數字化實驗，將對應的物理變化更加直觀明了地呈現在學生面前，使學生能夠理解現象的變化，從而進一步探究現象的原因.數字化教學最大的特點在于它不僅僅可以直觀地呈現物理規律，方便學生理解，幫助學生分析，還可以幫助學生通過已有的知識儲備去深化師生以及生生之間的交流.

數字化實驗教學是在2000-2010年課程教育改革中提出的，主要強調我們中學物理教學要具有科學性，同時要將科學學習與生活相結合，將現代信息技術與傳感技術相結合，從而形成數字化實驗教學.在這種教學模式下，最重要的是使用不同類別的傳感器，將不同類型的物理量編輯成電壓信號，傳送到計算機上，再經過設置好的實驗軟件進行編輯，最終繪制成圖像，以供學生參考學習.

二、數字化實驗教學使用策略

1.數字化實驗完善傳統實驗.

在傳統實驗中學生是經過主動操作、反復練習從而強化手眼結合、觀察總結的能力.但在實際操作過程中卻有一些弊端，比如學生會因為忙于進行實驗操作，忽略一些關鍵的實驗現象，或者有些實驗現象并不是很明顯，甚至部分實驗由于具有一定的局限性或危險性，并不適合直接在實驗室進行.數字化實驗正好可以彌補傳統實驗的這些弊端.教師可以利用數字化實驗開展探究學習，發掘在傳統實驗中發現不了的現象，在不同的條件下分別進行實驗，并對不同實驗結果進行分析比較.

2.數字化實驗并不只是傳感器實驗.

提到數字化實驗，大家往往第一反應是利用壓力、溫度、位移等不同類型的傳感器進行實驗.然而數字化實驗實際上要以真實的實驗為基礎通過計算機進行展示，其包括實景仿真實驗、傳感器實驗以及多媒體展示實驗.實景仿真實驗往往被利用在實際上達不到的環境，比如進行太空實驗，就可以抽真空模擬失重環境;而傳感器實驗因為其直觀性更強，操作簡便，往往被利用在探究實驗上;多媒體實驗經常以動畫視頻的形式呈現，可以節約大量的教學時間，提高教學效率.不過在實際教學中這三種數字化形式往往是結合使用，三者相輔相成從而呈現出更加豐富、更加具有趣味性的課堂.

3.數字化實驗教學只是課堂教學的輔助.

數字化教學雖有諸多益處，但若教師過多地使用數字化教學，就會導致上課講課速度變快，講課內容也增加，從而使一些學生在課堂上跟不上教師的節奏，長此以往會導致學生對這個課，甚至對這個教師產生抵觸心理.過多地使用數字化教學還會導致學生主動思考的時間減少，使教師和學生的地位顛倒，從而違背了我們教學的雙邊性原則.

三、數字化實驗教學應用——以探究物質溫度變化為例

教學設備：溫度傳感器、酒精燈、溫度計、鐵架臺、冰、石蠟、大燒杯、數據收集器、計算器等.

設備連接（課前準備）：將燒杯、酒精燈、石棉網固定在鐵架臺上，并將溫度感應器放入到裝有不同物質的燒杯中，再將感應器與收集器、計算機依次相連.

教學過程：

教師：同學們，我們已經學習了晶體與非晶體的不同點，但是它們在加熱時到底溫度是如何變化的，我們不好理解，那我們一起來進行一個探究實驗，我們通過實驗來看冰熔化以及石蠟熔化過程的溫度變化.

教師：通過之前學習我們知道冰是晶體，它的溫度如何變化呢？

學生：先不變后升高.

教師：那我們來驗證一下到底是不是這種情況，（通過計算機來調出圖像）請同學們來分析圖像每一段的含義.

學生：第一段零點是指冰水混合物，第二段液體水溫度逐漸升高.

教師：通過之前學習我們還知道石蠟是非晶體，它的溫度如何變化呢？？

學生：一直升高.

教師：那我們再來驗證一下到底是不是這種情況，操作如上，最后通過計算機來調出圖像，請同學們來分析含義.

學生：石蠟在由固體變為液體的過程溫度一直升高.

通過數字化實驗，學生更好地理解了晶體與非晶體物理性質的差異，從而更積極地投入學習.