高中物理數(shù)字化實驗教學(xué)策略研究
——以電學(xué)為例

莫君榮

（安徽省廬江中學(xué) 安徽合肥 231500）

在信息化時代，數(shù)字化實驗教學(xué)屬于一種新型的教育教學(xué)模式，發(fā)展十分迅速。數(shù)字化實驗教學(xué)實際上是以真實的實驗作為基礎(chǔ)，通過傳感器等實驗儀器，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理的過程。在數(shù)字化實驗教學(xué)過程中，學(xué)生可以清晰地看到實驗的整個過程，并對實驗現(xiàn)象進(jìn)行分析，以此來總結(jié)實驗規(guī)律。與傳統(tǒng)的物理課堂教學(xué)相比，數(shù)字化實驗教學(xué)方式有效提高了課堂活動的效率。電學(xué)知識是高中物理學(xué)習(xí)的重點，也是很多學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。因此結(jié)合電學(xué)實驗，開展數(shù)字化的實驗教學(xué)活動，可以有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

一、高中物理教學(xué)現(xiàn)狀

在當(dāng)前物理課堂教學(xué)過程中，教師采用一言堂式的教學(xué)方法將物理知識灌輸給學(xué)生，學(xué)生機械性的學(xué)習(xí)，對物理實驗原理處于一知半解的狀態(tài)。在這種現(xiàn)實情況下，學(xué)生物理學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，遇到物理問題無法得到有效的解決，從而對物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生一種畏難情緒。在這種現(xiàn)實情況下，直接降低了學(xué)生物理課堂學(xué)習(xí)效率。教師對物理教學(xué)活動的不重視，導(dǎo)致課堂學(xué)習(xí)氛圍凝重，學(xué)生和教師之間長期缺乏有效的溝通和交流，導(dǎo)致學(xué)生喪失了學(xué)習(xí)動力。教師忽視物理實驗教學(xué)，直接將物理實驗結(jié)論傳授給學(xué)生，使學(xué)生很難理解抽象性的物理知識，直接導(dǎo)致學(xué)生對物理知識接受能力緩慢，物理課堂教學(xué)很難取得預(yù)期效果。

二、高中物理數(shù)字化實驗教學(xué)的意義

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步在一定程度上可以促進(jìn)教育的發(fā)展，近些年來，新型的教學(xué)設(shè)備和教學(xué)手段在課堂教學(xué)過程開拓了學(xué)生視野，取得了全新的成果。[1]科學(xué)的本質(zhì)是探索真理和發(fā)現(xiàn)真理，在信息技術(shù)快速發(fā)展的情況下，將數(shù)字化教學(xué)引入高中物理實驗課堂教學(xué)過程中可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實驗創(chuàng)新精神，為學(xué)生構(gòu)建物理知識學(xué)習(xí)框架，實現(xiàn)學(xué)生的個性化發(fā)展。數(shù)字實驗教學(xué)是將信息技術(shù)與傳統(tǒng)實驗課程進(jìn)行整合，從而創(chuàng)造出一種新型的教學(xué)手段。通過數(shù)字實驗教學(xué)，可以完善物理學(xué)科實驗教學(xué)，使學(xué)生直觀地看到物理實驗過程，并完成數(shù)據(jù)采集。通過數(shù)字化物理實驗的教學(xué)方式，收集到的都是真實的數(shù)據(jù)，學(xué)生通過對具體實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察和分析，在總結(jié)的基礎(chǔ)上得出相應(yīng)的結(jié)論。通過這一教學(xué)方式可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，在學(xué)習(xí)過程中加深師生之間的交流，加強了學(xué)生之間的合作學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生主動參與課堂學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)收集和處理信息的能力，以此來培養(yǎng)學(xué)生的新時代創(chuàng)新精神，構(gòu)建高效的高中物理課堂。

