数字化实验仪器在农村高中使用现状与对策的研究

莫君荣

（安徽省庐江中学 安徽合肥 231500）

物理是一门在生活中有着广泛应用的学科，具有较强的操作性和实践性，因此，实验是物理教学中非常重要的部分，是学生学好物理、提高物理素养的基础，有效的实验有助于学生深入掌握知识原理，不断提高其实践能力。信息化背景下，随着新课改的不断深入，对学生的学科核心素养提出更高要求，需要物理教学也要不断创新。数字化实验仪器运用于教学，在提高实验精密度和速度、实验形式等方面具有明显的优势，有助于激发学生实验兴趣，巩固对知识点的掌握，对于提高学生实验能力及实验教学效果产生了积极的促进作用。但在农村高中教学中，由于受教育投资不足、教师数字化实验仪器运用能力等因素所限，影响了数字化实验仪器在高中物理教学中的应用。需要教师因地制宜，充分利用现有条件促进数字化实验仪器在物理教学中的使用，以不断优化高中物理实验教学，提高学生的物理实验能力，促进学生物理学科核心素养有效提升。

一、数字化实验仪器运用于高中物理教学的意义

在高中物理教学中，基于学科的实践性较强，需要教师重视演示实验，以提高学生对知识原理的认知和应用。在传统物理实验中，因受常规实验仪器、材料以及实验危害等因素的影响，限制了实验对物理现象及过程的精确快速反映，且在实验中受数据采集和处理所限，影响了学生实验探究活动质量和效果。数字化实验仪器应用于物理实验，有助于提高实验精密度和速度，实现实验形式的多元化，不断优化学生课堂演示实验，使其在实验操作中实现新突破，帮助学生了解并运用现代实验技术手段，使其实验能力不断提升，极大激发学生参与物理实验的积极性的探究能力。

二、数字化实验仪器在农村高中的使用现状及对策

（一）数字化实验仪器在农村高中的使用现状

数字化实验仪器在高中物理实验教学中，通过实时测量、数据采集、数据分析和智能控制等先进技术，实现了小学科学实验教学与信息技术的全面整合，有极大的优势。在农村高中物理教学中，由于教育经费不足，导致在数字化实验仪器的投入方面受限，难以有效发挥数字化实验仪器对优化高中物理实验教学的促进作用。在农村高中物理教学中，数字化实验仪器使用中主要存在如下问题：

1.数字化实验仪器价格相比普通仪器更为昂贵

与传统实验仪器相比，数字化实验仪器价格较为昂贵，而农村高中教学中，受当地经济发展水平及教育经费不足所限，导致学校在数字化实验仪器的投入方面跟不上。表现在教学中，难以根据高中物理教学及学生实验能力提升所需配备相关数字化实验仪器，使得在日常物理教学中，仍然以使用传统实验器材为主。一方面不利于学生实验积极性的调动，难以提高实验教学效率，另一方面，对于实验过程的展示、数据的提取及物理原理的揭示等方面难以达成良好效果，不利于学生物理素养的提升和实践能力的提升。

2.各生产厂家数字化实验仪器不通用

信息化背景下，从事数字化实验仪器生产的厂家在不断增加。在产品特性方面，各厂家的仪器各有自己的优势和不足，但出于保护本企业生产的原因，市场上的数字化仪器之间缺乏统一的标准和性能且无法通用。如，某家企业采集器无法采用另一家企业的传感器，导致学校在采购仪器时，只能从一家采购，影响了数字化实验仪器的实验效果，也在一定程度上增加了学校的经费投入。

3.各数字化实验仪器操作便捷性不够

从目前学校现有的一些数字化实验仪器的使用情况看，仪器在使用操作方面不够简便，表现在数字化仪器的使用界面较为复杂，教师在展开实验教学时需要花费较长的时间研究和熟悉，而学生要正确操作并达到实验效果则难度更大。一些产品使用时附带有手持式显示器，但因界面小且展示的数据信息繁杂，在缺乏专业技术人员指导的情况下不利于教师掌握和实验应用。

