应用数字化平台优化高中物理课堂的实践分析

摘 要：数字化实验平台是在现代化经济与科技发展下孕育而生的教育界新生产物，是理科实验教学与信息技术的全面整合。它以传感器为核心媒介，运用实时测量、数据采集、数据分析与智能控制等先进技术辅助进行便捷、直观、高效的实验教学。对此平台的合理运用将有效提高学生的学习兴趣、学科探究效果与能力，而实现合理运用的关键点则在于实验过程与数据呈现的一体化、教学时间与学习空间的双保障、学习工具与学习主体间的辨析三方面。

关键词：数字化平台；高中物理教学；优化

高中学生已经具有了一定的数字化平台操控能力与逻辑思维基础，而将其利用于学科学习中，则是对学生学情、现代化网络发展主流与实现有效学习的完美整合。但对任何一种现代产品的运用皆应与其投向的领域的具体情况相契合。下面，我便在对高中物理学科内容与学段学情的考量基础上对应用数字化平台优化物理教学课堂的实践问题详做阐述。

一、 实验过程与数据呈现的一体化，方便深入

在传统的实验教学中，实验过程与数据分析这二者是相互独立的，即利用教具进行实验，之后通过观察实验现象手动记录数据、绘制图像、得出结论。但数字化实验平台之下的二者是通过传感器与编码转换一体结合与同时生成的，这不仅使得实验过程更加便捷，即时、准确，形象化的数据与图像呈现亦利于学生对物理现象与知识原理的深入把握。这是教师在利用其优化课堂教学过程中应加以侧重的节点之一，即学习效果。

例如：在《牛顿第三定律》一节的教学中，传统的实验验证方式是通过两个连接的弹簧测力计进行反方向的相互拉动，以观其指针刻度的改变，进而得出数据与结论。但其在数字化实验平台中，是采用两个力传感器的对拉，通过USB线将传感器数据传入电脑，同时软件便以数字和曲线的方式显示出力的数据与其大小变化曲线，且在其中可以进行两条曲线之间的拟合，以形象、精确、自动一体化的模式促进学生对牛顿第三定律的深入理解。再例如，在进行《实验：用打点计时器测速度》一节的实验时，运用数字化实验平台中的运动传感器将物体运动位移、时间等转化成电信号，让其经过计算机运算功能的处理，同步精准地显示出其运动速度的数据图像变化规律，这样便避免了运用纸带进行打点计时的繁复性与误差性，同时促进学生对小车运動状况的细致深入理解。

二、 教学时间与学习空间的双保障，高效独立

在传统需要人工记录或计算的实验中，一个面面俱到的实验操作过程对于有限紧张的课堂时间而言几乎是妄谈，这样学生的理论与实践能力均得不到一定提升，而数字化实验平台则整合了教材与现代科技，省去了计算、整理等多种操作环节，将教师教学与学生学习的效率提升了到了一个新的高度。且运用多个独立的终端为学生营造出偌大的自由探究空间，使得学生自主合作式的新型学习模式拥有了广阔的落实地。这是教师在利用其优化课堂教学过程中应加以侧重的节点之二，即效率与自由的空间。

例如：在《摩擦力》一节的讲解中，为让学生正确认识最大静摩擦力与滑动摩擦力之间的大小关系，教师可以引导学生通过数字化实验平台进行探究。在探究过程中，学生只需要在整体实验思路的指引下，进行对实验装置和专用软件的操作，如接通电源、点击“开始记录”“停止记录”等，在数字终端上便可以快速地显示出摩擦力随时间变化的数据与摩擦力—时间曲线，让学生对实验问题进行直观清晰的认识。而避免了传统的用弹簧测力计测量时所需进行的多次的数据记录与人工比对，通过问题与实验操作直奔结果，不仅对学生实验能力进行了有效锻炼，同时大大节约了课堂时间，给学生与教师提供了更充裕的对深度知识的研究空间。除此之外，每个研究小组都配备有自己的数字化实验终端，都可以利用其进行组内独立的探究活动，这使得学生具有了自由的学习空间，同时也使得各组学生的探究活动可以同步展开，节约教学时间的同时，形成热烈良好的学习探究氛围。

三、 学习工具与学习主体间的辨析，立足生本

数字化实验平台的出现诠释了当代科技在教育领域内的重要作用，但任何事物都具有两面性，新出现的事物亦不能全盘否定传统事物的作用。有时，传统的实验设备反而能够更好、更方便地达到理想的教学效果，而且学生是学习过程的主体，而数字化实验平台只是一种学习工具和教学手段，是教学的载体，所以，要理性地认识实验的目的，分辨“载体”和“主体”，恰当地结合传统实验模式与数字化实验平台，而不单纯地流于新潮与虚空的形式。这是教师在利用其优化课堂教学过程中应加以侧重的节点之三，即生本。

例如：在《弹力》一节的教学中，需要让学生掌握的内容是对弹性形变的定性理解，而非细致的对所受力与物体变化情况的定量考察。所以这时通过传统的手动实验，如挤压盛着水的透明水杯，观察插入其中的透明细管的液面变化情况；向相向而立的两面镜子中的一面发射激光光线，使其经过两个镜面反射后在墙壁上形成光点，通过按压镜子间的桌面观察墙上光点位置的变动等就可以达到良好的教学效果，而不必通过数字化实验平台对其进行精确的数据化分析。除此之外，教师也不应为了让学生适应此种现代化学习手段，在学情限定之外，让其去研究平台的使用方法等，而应正视其是一种辅助工具的本质，应是被人、被作为主体的学生根据自己的需求择取运用的。例如，在《探究小车速度随时间变化的规律》一节的教学中，由于高一学生实验经验的不足与思维能力的相对薄弱，需要通过在教师带领下进行的细致的实验操作锻炼，所以这时的高效化的数字化实验平台便不再适用了，因为实验方法和手段的选择要以学生的学习需求与理解能力相匹配，再好的方法如若是学生无法掌控的，其学习效果亦不会得到相应的提升。

数字化平台是适应现代科技与各领域发展模式的转型而出现的一种媒体，其在教育领域内的进军亦是必然，它的便捷性、快速性与精确性大大利于现代教学效率与质量的提高，其亦是学生实现更深入与更专业学科知识研究与能力发展必不可少的一种工具。所以，它应成为符合现代化大趋势的教育模式之一。

参考文献：

[1]程新阳.高中物理数字化实验与传统实验的对照研究[J].中学课程辅导（教师通讯），2018（12）：105.

[2]刘冉婷.高中物理利用数字化实验提高教学有效性的实践探索[J].中学课程辅导（教师通讯），2018（08）：119.

作者简介：

宋江涛，河北省石家庄市，石家庄一中实验学校。