三、高中物理數(shù)字化實驗教學(xué)的策略

在當(dāng)前物理課堂教學(xué)過程中，應(yīng)從新課改的角度出發(fā)，對教師的教學(xué)方法和學(xué)生的學(xué)習(xí)方法進(jìn)行改革性創(chuàng)新。將數(shù)字化教學(xué)與物理實驗課堂有效地銜接起來，通過具體的實驗，使學(xué)生對物理原理進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，以此來提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)效率。

（一）利用數(shù)字實驗構(gòu)建真實教學(xué)情境

在傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)過程中，學(xué)生通常在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行物理實驗，學(xué)生通過實際動手操作，可以直觀地看到物理實驗的現(xiàn)象，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，以此來根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析進(jìn)而得出具體的物理實驗結(jié)論。傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)方法雖然有一定的可取性，但是在整個過程中會浪費很多的課堂時間，教師根本不能滿足學(xué)生課堂實驗的需要。而數(shù)字化實驗可以利用傳感的方式對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的搜集，教師可以利用數(shù)字實驗的方式構(gòu)建出真實的情境，以此來加深學(xué)生的學(xué)習(xí)印象，使學(xué)生快速融入學(xué)習(xí)過程當(dāng)中。因此教師應(yīng)靈活設(shè)計教學(xué)過程，利用數(shù)字化的教學(xué)方式創(chuàng)設(shè)出具體的實驗教學(xué)情境，創(chuàng)建和諧的物理課堂教學(xué)氛圍[2]。

例如在學(xué)習(xí)“伏安法測電阻”這一課內(nèi)容時，教師可以利用數(shù)字教學(xué)的方式創(chuàng)建出具體的實驗教學(xué)情境。通過微課的形式對這一實驗進(jìn)行課前導(dǎo)入，使學(xué)生明確伏安法測電阻是一種非常普遍的測定電阻的方法，通過數(shù)字化實驗得出數(shù)據(jù)，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上總結(jié)出影響電阻的因素，引導(dǎo)學(xué)生掌握電阻計算公式，以此來實現(xiàn)數(shù)字化教學(xué)。

（二）優(yōu)化數(shù)字實驗操作豐富課堂內(nèi)容

在傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)過程中，教師手把手地指導(dǎo)學(xué)生開展物理實驗操作，在這個過程中學(xué)生可以近距離體驗物理實驗產(chǎn)生的現(xiàn)象，對學(xué)生掌握物理知識有一定的幫助。[3]但是利用數(shù)字實驗的教學(xué)方法，可以優(yōu)化物理教學(xué)過程，減少實驗錯誤率和實驗誤差，提升物理課堂教學(xué)的有效性。在滿足學(xué)生好奇心的同時，豐富學(xué)生課堂教學(xué)內(nèi)容。利用數(shù)字化實驗操作，可以大大節(jié)省學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)時間，降低物理實驗難度從而減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力。在有限的課堂學(xué)習(xí)時間內(nèi)可以學(xué)到更多的物理實驗知識。相對于傳統(tǒng)實驗，數(shù)字化實驗教學(xué)方式的開展更為便捷，可以有效豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生加深對物理原理的理解，實現(xiàn)高效性教學(xué)。

例如在學(xué)習(xí)“測定金屬的電阻率”這一課內(nèi)容時，利用數(shù)字化教學(xué)的方式，使學(xué)生直觀地看到實驗過程，并掌握螺旋測微器的使用方法和讀數(shù)原理，在此基礎(chǔ)上對電流表、電壓表和華東變阻器的使用方法進(jìn)行詳細(xì)的講解，最終使學(xué)生掌握測定金屬電阻率的實際方法，優(yōu)化數(shù)字實驗操作過程，對課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行豐富。

