数字化实验系统在浮力实验中的应用

陈文南

浮力实验是初中物理实验教学的重要内容，对奠定力学基础起着关键性的作用.数字化实验系统是指，采用传感器、计算机等设备于一体的实验设备，具有强大的信息处理能力，对于提高初中物理实验教学质量、帮助学生强化实验本质规律认知有举足轻重的作用.下面谈谈数字化实验系统在浮力实验中的应用.

一、数字化实验系统在浮力实验中的应用

传统的浮力实验主要是应用弹簧测力计先测量铝块在空气中的重力，然后将其浸入到水中观察弹簧测力计的示数变化，而数字化实验系统则是利用数字化测量计和感应器等完成浮力实验.利用数字化实验系统进行浮力实验所用的器材包括物体（密度大于水）、铁架台、导管、电源、电动机、数字化系统、圆筒等.在实验过程中，需要利用数字化系统进行点位的采集，同时自动生成变化曲线，改变传统的人工画线的方式.其具体的方法是利用采集器进行采集，并闭合电动机进行抽水，最后逐渐向圆筒内注水，从而使水位不断上升，直至淹没物体.学生在实验过程中只需要观察水位不断变化和采集器中的曲线变化即可.对比传统实验方法和数字化实验系统实验方法，后者更加科学、简单，既能减少因学生的操作失误而导致的实验误差，也能提高实验的精确性，从而使学生形象、直观地观察到浮力实验中蕴藏的物理规律.在此基础上利用直观的视觉印象，加上形象化的实验图线，有利于学生对知识的构建和实验原理的理解，而且对培养学生真实、细化的实验习惯和思维起到潜移默化的作用.

二、数字化实验系统在浮力实验中应用时需要注意的问题

1.考虑是否能培养学生的综合实践能力.初中物理新课程标准指出，教师要着重培养学生的观察能力、分析能力、实验能力以及应用能力，从而落实以学生为本、培养学生综合实践能力的教学理念.教师在利用数字化实验系统开展浮力实验时要考虑是否能培养学生的综合实践能力.传统的物理教学主要通过实践和感性材料来让学生直接获取物理知识，从而完成对学生实验能力和技巧的培养，如测量工具的使用、测量方法的掌握等.而数字化实验系统，不仅延续了传统物理实验的特点，还延伸了传统物理实验，能够通过数据的收集、分析、展示，给学生直观的实验结果印象，并引导学生从数据中分析物理规律.这样，能提高学生的分析能力.综合考虑各方面的因素，教师可以结合传统的实验方法和数字化实验系统实验方法，提高学生的观察能力和分析能力，从而落实新课程标准的要求，满足学生的多元化学习的需求.

2.考虑是否能达到最佳的实验效果.就传统的物理实验而言，教师的实验演示并不能方便所有学生的观察.如果选取一些学生代表观察，也会造成大部分的学生只能旁观，无法真正参与实验，不利于调动学生的积极性，也不利于培养学生善于观察的能力，还不利于提高实验教学的有效性.而利用数字化实验系统开展浮力实验，教师可以改变传统的实验展示方法.如传统的实验要方便学生观察实验现象，而在新型实验教学中可以重点展示实验数据，引导学生从数据中发现物理规律.具体方法是教师可以把实验过程、实物展台等拍摄出來，并通过现代化数字设备，放大给学生看.这样，既能让学生通过大屏幕观察到整个实验过程，也能激发学生的参与兴趣，最终提高实验效果.

3.考虑实验设计是否完善.数字化实验相比于传统的实验方法，其实验方法和实验设备都有所改善.在开展实验前，教师应重视检查实验设计是否完善，并不断优化实验设计，帮助学生学习.教师除了应具备较高的实验改进能力外，还应能将实验汇编成案例，以供其他教师参考使用.当然，教师还应具备足够的实验设备操控能力，确保在实验时能发挥出实验设备的作用.对于浮力实验中的数字化系统来说，数字化测量计、数字化实验系统虽然较为智能，但是仍要注意一些使用事项，以确保实验设备提供实验的精确性.在信息时代背景下，新型的实验教学设备越来越完善，教师应重视提高自身的教学水平和创新能力，以适应教育事业的发展.将传统实验和数字化实验的优势结合起来，能够培养学生的猜想、观察、实验、总结等能力，使学生在此过程中逐渐形成符合自身发展的知识体系、研究方法等.

综上所述，随着社会的不断发展，信息化、智能化技术的不断更新，数字化实验系统对于初中物理实验教学非常重要.目前的初中学生，认知感官，知识系统和方法理念还不成熟，开展数字化系统实验教学非常有必要.在初中物理实验教学中，教师应转变教学理念，依托先进技术，创新教学方法，从而提高教学质量.endprint