王春梅
江苏南京外国语学校仙林分校(210046)
[摘 要]数字化实验凭借其精准度高和智能数字技术为初中物理实验教学开拓了新的领域。在教学中，教师应遵循科学性、针对性和适用性原则，发挥好数字化实验的辅助作用，实现数字化实验与物理传统教学的创新融合。
[关键词]数字化实验；初中物理；实验教学
数字化实验需要诸如传感器、计算机、数据采集器等硬件支撑，其中传感器是核心组成部分，能够快速、准确地采集物理实验中实时变化的数据，然后，通过计算机的图像分析软件绘制出相应的图像，让学生通过观察分析，揭示图像中蕴含的物理规律，进而提高学生的实验分析能力。数字化实验的引入在提高实验效率的同时，也对教师的教、学生的学以及师生互动方式产生了巨大的影响，不仅对教师熟练掌握操作仪器技能提出了更高的要求，还对学生探究、创新、数据处理能力提出了更高的要求。与此同时，数字化实验的运用减少了学生实验操作的机会，在某种程度上，不利于学生动手实践能力和创新能力的培养。基于此，在教学，教师应发挥数字化实验的优势，将数字化实验与传统教学有效融合，以提高实验教学的有效性。
物理实验的目的是提高学生的观察能力，让学生在观察和实验操作中掌握物理规律，加深学生对物理原理的认识，培养学生的科学意识。数字化实验为物理教学开拓了新的学习方式，是传统教学的有益补充，教师可根据实验原理，完善实验设计，让学生更易于从实验现象中获得准确的数据，并从图像中揭示物理规律。
如，在“估测大气压值”的实验设计中，传统教学中，通常是先用弹簧测力计测出大气对吸盘的压力，然后根据面积再计算大气压的数值。由于弹簧测力计的读数不精确，很难精确地估测出大气压的数值。基于此，教师可用传感器代替弹簧测力计提高数据的精准度，然后用注射器代替吸盘的挂钩，将注射器连接到数字实验设备中，通过注射器的推拉产生数据的变化，而这种变化在计算机上以变化的曲线呈现，为学生准确计算大气压提供数据依据。在实验中，教师利用传感器提高了实验效率，而且根据实验原理改进了实验，让学生便于操作和观察。其间，教师不需要过多的语言陈述，就能完成实验教学，学生则通过理性的数据分析得出实验结论，这样比单纯使用注射器进行实验操作要准确，既减少了实验误差，又提高了实验数据的精准度。
数字化实验是一种教学手段，在教学中的运用应服务于教学内容，而不是越俎代庖，否则，学生易成为实验操作的旁观者，这样不利于学生动手操作能力的提升。因此，教师应根据实验目的，选择有针对性的实验内容，探寻数字化实验与教学的最佳契合点。
在探究“电流与电压、电阻关系”的实验教学中，实验目的是让学生通过控制变量法，探究电压与电流、电阻之间的关系，并总结实验规律，同时要求学生掌握电流表、电压表、滑动变阻器的操作使用方法。传统实验教学中，实验分析、设计、假设等环节多由教师指导学生在课堂上完成，这种方式既耗费时间，又容易导致在规定的时间内不能完成整个实验。除此之外，由于实验中需要多次重复操作，探究其中的数量关系，容易产生误差，不利于学生揭示实验规律。故此，教师可预先制订导学单，让学生预习实验的有关知识，然后，在课堂上利用数字化实验完成多次探究电压与电流、电阻之间的数据变化关系，其中电压表和电流表分别由电压传感器和电流传感器代替，并与数据采集器相连，一并接入计算机。其间，学生只需操作滑动变阻器的滑片，就能通过图像软件在计算机上生成图像，便于学生观察分析，得出电压与电流、电阻之间的关系。
数字化实验是以信息技术和智能控制技术为支撑的，对教师和学生的操作规范要求严格，由此便淡化了学生对传统实验仪器的操作技能的要求。同时，由于很多教师对新仪器的操作不熟练，再传授给学生需要一定的时间，存在一定的难度。因此，数字化实验有时不适合用于分组实验。然而分组实验是实验教学的重要组成形式，因此，教师可根据实验内容，选择适当的实验内容进行分组实验，不能用数字化实验进行的实验操作，依然由学生操作，而实验中的某个环节能用数字实验进行的，则用数字化实验，以提高实验教学成效。
如，在“水沸腾”实验中，要求学生掌握图像方法探究物理变化规律，理解液体沸腾的条件，并让学生学会使用温度计读数和绘制图像。其中温度计的使用不能用数字实验替代，要让学生亲自操作，并能准确读数。教师以划分小组的方式，让学生记录水沸腾2分钟内温度计的数值，并通过描点绘制图像，从图像上探究水沸腾的条件。实验中，有部分学生由于操作误差导致读数不准，绘制的图像差异性大，不能得出水沸腾时温度不变的结论。此时，教师可通过数字实验，展示温度传感器绘制的图像，引导学生分析水沸腾前温度的变化。
(特约编辑 南 宾)
[中图分类号] G633.7
[文献标识码] A
[文章编号] 1674-6058(2017)29-0055-01
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