应用数字化实验平台优化高中物理教学的实践研究

张伟东

摘要：随着经济的不断发展和科技的进步，网络信息技术逐渐开始走入学校的课堂，使用信息技术教学已成为新课改背景下广大教育工作者所关注的重点之一。在高中物理教學中应用数字化实验平台教学是新课改下的要求，也是时代发展进步的要求，它可以有效地帮助物理教学获得更好的发展。高中物理教学汇总应用数字化实验平台做了探讨。

关键词：应用数字化实验平台；高中物理教学；优化数字化实验平台策略

高中物理是一门理论教学和实验教学并重的学科，它里面涉及的知识点较多，且内容复杂，程序很难操作。在这种情况下，很多学生都产生了害怕学习物理的心理。众所周知，高中是学生非常关键的一个时期，任何科目的学习都不能掉以轻心，因为这个学科会对高考产生很大的影响，所以在高中物理教学中探求一种新的教学方式，有效地激发学生学习物理的热情，提高课堂的教学效率十分重要，数字化实验平台应运而生。

一、什么是数字化实验

数字化实验系统是在科技进步的情况下，研究出的一种全新的软硬件一体化的实验系统，它以真实实验为基础，通过自身所带的各种软件系统将采集的数据教给计算机处理，然后得出结论。数字化实验具有很多优点，比如，带有传感器、数据采集器、资助操控和函数图像处理系统等，可以让传统试验中无法实现的定量计算变得清晰明了，让实验操作更简单、信息数据更准确，明确的显示实验想象，揭示实验规律。目前它被广泛的运用到了物理、生物、化学、医学等实验教学中。

二、在高中物理教学中应用数字化实验平台的必要性

物理是关于自然的学科，在物理的教学过程中自然会用到实验教学，但是传统的实验教学因为教学资源等原因的限制，始终无法得到全面的发挥，学生掌握知识不全面，教学成果不显著，这些问题一直困住了高中物理教学的发展。主要有以下的表现：

1.缺乏综合性和探索性的实验设计

据调查，很多的高中物理课堂实验教学根本不受重视，教师更偏重的是对本书理论知识的讲解，即使在课堂中进行试验教学，学生也都是在教师的指导下一步步完成，离开了教师学生完全不知如何下手。教学设计没有充分调动学生的积极性，学生主动探索、学习的能力不高。

2.缺乏合理的物理课程的实验设置

受传统物理教学观念的影响，很多教师在教学过程中认为学生只要了解理论知识，那么做物理实验的时候就会水到渠成，因此，把更多的时间放在了物理理论知识的教学方面，而忽视了对实验课程的指导，在这种有失偏颇的教学方法下，学生在理论知识的学习和实验教学方面的学习严重失衡，因此，学生对物理知识的掌握只是片面的，不能全面地提升学生在物理学习方面的效果。

三、高中物理教学中应用数字化实验平台的有效策略

1.以图像为手段，突破教学难点

数字化试验系统具有很强的作图功能，在高中的物理教学中用图像的方式去呈现物理当中不易理解内容，可以让学生更直观的看出物理实验结果，而不是抽象的理解，让学生对知识点的记忆更为牢固。

例如，在学习《研究平抛运动》这节物理知识时，教师只用口授法教学，对平抛运动的过程表达方式学生不能做到直观、有效的理解，因为它的描述比较抽象，运动也是曲线，要想深入理解它就需要不断地去发挥想象力，但是有了数字化试验系统就可以将物体的平抛运动轨迹画下来，将其条轨迹线直观呈现在学生面前，再调整帧数慢镜头观看，这样学生头脑印象深刻，理解起来就容易多了。例如：有一物体在做平抛运动，它能够在竖直的平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲。在它运动的平面内安放超声——红外接收装置，而这个装置里安装着两个超声——红外接收器，并且将他们与计算机连接。这样就可以在计算机中看出两个接收器在接收物体平抛运动的时间，通过两者之间的时间差计算出与物体的距离，然后就可以得出这个做平抛运动的物体的位置，让计算机给出坐标。知道了做平抛运动物体的坐标和两个接收器的坐标，那么学生自己就很容易画出平抛运动的轨迹图了，这样就将抽象的知识变得更加的具体化，方便学生更深入有效的理解知识内容。再展开化曲为直的思想，进行研究分运动和合运动规律。

2.利用数字化实验平台开发新实验，填补传统实验空白

在传统的物理教学课堂中，教师大都是按部就班地讲述书上的知识内容，书上有什么就讲什么，很少进行课外物理知识和实验的延伸，这一方面是受传统教学方式的影响，另一方面也是因为课堂的资源设备不够，无法充分进行实验展示。有了数字化实验平台，就可以很好地填补传统试验空白，解决教学资源匮乏分问题，丰富课堂教学乐趣，让物理教学方法更具有多样性，同时还可以组织学生去探索新的物理知识和实验，充分的发挥学生的创新能力。

例如，在学习《电磁波》的内容时，近代伟大的物理学家做出了假设“变化的电场产生磁场”，于是就诞生了电磁波理论。但是电磁波理论只是以一种假设存在，并没有做出实验证实电磁波的存在。在以前学习这些课程的时候，教师基本上就是一把带过，把与之研究相关的科学家的事例讲一下就直接开始下一章节的课程，没有带领学生做有关电磁波的实验。将数字化试验系统应用到物理教学后，我们就可以开展一些以前没有开展的实验课程，例如可以在高压发生器上安装两根带有放电电极的铜管，把两根铜管稍微隔开点距离，构成发射天线，然后在绝缘架上固定两根同样的铜管，将两根铜管摆成一条直线，中间连接一个电流表，作为接收天线，闭合电源后不断改变两个天线的距离，然后通过观察电流表的读数就会知道是否有电磁波产生。

3.应用数字化实验平台的数据处理功能，开展探究性实验

数字化实验系统具有很多优点，比如，它可以让抽象的物理概念更加具体化，方便学生的理解，还可以利用传感器和数据采集器代替人眼读取数据，用计算机的分析功能快速地对数据进行分析、处理，让得出的实验数据更可靠，同时它还具有自动化、并行化、定量化等特点。在高中物理教学中有效运用数字化实验平台，可以让物理实验操作更为简单方便。

例如，在进行“用打点计时器测速度”的实验时，可以将“运动传感器”把物体在导轨上的运动的位移、时间转换成电信号，经过计算机的运算，可以很快就显示物体的运动速度，还可以轻松的绘制出v-t图像。这样就可以减少学生的重复性操作，让课堂的教学更具有效率。

高中物理教学中应用数字化实验平台，是新课改下教育有效改革的表现。在物理教学中，它可以有效地弥补传统物理实验教学中的不足，突破物理实验教学中的重点和难点课程，让学生深入物理教学中，详细地了解物理知识内容，增强学生物理学习的兴趣，提升物理教学成果。