電子信息技術(shù)在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

李劭陽(yáng)

摘要

物理是學(xué)生在高中學(xué)習(xí)階段一門十分重要的學(xué)習(xí)科目，電學(xué)部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容晦澀難懂，實(shí)踐性較強(qiáng)，穿插著大量的物理實(shí)驗(yàn)，許多學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中頻頻遭遇困難。而現(xiàn)代電子信息技術(shù)正在向人們生活的各個(gè)領(lǐng)域滲透。高中階段物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中融入電子信息技術(shù)是物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一項(xiàng)較為新穎的突破，對(duì)提升學(xué)習(xí)效果具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】電子信息技術(shù) 高中物理 電學(xué)實(shí)驗(yàn)

物理實(shí)驗(yàn)一直是高中階段物理教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，在開拓學(xué)生思維，加深知識(shí)點(diǎn)記憶方面發(fā)揮著不可替代的作用。然而，物理課程電學(xué)部分的內(nèi)容晦澀難懂，電學(xué)實(shí)驗(yàn)操作十分復(fù)雜，是很多學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的難點(diǎn)。隨著電子信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，其在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用意義也越來(lái)越明顯。迫于各領(lǐng)域?qū)ο嚓P(guān)人才要求的不斷提升，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中融入電子信息技術(shù)已經(jīng)成為被廣泛認(rèn)同的趨勢(shì)，探討電子信息技術(shù)在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電子信息技術(shù)及其應(yīng)用價(jià)值

1.1 電子信息技術(shù)概念剖析

顧名思義，電子信息技術(shù)實(shí)際上就是利用計(jì)算機(jī)等對(duì)相關(guān)的電子信息進(jìn)行控制和處理的技術(shù)的總稱，是當(dāng)下較常被提及的一項(xiàng)技術(shù)，其廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。目前，我們正處于信息社會(huì)，信息獲取與處理的重要性不言而喻。實(shí)際上，電子信息技術(shù)就是利用電子化的計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，借助相應(yīng)的軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電子化的信息的獲取、處理、加工與呈現(xiàn)的技術(shù)。電子化的信息獲取與處理效率較高，具有較強(qiáng)的實(shí)用意義。

1.2 電子信息技術(shù)在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用意義

（1）電子信息技術(shù)與高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)相融合，具有很大的創(chuàng)新性。電子信息技術(shù)的高效性和靈活性能夠給傳統(tǒng)的單一的講授式教學(xué)模式帶來(lái)巨大的沖擊，改變傳統(tǒng)的靜態(tài)教學(xué)形式，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中更好的參與其中，體現(xiàn)出學(xué)生在課堂中的主體地位。

（2）高中階段的課程設(shè)置十分緊密，學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)繁重。將電子信息技術(shù)引入到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能極大的提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)，獲得最優(yōu)的學(xué)習(xí)效果，充分發(fā)揮電子信息技術(shù)高效化的特點(diǎn)。電子信息技術(shù)的引入，也在很大程度上簡(jiǎn)化了教師的任務(wù)，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程更加方便。

（3）利用計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備和平臺(tái)對(duì)實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行獲取和統(tǒng)計(jì)，其精確性大大優(yōu)于人工操作，也能夠在最大程度上保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。實(shí)際上，電子信息技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用高中教學(xué)改革中，高中物理實(shí)驗(yàn)因其內(nèi)容抽象，對(duì)操作要求高，因而電子信息技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)中有著更為明顯的實(shí)用價(jià)值。

2 高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

目前，我國(guó)高中階段的物理教學(xué)仍以加深基礎(chǔ)知識(shí)的掌握為主要目標(biāo)，與電子信息技術(shù)的結(jié)合程度并不高，教學(xué)效果不盡人意，具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

（1）目前高中階段的電學(xué)實(shí)驗(yàn)落后于現(xiàn)實(shí)生活，例如許多電學(xué)實(shí)驗(yàn)仍以小燈泡等實(shí)驗(yàn)器具，而目前我們生活中廣泛采用的是二極管和三極管，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)際生活脫節(jié)嚴(yán)重。

（2）目前傳統(tǒng)的教學(xué)模式與教學(xué)思維仍然根深蒂固，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐相對(duì)較少，并沒(méi)有有效的提升學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

（3）在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)向電子信息技術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，并沒(méi)有針對(duì)性的培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。

（4）目前，許多學(xué)校意識(shí)到電子信息技術(shù)對(duì)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際意義，但是配套的教材中卻并沒(méi)有對(duì)相關(guān)技術(shù)予以提及，學(xué)生的操作與使用存在一定的盲區(qū)。

3 電子信息技術(shù)在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用框架

在對(duì)電子信息技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)以電學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)等信息技術(shù)設(shè)備對(duì)電子信息進(jìn)行控制上的加強(qiáng)，因此，從這個(gè)方面來(lái)看，電子信息技術(shù)既作為數(shù)字化的工具，又是數(shù)學(xué)化的內(nèi)容。所以，在實(shí)際的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師既可以利用電子信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)電學(xué)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)輔助工作，以實(shí)現(xiàn)物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與電子信息技術(shù)的有效融合，進(jìn)一步提升物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的信息化程度。另外，在電子信息技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，注重學(xué)生對(duì)于電路的良好的解釋能力的培養(yǎng)，使學(xué)生能夠按電學(xué)實(shí)驗(yàn)與電學(xué)儀器的正確操作流程完成操作。例如，利用電子信息技術(shù)充分的使學(xué)生了解常用的電壓表、電流表等元器件的原理、構(gòu)造以及使用方法等。在電學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)階段，與電子信息技術(shù)在內(nèi)容上進(jìn)行結(jié)合，并對(duì)應(yīng)用工具進(jìn)行嵌入，以更加新型的電化方式提升學(xué)生的信息素養(yǎng)和物理素養(yǎng)。

