数字化实验在高中物理教学中的应用

孙文超

摘 要：实验教学在高中理科的学习中起到了相当重要的作用，是帮助提高学生实践、科学与探究能力，促使学生全方位发展的最基本途径之一。随着现代化数字科技的广泛应用，数字化实验也被合理应用到了高中物理的教学中。将教学方式与数字化实验合理的融合，进一步优化数字化实验在高中物理学中的应用。

关键词：数字化实验 高中物理 教学应用

数字化实验教学是将信息、传感等技术与计算机进行合理结合的一种新型实验教学手段，它在帮助实验技术的革新与发展中起到了积极的作用，并与传统实验手段相呼应，进一步提升了高中物理课堂的教学效率。合理应用数字化实验教学可以有效促进学生养成探索性思维模式，为以后的物理学习打下了良好的基础。数字化实验教学通常由：硬件、软件、计算机三方面构成。其中硬件包含传感器与采集器;软件则分为通用软件与专用软件，利用计算机软件将硬件中采集到的数据处理后形成图像与图像方式，从而找出其中的物理规律，進一步帮助学生全面发展成新时代所需要的高素质高能力人才。

一、完成以往无法完成的实验

教师在进行物理教学实验中，不少实验现象都是稍纵即逝的，很难让学生充分观察，例如在讲解电流大小与方向时，电流的相关数据都是瞬间变化的。因此教学中这些问题的出现很大几率会造成教师与学生就知识认知方面的误解。然而在利用全新的数字化实验教学手段后，就可以很好地将这些易变且抽象的实验现象转化为可反复观察研究的数据，既充分展现了实验现象，又帮助学生掌握了实验中常见的现象与规律，为日后的物理学习起到了很大帮助。

例如在进行人教版高一物理《牛顿第一定律》时，教师要明确如：“理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持”;“理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的”等教学目标，并利用数字化将“在讲台上放一小车，使它处于静止状态。人推车走，不推车停，由此看来必须有力作用在物体上，物体才运动，没有力作用在物体上，物体就不运动”的实验效果转化为数据进一步帮助学生理解课程内容。同时还要让学生进行思考“自行车蹬一段时间后停止蹬车，自行车会滑行一段距离;溜冰;冰面上踢出去的冰块”等问题，充分做到结合数字化实验来完善对于相关知识的掌握。

二、做到精准测量，将定性分析变为定量研究

在进行物理实验过程中，通常都需要尽可能避免实验误差的出现，而避免实验误差的方式有两种：首先是尽最大可能提高实验仪器与实验手法的精确性与准确性;其次是要找出更符合教学理念的设计思路。而数字化教学手法中，实验设备的测量精度远超传统实验仪器，如在进行力的大小测量实验中，数字化实验设备可以精确到10N，这在传统的物理实验设备中是无法达到的。此外，因部分学校实验条件的不足，导致了不少教材中的实验无法拿到实验室中进行演示。如在讲解牛顿第二定理时，不少力与反作用力等实验在传统课堂中只能利用定性分析，而利用数字化教学手段就可以充分将定性分析转化为定量研究。

例如在进行人教版高一物理《超重和失重》一课时，教师结合超重现象和失重现象，利用牛顿第二定律来分析超重和失重的原因，并使用数字化实验法充分了解到完全失重现象。在正是进行实验前，教师可以先将太空生活的片段作为情景导入给学生们，并引导学生进行阅读教材中的航天员乘船感受，在脑海中充分掌握有关超重与失重的感念，从而教师进行实验操作，并在实验结果出来后，指导学生进行如“一质量为50KG的同学站在电梯内的体重计上，电梯以0.6m/s的加速度匀速上升，则该同学处于什么状态，该同学对体重计的压力为多少？体重计的读数是否有变化？”等问题的研究，从而增强学生利用实验效果与理论相结合的方式解决现实问题。

三、实验设备先进，开阔实验范围

数字化实验设备通常拥有采集数据精准度高，适应能力强等多项优点。因此在进行物理实验时，充分使用现代化的数字设备，可以帮助教师将教材中原有的只能存在于理论中的实验变成可操作实验过程，从而帮助学生拓展实验范围。例如在进行瞬时速度概念的相关讲解时，传统的方式是利用板书将理论知识进行传导，而使用数字化实验设备中的速度传感器就可以更有效的帮助学生进行物体瞬间速度的测定与认识。

例如在进行人教版高一物理《力的分解》的学习中，教师可先将具体的知识技能如“理解力的分解的概念，理解力的分解是力的合成的逆运算，遵循平行四边形定则”“初步掌握实际问题中，一般要根据力的作用效果确定分力的方向”传达给学生，然后将“实验1：学生演示斜拉行李箱向前运动，学生在教师的引导下理解，斜向上拉动平面物体会产生水平向前的作用效果;实验2：利用小车代替行李箱，模拟拉箱的过程，用塑料板扩大小车的运动的范围，教师打开电子秤的电源，斜拉小车让其运动，让学生读数并记下运动前后的示数”两个实验用数字化手法进行出来，从而观察物体受到斜向上的力作用后的示数，再进行比较，进一步帮助学生培养观察能力与探究能力，对揭示物理规律与培养学生独立思考能力起到了良好的促进作用。

结语

总而言之，数字化实验教学是实现高中物理课堂快速发展的必要因素，更是促使物理教学革新，培养学生创新能力与实践能力的重要手法，因此，广大高中物理教师们要积极改变自身传统的教学观念，合理利用数字化实验的教学手法增进学生的理性感知能力与攻克学习难点毅力，从而培养全方位高素质的物理型人才，最终实现高中物理实验教学的有利发展与提升。

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