數字化賦能初中物理高效課堂教學實踐探索

摘要 文章立足新課程理念與課堂創新實踐，探討了數字化實驗在初中物理教學中的應用及其對提升教學質量的影響。通過對傳統教學與數字化教學模式的對比分析，揭示了數字化實驗在激發學生學習興趣、增強實驗觀察與分析能力方面的顯著成效。研究結合“NB 物理實驗”平臺的實際應用案例“探究影響滑動摩擦力的因素”，詳細闡述了數字化實驗如何助力學生深入理解物理概念，并通過數據分析工具精準評估教學成效，提出了未來數字化教學的發展方向，包括深度挖掘智能教學系統的潛力、強化數據在教學評價中的作用，以及提升教師數字素養，以構建更高效、更個性化的物理教學新生態。

關鍵詞 數字化實驗；賦能；高效；實踐探索

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.07.017

2024 年1 月全國教育工作會議強調：“要不斷開辟教育數字化新賽道。堅持應用為王走集成化道路，以智能化賦能教育治理，拓展國際化新空間，引領教育變革創新。”[1]在初中物理實驗教學中，數字化技術能解決傳統教學資源和方法的局限，提升學生的實踐和創新能力[2]。但數字化實驗教學也面臨挑戰，需要制定更為合理的方案來克服，以培養適應未來社會發展的物理人才。

1 數字化賦能初中物理高效課堂的實踐依據

1.1 政策依據

近年來，國家教育部門多次出臺相關政策文件，強調信息技術與教育教學的深度融合，以數字化賦能教育現代化，提升教學質量與效率。其中，《教育信息化2.0 行動計劃》明確指出：“大力推進智能教育，開展以學習者為中心的智能化教學支持環境建設，推動人工智能在教學、管理等方面的全流程應用，利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，探索泛在、靈活、智能的教育教學新環境建設與應用模式。”[3]

在初中物理教學領域，政策鼓勵探索數字化教學手段在實驗教學、課堂互動、個性化學習等方面的應用，旨在打破傳統教學的時空限制，豐富教學資源，激發學生學習興趣，培養其創新精神與實踐能力。隨著“雙減”政策的深入實施，如何通過數字化賦能實現教學質量的“加法”與學生負擔的“減法”，成為教育領域關注的焦點。對此，本論文所探討的數字化賦能初中物理高效課堂的教學實踐，正是響應國家政策號召，探索新時代教育創新發展的具體舉措，具有重要的現實意義與前瞻性價值。

1.2 實踐依據

以蘇教版《物理》八年級下冊第八章“摩擦力”的教學為例，教師利用“問卷星”平臺進行了一項調查，收集在傳統教學模式下這節課教授完成后學生對摩擦力概念的認知數據。調查發現，僅有45%的學生能夠準確描述滑動摩擦力的概念，而大多數學生對此理解不夠清晰。實驗技能方面，有40%的學生實驗操作不夠規范，比如沒有很好地控制木塊在接觸面上做勻速直線運動，影響了數據測量的準確性。盡管70%的學生對物理實驗感興趣，但能夠獨立完成實驗并從中學到知識的學生只有45%。在數字化工具的使用意愿上，80%的學生表示愿意嘗試，但40%的學生對有效使用這些工具缺乏信心，如圖1 所示。

為了提升教學效果，教師利用“NB 物理實驗”設計了一系列基于虛擬實驗平臺的教學活動。如圖2 所示，在“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗中，引導學生通過虛擬實驗平臺模擬了不同壓力和接觸面粗糙程度條件下的摩擦力測量。教師還利用國家中小學智慧教育平臺進行課前資料下發、課堂實時反饋、課后個性化指導。通過平臺的智能化功能，能夠實現作業的精準推送和個性化反饋，有效鞏固了學生的學習成果，并促進了知識的內化與遷移。數字化工具應用于教學實踐后的成績數據分析顯示，學生對摩擦力概念的理解正確率從45%提高到了85%，實驗操作規范性從60%提高到了90%，能夠獨立完成實驗的學生比例從45%提高到了75%。數據分析表明，數字化教學工具和個性化教學策略在提升學生的學習成效方面發揮了重要作用。

2 數字化賦能初中物理高效課堂的實踐探索策略

2.1 虛擬實驗與模擬應用，提升學生認知能力

《義務教育物理課程標準（2022 年版）》強調實驗在教學中的重要性，提倡師生積極開發與自制實驗器材，創新實驗方式[4]。

在引入新技術和工具到教學中時，師生必須首先確保自己對這些工具有深入的了解和掌握。在物理教學中，虛擬實驗平臺如“NB 物理實驗”提供了一個安全可控且吸引學生探索欲的環境，讓學生能夠開展在傳統實驗室中難以或無法進行的實驗。平臺的高度仿真特性和即時反饋機制，為學生提供了一個理想的學習環境，使他們能夠在沒有物理危險的情況下，探索和理解復雜的物理概念。

