探讨数字化实验在初中物理教学中的运用

袁静

【摘 要】数字化实验系统是新型实验系统，随着国家新课改的深入，数字化物理实验已经在初中教学进行普及。利用数字化实验器材，以传感器和计算机为基础，并且与传统实验器械相结合，达到弥补传统物理实验中存在的仪器弊端。在此基础上，支持了教学的信息技术与物理的全面整合。根据初中物理教学现状和态度，本文展开对数字化实验在其运用的分析和研究。

【关键词】数字化;初中物理;措施

学习物理学科离不开学生动手操作的物理实验，实验能够帮助学生理解物理概念以及掌握物理规律，根据传统实验中出现的问题，数字化实验器材对其进行弥补和改进，使实验测量数据更为精确，实时记录实验数据并分析处理。相比于传统实验，数字化物理实验在探索物理实验规律方面有着更大的优势。数字化实验软件，完成教材中的演示实验和学生实验。

一、初中物理实验的现状和问题

目前初中物理实验教学过程中，教师不应该只重视物理知识的灌输。在传统物理教学中，教师缺少对实验教学的重视，缺少对实验的反思和师生互动。大部分教师在物理实验课中通常將教学目标实验操作过程和结果通通都告诉学生，实验全部由教师自己完成，学生得到的动手做的时间很少，失去了做物理实验的很多机会。物理实验只停留于看视频或看教师实验的表面，无法对实验深入。即使课堂时间和教学计划，允许学生自己动手做实验，但是如果教师课前没有做足准备，课堂出现的问题，因为没有预想和准备，导致教学环节出现错误，教学效率下降。因为仅是教师的演示实验，会造成学生缺乏物理知识探索的主动性，影响学生动手能力，对物理实验没有足够的兴趣，无法对实验进行深入的探究，所以课堂教学自然就降低效率。利用好每一次的实验，努力营造积极和愉悦的教学氛围。教师授课要突出学生学习的主体地位，基于实现全体学生的全面发展。

二、数字化实验运用到初中物理教学中的措施

（一）利用数字化实验，实现系统探究

初中物理学科中，声波物理属于物理知识中比较抽象部分，学生很难理解声波，只是教师口述知识是不够的，学生对声波的理解不深刻。一定的实验基础，让学生记住声波，理解声音的特性。在从前实验没有配备数字化实验的设备条件下，使一部分教师在设计本章节的教学，没有机会给予学生实验机会，直接忽略实验部分的教学设计。需要教师对数字化有正确的理解，学习新技术。教学需要从实验教学的设计与分析开始进行，对教学设计有一个合适和科学的安排，从而提高学生的物理实验水平。首先，教师应该明确实验的结果和教学能够达到的效果和目的，学生需要哪些方面的物理知识得到提高，增加学生对声音的感悟。其中，教师利用数字化物理实验和教学进行配合，注意实验步骤，以及实验过程的规范性。先选择正确的实验器材，课前自身先进行实验，并对实验过程充分掌握和了解，设想学生问题，以及突发状况下的解决办法，对实验过程仔细记录，并熟记。实验器材的合理分配，设备不够时，学生自主分组，两人一组再进行实验操作。在设备充足情况下，每位学生都配备设备后，教师帮助学生将声波传感器与数据采集器进行统一连接，学生检查是否已经连接，检查完毕后，学生将手持分析仪，将相对应的实验模板打开，在完成正在实验前的步骤后，保障接下来系统的声波实验。学生在实验过程中，声波传感器接收到的信号波，借助计算机进行准确的图形描绘，边核对边跟进实验，学生配合电脑绘制图边实验，最后得到科学有效的振动波图，利用数据化保障了实验数据的准确性。学生在进行声波实验时，感受到物理实验的乐趣，通过自己努力得出正确结果，最终获得成就感。其次，探究过程也是数字化实验系统物理实验中的关键环节。教师通过举例动物的声波，利用信息化在多媒体播放对测试海豚或者蝙蝠的声波的实验。

学生回到自己的实验操作过程，继续使用采集器采集，使传感器里将接收到不同响度的声音，并对电脑绘制出的声波图的振幅进行观察，学生提出问题，思考影响声音的因素有哪些。对物理结果进行探究和挖掘。实验操作完成后，学生整理设备，避免设备的损坏。对数字化实验系统的实验优点进行分析，利用数学化设备在物理实验教学中，能够直观地将声音的特点与性质反映出来，而不是通过教师口中的词语体会。突破了传统设备的局限，通过数字传感器将声音变成可视化，将无形的现象变有形。给予学生充分的自由与选择的权利，使声音记录测量方法简单化，但丰富了声音实验的内容。表现物理实验的多种现象。实验通过引入传感器得到了事半功倍的作用，激发了学生的学习兴趣，人为本的教学理念，更强化了用数学分析物理问题的意识，动手操作物理实验，让学生养成一种研究问题通过现象、数据和图像获得结论的科学习惯。