3.2 應(yīng)用方法

高中階段，物理課程電學(xué)部分的學(xué)習(xí)主要涉及到的內(nèi)容包括，區(qū)分不同電表的選擇和接法，以及電表的改裝，滑動(dòng)變阻器的接法，測(cè)定金屬電阻，描繪伏安特性曲線，以及對(duì)電源的內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行測(cè)量等等。學(xué)習(xí)過(guò)程中需要了解的元器件主要包括電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱等等。在對(duì)電子信息技術(shù)的融合與使用過(guò)程中，主要包括電路控制和電子元器件兩個(gè)部分的內(nèi)容。相對(duì)于傳統(tǒng)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)，數(shù)字化的學(xué)習(xí)內(nèi)容被融入其中。在電路的組合過(guò)程中，更加貼近實(shí)際的二極管和三極管可以被插入面包板，并進(jìn)一步完成電路實(shí)驗(yàn)在電流實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，可以利用信息化的仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)振蕩電路的展示;在電流與電壓相關(guān)概念的引入過(guò)程中，可以依據(jù)相關(guān)軟件來(lái)演示數(shù)學(xué)信號(hào)的生成過(guò)程?？梢哉f(shuō)，電子信息技術(shù)用于電學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋玫耐癸@實(shí)驗(yàn)的意義與價(jià)值。

3.3 應(yīng)用實(shí)例

電子信息技術(shù)在物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)上應(yīng)用的案例有很多，以簡(jiǎn)單的電路串并聯(lián)實(shí)驗(yàn)為例。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)的做法是使用單刀多擲開關(guān)與小燈泡進(jìn)行串聯(lián)來(lái)控制信號(hào)燈的轉(zhuǎn)換，整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程必須人工控制。在實(shí)際生活中，紅綠燈是按一定規(guī)律進(jìn)行循環(huán)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。這種情況下，老師可以突破常規(guī)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行智能化的設(shè)計(jì)。引入單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)程序控制開關(guān)的切換方式和切換時(shí)間，并利用數(shù)碼管對(duì)時(shí)間進(jìn)行顯示（如圖1所示）。通過(guò)電子信息技術(shù)的引入，這個(gè)傳統(tǒng)的物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的可操作性明顯變強(qiáng)，也更加貼近學(xué)生在實(shí)際生活中對(duì)信號(hào)燈的認(rèn)知，在實(shí)驗(yàn)完成過(guò)程中對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解更加深刻。

再以電學(xué)實(shí)驗(yàn)中歐姆定律的實(shí)際應(yīng)用——光控小夜燈實(shí)驗(yàn)為例。在中學(xué)階段的物理課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，導(dǎo)體電阻的大小受何種因素影響？書本中較常提及的是導(dǎo)體的材料、橫截面積以及導(dǎo)體的長(zhǎng)度等等。而在實(shí)際生活中，這些影響因素已經(jīng)遠(yuǎn)不止這些，例如壓敏電阻、聲敏電阻和光敏電阻等等已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于我們的生活中的各個(gè)方面，例如聲控與光控開關(guān)等等。電子信息技術(shù)中的傳感器與之十分類似，實(shí)際上，光控開關(guān)就可以視為一個(gè)簡(jiǎn)單的傳感器。在電子信息技術(shù)的支持下，傳感器的電阻受到環(huán)境中光學(xué)因素的影響，電阻發(fā)生變化，發(fā)出信號(hào)輸送給單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)的處理與控制。在具體的電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，向?qū)W生滲透相關(guān)的傳感器知識(shí)，幫助學(xué)生進(jìn)一步把基礎(chǔ)電學(xué)的視野向電子技術(shù)上擴(kuò)寬。圖5為具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，光敏電阻受光照影響，隨著光照的增強(qiáng)電阻減小。根據(jù)歐姆定律，光敏電阻的大小變化會(huì)影響到定值電阻的分壓比，利用單片機(jī)對(duì)此分壓制進(jìn)行控制就可以達(dá)到控制LED燈亮與暗的目的。通過(guò)畫出電路的結(jié)構(gòu)圖，參考光敏的光亮組織的范圍，以大小為10kΩ的電阻進(jìn)行分壓，電源電壓為3V，而單片機(jī)的判別電壓設(shè)置為1.5V，通過(guò)連接電路便可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)外部光照強(qiáng)時(shí)，整個(gè)電路的LED等不亮，效果如圖2（a）所示;但如圖2（b）所示，對(duì)外部光線進(jìn)行遮擋，光線變暗時(shí)，LED燈亮。

這個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)在融入電子信息技術(shù)后，其可視性更強(qiáng)，學(xué)生能夠直接的觀察到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生能夠?qū)﹄娐愤M(jìn)行動(dòng)態(tài)的分析和控制，在加深理解的基礎(chǔ)上擴(kuò)寬了眼界，使思維發(fā)散開來(lái)。

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