以基于“NB 物理實驗”平臺的“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗教學為例。在準備階段，教師應對“NB物理實驗”平臺進行徹底的探索，熟悉其操作界面和功能，確保自己能夠熟練地設置實驗參數，演示實驗操作，并且能夠解釋實驗結果。這樣的準備是至關重要的，因為它不僅能夠增強學生對教師的信任，還能夠確保實驗教學的順利進行。

實驗前，教師向學生介紹了“NB 物理實驗”平臺的操作界面及基本功能，確保每位學生都能熟練掌握虛擬實驗工具。在“探究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗中，教師首先向學生詳細介紹“NB 物理實驗”平臺的操作界面和基本功能，接著引導學生進入實驗場景，展示一個可以高度配置的平面模型，并詳細解釋如何通過調整平面的粗糙程度和平面受到的壓力來模擬不同摩擦力條件下物體的運動。

在實驗過程中，教師要鼓勵學生自主探索，讓他們自己設置實驗參數，觀察并記錄物體在不同摩擦條件下的運動情況。例如，當學生增加平面的粗糙程度或增加平面受到的壓力時，他們可以清晰地觀察到彈簧測力計的參數變化，從而直觀地理解摩擦力的大小與壓力和接觸面粗糙程度的關系。這一過程中，教師可以適時引導學生思考摩擦力如何影響物體的運動狀態，以及這一物理原理在現實生活中的應用。為了進一步提升學生主動思考和合作學習的能力，在實驗后要組織小組討論，讓學生分享自己的觀察結果和心得體會。通過這種交流，學生不僅能鞏固所學的知識，還能從同伴的不同見解中獲得新的啟發，促進他們對滑動摩擦力影響因素的深入理解。

2.2 挖掘數字化教學資源，提供多元學習體驗

黨的二十大報告提出“推進教育數字化”，從國家層面對推進教育數字化進行了戰略部署。數字化物理教學資源不僅能有效激發學生的學習興趣，培養學生自主學習的習慣，顯著提升課堂教學質量，還能助力學生深入理解并構建知識網絡。尤為重要的是，數字化資源使傳統教學中難以測量與控制的實驗得以順利實施，并極大提升實驗的精確性。為解決當前數字化教學資源開發與整合不足、技術應用與教師能力不匹配，以及學生自主學習能力受限等問題，教師需適時引進先進的技術手段和互動平臺。例如，教師可以利用虛擬實驗室軟件模擬物理實驗，精準記錄數據，分析結論；可應用在線教育平臺的優質物理實驗課程視頻、動畫等，詳細展示實驗過程，包括實驗儀器的介紹、操作步驟、數據記錄分析等細節；可在科普類的App 上搜集趣味科普文章、短視頻等豐富的教學資源；還可應用“國家中小學智慧教育平臺”“問卷星”等在線學習平臺發布學習任務、討論話題等。使用多種途徑挖掘數字化教學資源，拓寬物理學習的邊界，促進教師“精準教”與學生“個性學”的完美融合，推動教育教學的現代化進程。

在“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗過程中，教師可先鼓勵學生自主探索，讓他們自己設置實驗參數，觀察并記錄物體在不同摩擦條件下的運動情況。然后引導學生通過“NB 物理實驗”平臺進行一系列的實驗，實驗包括將一個木塊放置在不同粗糙程度的表面上，并用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊做勻速直線運動。學生在實驗中自主記錄實驗數據，木塊在僅放置于木板的第一組實驗中，所需的拉力為1.5N；而在第二組實驗中，當木塊數量增加，物體壓力加倍時，所需的拉力也相應地增加到3N。最顯著的變化發生在第三組實驗中，當木板上鋪上毛巾增加接觸面的粗糙程度時，即物體壓力保持在1.5N，所需的拉力增加到了4N，詳見表1。

通過分析這些數據并填寫實驗結論，學生能清楚地認知到摩擦力的大小與接觸面粗糙程度、壓力大小的關系。基于以上探究與分析，學生不僅理解了影響摩擦力的因素，還提升了“個性學”的能力及問題解決能力。

隨后，教師播放摩擦力影響因素動畫演示，從微觀層面展示摩擦力的產生與平面粗糙程度的關系，將光滑表面與粗糙表面放大，呈現物體表面凹凸部分間相互作用及在相對運動時的阻礙情況，幫助學生理解摩擦力產生的本質原理，化抽象為具象，降低認知難度，加深學生對滑動摩擦力影響因素的理解，并能夠將這些理解應用到具體的物理問題解決中，提高他們應用知識解決問題的能力，落實教學中的“精準教”，基于實驗促進學生的思維進階。