（三）利用數(shù)字演示過程加深學(xué)生理解

數(shù)字化實驗教學(xué)方法主要借助實驗的方式對物理原理和物理現(xiàn)象進(jìn)行探究，學(xué)生雖然沒有直接參與到實驗過程當(dāng)中去，但是可以通過信息技術(shù)直觀地看到每一個實驗步驟和具體操作細(xì)節(jié)，在這個過程中了解到物理實驗的具體做法。對于高中教師來說，應(yīng)組織學(xué)生對實驗進(jìn)行仔細(xì)觀察，以此來激發(fā)學(xué)生的好奇心培養(yǎng)其創(chuàng)新性思維。相較于傳統(tǒng)教學(xué)實驗，數(shù)字化實驗演示過程可以通過不同的形式對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，在此基礎(chǔ)上滿足學(xué)生的實驗設(shè)想，使學(xué)生積極主動地參與到物理課堂的學(xué)習(xí)當(dāng)中來，通過優(yōu)化演示過程的教學(xué)方式，加深學(xué)生的理解[4]。

例如在學(xué)習(xí)“直線電流的磁場”這一節(jié)內(nèi)容時，直線電流的磁場無法用肉眼觀測到，因此利用數(shù)字實驗的演示過程，可以加深學(xué)生的理解。利用奧斯特實驗對直線電流磁場進(jìn)行探究，利用小磁針的變化將實驗現(xiàn)象具體地表現(xiàn)出來。在此基礎(chǔ)上利用數(shù)字化實驗的方式對教學(xué)方式對影響直線電流磁場的因素進(jìn)行實驗性分析，利用數(shù)字化教學(xué)將實驗過程演示出來，以此加深學(xué)生的理解，使之形成物理探究精神。

（四）利用數(shù)字演示教學(xué)突破教學(xué)限制

在進(jìn)行實際物理實驗時，需要借助一定的實驗材料，其次大多數(shù)實驗要在實驗室完成，這對學(xué)生的物理實驗操作產(chǎn)生了很大的限制。在實驗過程中，有很多因素都會導(dǎo)致物理實驗產(chǎn)生較大的誤差，很難達(dá)到預(yù)想的實驗教學(xué)效果。因此借助數(shù)字化實驗的方式可以有效解決傳統(tǒng)教學(xué)中的實驗難題，利用數(shù)字演示的教學(xué)方法突破教學(xué)的限制，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率[5]。

例如在學(xué)習(xí)“通電螺線管的磁感強度”這一節(jié)內(nèi)容時，教師應(yīng)通過對螺線管中的磁感應(yīng)強度進(jìn)行測量，以此在實驗的基礎(chǔ)上對通電下磁感應(yīng)強度的分布規(guī)律進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。在實際的學(xué)習(xí)過程中，需要借助專業(yè)的工具才能進(jìn)行實驗，這對學(xué)生的實驗具有很大的限制。因此利用數(shù)字化教學(xué)的方式，通過信息技術(shù)將實驗過程展現(xiàn)出來，方便學(xué)生觀看和對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在一定程度上突破了教師教學(xué)的限制，提高了教師教學(xué)效率，在減輕學(xué)生實驗壓力的同時提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

四、結(jié)束語

總而言之，電學(xué)知識是高中物理教學(xué)過程中的重難點內(nèi)容，物理實驗具有一定的抽象性，學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中存在著一定的困難。受實際教學(xué)條件和課堂時間的影響，教師無法將所有的物理實驗都一一呈現(xiàn)在學(xué)生面前，因此在信息化教學(xué)的基礎(chǔ)上采用數(shù)字教學(xué)的方式，可以在提升物理課堂教學(xué)實驗的有效性的同時，減少學(xué)生的物理實驗壓力和實驗過程中產(chǎn)生有可能產(chǎn)生的誤差。物理教師應(yīng)從構(gòu)建教學(xué)情境、實驗操作和實驗演示等方面著手，靈活設(shè)計物理數(shù)字實驗教學(xué)，提高高中物理實驗教學(xué)的有效性，將信數(shù)字化物理實驗與傳統(tǒng)的物理課堂相結(jié)合，靈活設(shè)計出具體的教學(xué)方案，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，以此來促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。