4.教师对于数字化实验仪器缺乏了解

由于学校在数字化实验仪器方面的投入不足，使得仪器在高中物理教学中的应用不是很普遍，加之缺乏对教师的相关专业培训，导致教师在物理实验中，对于现有的一些数字化实验仪器的性能及使用了解不足。学校目前只有少数教师参加过一些数字化实验仪器在教学中的应用观摩活动，而参加的教师由于缺乏可供操作的仪器也无法实现仪器的效果，更多教师则较少有接触使用仪器的机会。还有一些学校虽然购买进一部分实验仪器，但因缺乏内部的推广和交流研讨，导致校内数字化实验仪器出现闲置现象，没有很好地加以利用并发挥作用。

（二）数字化实验仪器在农村高中使用对策

1.加强教师数字化仪器操作使用技能培训

新课改背景下，从学校长远发展看，物理数字化实验仪器的推广使用是大的趋势，学校需要重视数字化实验仪器在教学中的推广和使用，一方面加大资金投入，以充实和完善本校数字化实验仪器，另一方面，要聘请专业技术人员对学校教师数字化实验仪器的操作使用及维护方面的技能培训，不断提高教师的专业化素养[1]。同时，学校要多组织教师外出参观学习，并与同行就数字化实验仪器及教学展开交流，吸纳先进学校的教学经验，推动本校的数字化实验仪器的推广和使用，真正发挥其对优化物理实验教学的促进作用。

2.借助数字化实验仪器激发物理实验兴趣

与单纯的教材及口头教学相比，数字化实验设备可以动态模拟多种实验器具、相应的实验环境，对学生具有很大的吸引力[2]。教师可充分借助其直观性的特点，调动学生的物理实验兴趣，以营造思维活跃的物理实验教学课堂。如，在弹力章节的实验教学中，要激发学生对弹力相关知识的兴趣，教师可带领学生熟悉了解数字化实验室，面对新颖的数字化实验道具，学生会产生动手操作的兴趣，教师可适时提出教学导问：如何做可以导致物体发生弹性形变，以及塑性形变？这两种形变有什么区别？在问题的引导下，学生会充满兴趣地利用实验器材，利用两个力传感器展开对拉实验，或借助带有弹力测力器功能的弹力球展开实验探究，并得出结论：弹性形变意即受力物体变形后还能够恢复原状，塑性形变则是变形后无法恢复原有形状。通过运用数字化实验仪器辅助教学，激发了学生的探究操作兴趣，提高了其动手操作能力和思维能力，有助于促进课堂教学效率提升。

3.借助数字化实验仪器优化教学重难点

高中物理不仅概念、原理繁多且抽象性强，仅靠书面讲解或传统的实验操作，难以使学生快速理解教学内容。教师可借助数字化实验仪器进行实验环境的模拟，以增加实验的生动感，激发学生的实验思考力，对于重难点还可以进行反复实验，促进学生对重难点知识的掌握[3]。如，在串联和并联章节的教学中，不少学生难以理解电路图，教师可借助数字化实验仪器为学生进行电路连接过程的演示，使学生直观地观察步骤及产生的现象，再给学生提供自主操作的时间，鼓励学生自由发挥创意，进行电路设计，教师可在此过程中了解学生的知识薄弱点并进行有针对性教学，使学生正确掌握电路图画法，优化了教学重难点。

4.借助数字化实验仪器以巩固知识内容

在物理教学中会出现这种现象，学生虽然掌握了理论知识，但由于缺乏与生活实际的联系，而不能加以利用并实现知识的内化吸收。教师可结合基础理论知识点，借助数字化实验仪器展开教学，使学生将理论知识与实践联系起来，增进对知识的理解和记忆。如，在教学磁生电章节的内容中，教师可首先进行演示实验：首先把一枚导体串联起一块电流表和开关，然后在导体旁放置一块 U 形磁铁，当导体在磁场中保持静止时，学生会观察到电子电流表没有度数，当导体在磁场中垂直进行上下运动，学生发现依然没有度数，当导体以左右、斜向形式在磁场中运动时，学生会发现电子电流表刻度产生度数。通过上述操作，学生就快速理解了当一部分导体在闭合电路及磁场中进行切割磁感线运动时，就会产生电流现象，并认知到感应电流的方向，不仅和导体运动方向有关系，而且与磁感应线方向有关系。通过这种教学增进了学生的理解力，提高了学习质量和效率。

综上所述，数字化实验仪器在高中物理教学中的应用，有助于提高学生的探究精神和实践能力。需要学校加大实验仪器的投入及教师专业技能培训，以不断优化高中物理教学质量和效率，促进学生物理学科核心素养的增强。