課后，教師在線上學習平臺發布相關學習任務與討論話題。學生完成實驗后，可在平臺分享實驗心得、提出疑問、參與“生活中增大或減小滑動摩擦力的實例及原理分析”的討論。教師及時點評反饋，促進學生間的思想碰撞與合作學習，增強學習的互動性與社交性，培養學生的溝通交流能力與團隊協作精神。

2.3 注重數據分析與反饋，精準評價教學成效

教育部在2019 年發布的《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》中明確要求，“創新實驗教學方式”“促進傳統實驗教學與現代新興科技有機融合”[5]。

課后，教師可利用“國家中小學智慧教育平臺”的檢測功能，對學生的學習成效進行精準評估。教師在平臺上發布要求，讓學生提交實驗報告，包括實驗目的、變量控制、實驗步驟、數據分析、歸納結論、交流評估、實驗反思等，再通過平臺的數據分析工具對學生的實驗報告進行分析，對其在實驗操作和理論理解方面的表現進行跟蹤和評價，如圖3 所示。根據平臺的反饋，學生在實驗操作中的參與度達到了95%，87%的學生能夠準確記錄實驗數據，而92%的學生能夠基于數據提出合理的物理規律解釋。這些數據不僅直觀展示了學生對摩擦力的掌握程度，而且反映了學生在數據分析和科學探究能力上的進步。教師可根據這些精準的反饋，及時調整教學策略，為理解有偏差的學生提供個別指導，確保每位學生都能深刻理解摩擦力概念及其影響因素。這種基于數據的教學策略不僅提高了教學效率，還培養了學生的批判性思維和科學探究能力，使教學更加精準、高效，真正實現了數字化技術賦能下的初中物理高效課堂建構。

3 數字化賦能初中物理高效課堂的實踐探索方向

展望未來，數字化賦能初中物理高效課堂教學實踐將步入一個更為精細化與前瞻性的階段，致力于深度挖掘智能教學系統的潛力，利用先進的AI 算法為學生量身定制學習路徑，實現教學內容的精準匹配與動態調整，確保每位學生都能在最適合自己的學習節奏中茁壯成長。同時，教師還應進一步強化數據在教學評價中的核心作用，構建一套全面、深入且多維度的學生學習評價體系，通過大數據分析技術，及時捕捉學生的學習動態，提供及時、準確的反饋，助力學生精準提升。教師還應積極探索虛擬實驗與仿真技術在物理課堂中的應用，打破傳統實驗教學的局限，為學生提供更安全、便捷、豐富的實踐環境，讓其在虛擬世界中自由探索物理的奧秘，培養創新精神和實踐能力[6]。學校應高度重視教師數字素養的提升，通過系統的培訓和持續的支持，激發教師對于數字化教學的熱情與創造力，鼓勵其大膽嘗試、勇于創新，將數字化技術深度融合于物理課堂，共同打造更生動、高效、個性化的學習體驗。

4 結論

總而言之，在數字技術的支持下，初中物理課堂教學得以掙脫傳統教學模式的桎梏，展現出前所未有的廣闊教學天地，引領教育創新的新篇章。教師應深入探索數字技術在物理課堂教學中的應用優勢，依托模擬實驗環境直觀地再現實驗現象，極大地豐富實驗教學的內容層次，拓寬學生的知識邊界，更深刻促進學生對物理概念與原理的透徹理解。在數字化實驗操作的親歷中，學生不僅能逐步錘煉出扎實的實驗技能，還能在探索與實踐中孕育出寶貴的探究精神。展望未來，隨著數字技術的日新月異與持續完善，教師應勇立潮頭，不斷挖掘數字技術與物理實驗教學的深度融合點，創新教學方法，構建既高效又充滿趣味性的教學體系。

參考文獻

[1] 馮德軍.不斷開辟教育數字化新賽道[N].光明日報，2024-01-25：（02）.

[2] 梁永藝.數字化技術在中學物理實驗教學中的應用研究[D].合肥

師范學院，2022.

[3] 教育部. 教育部關于印發《教育信息化2.0 行動計劃》[EB/OL].

（2018-04-18）. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/

t20180425_334188.html.

[4] 王崇光.初中物理“測量滑動摩擦力”虛擬仿真實驗的設計與實現[D].

中央民族大學，2023.

[5] 教育部. 教育部關于加強和改進中小學實驗教學的意見[EB/OL].

（2019-11-22）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A06/s3321/201911/

t20191128_409958.html.

[6] 高爍.虛擬仿真技術在初中物理實驗教學中的應用[D].湖南理工

學院，2020.