（二）利用数字化实验，提高学生物理兴趣

教师能够善于发现和探索生活事物，丰富知识面，对物理知识的拓展。教师对自身素质的要求高低，将完全的体现在教学中。培养学生科学研究问题的理性思维的习惯，在初中物理的教学过程中，教材不能完全舍弃，实践和教材整合，并结合互联网实验来创建教学情景，让学生对物理感兴趣。学生通过不断地思考探索、动手实践并深入分析，自主获取更多的知识，达到学生内化和知识的提升。教学质量的提升离不开教师的教学方式的改变。例如教师可以灵活地运用多媒体软件，在教学《光的折射》利用信息技术，下载虚拟三棱镜，视频里有人拿着三棱镜，三棱镜被一道阳光穿过，并且投在了另一面白墙上。物理现象展示出了七种不同颜色的色光，学生会对景象表示感叹。光的色散实验，不同颜色的光线折射角度也不一样。通过小实验向同学们展示了光的色散，帮助理解抽象的知识，能够吸引学生们的注意力，增加他们对光方面知识的渴求。还可以借助课堂讨论，将知识拓展，培养学生仔细观察的能力。例如在教学《压强和浮力》章节中，教师应该利用丰富的互联网教学资源，适当地把新鲜、有趣的日常生活事件运用到教学视频里，或者身边出现的问题。比如，为什么在家里用高压锅可以使食物变熟，但是在高原地带的人们，为什么用高压锅就煮不熟呢？如果在其他海拔地区又会发生什么呢？利用网络资源共享和学生收集资料中获得更广泛的知识特点。增加了物理课堂色彩，也让学生充满好奇心，同学们更积极、主动地参与到课堂学习中。教师运用幽默的语言适当调节课堂气氛，同时利用互联网教学资源内容丰富且多样的特点，为学生营造一个良好的学习氛围。可以和情景结合带领学生们进入教学，这样可以使学生不断思考，还能够让学生们更加容易接受新知识的同时，也巩固压强的基础，提高学生学习的课堂效率。

（三）利用数字化設备，提升教学效率

物理教学包含大量数据的物理规律，可是传统实验无法对繁琐的数据进行有效的处理，对教学和学生学习造成困扰。使物理教学实验中，存在大量数据的物理实验得不到详细的研究，但是物理实验离开了大量的数据很难证明数据的科学性和规律，由此得到的结论难确定是否有偏差，为学生节约了时间，无需学生再去处理和采集数据。留下更多的时间让学生对物理数据进行深入探究，有规律且更具科学性。根据教师经验发现，学生对摩擦力方面的理解都有一定的困难，尤其是静摩擦力方面的问题。如果学生使用的是传统实验的测量工具，通常使用弹簧测力计，学生还需要解读弹簧测力计的使用说明，由于设备的陈旧，部分零件甚至看不清楚，学生操作滑块时，变速运动产生的示数总是不稳定，学生徒增烦恼，甚至使学生无法读数据，学生自信心受到打击。传统设备通常情况下，学生实验时，将木块放在较为粗糙的器材接触面上，实验过程的数据产生较大差异的现象比较普遍。

由于教材上的实验设计存在缺陷，往往按照教材进行教学是不够的，教师执行教学时有困难，学生的疑问无法解释。对此教师应该指导学生使用力传感器进行测量，通过数学化实时显示数据，将数据投放在白色大屏幕，学生将猜测得到解答，帮助学生理解概念。教师指导学生完成实验过程：先将传感器接入数据采集器，数据传入完成后，调整传感器，点击窗口，学生再将木块放置在斜面板上或者再加配重块。教师在实验过程中，只告诉学生实验目的，不能透露其中结果和过多的具体操作步骤，可以在学生实验过程中适当的提醒。用细绳连接测钩，在拉动之前与木块保持水平方向的摆放，学生慢慢的拉动，拉动过程学生有一颗平常心，精神集中，待木块开始运动后便马上停止拉动。在点击停止键后，学生参照课文，分析原有数据再仔细观察数据的不同，学会分辨不同。找出代表静摩擦力部分，及静摩擦力的部分。根据实验结果，教师引导学生分析理解。学生在数字化实验，拥有的强大的软件功能的处理和帮助下，使学生发现物理规律更加容易，扩大了实验内容，以及学生对物理实验探索的深度，学生的学习空间更大，激发学生的创造力，养成细腻的解题思维习惯。

三、结束语

总之，数字化给学生和教师带来教学上的便利，需要教师适应和接受，转变传统观念，积极面对和理解信息技术与物理学科整合的内涵。使教育资源配置不断优化，利用新手段对传统实验进行再次的挖掘，开发其中潜在的教学功能，与先进技术结合做好充分的研究，最大化的利用自身价

值。

【参考文献】

[1]卞保金.《大气压强》公开课听后感——浅谈思维可视化在一节物理实验教学中的应用[J].科学大众（科学教育），2020（03）：11+164.

[2]羊自力.实施初中物理生活化教学构建卓越课堂的实践研究[J].中国教育学刊，2019（S2）：63-64.