初中物理数字化实验教学的意义

数字文化与课程标准理念的结合将开创崭新的物理实验教学体系。

文化是教育的基础，课程标准理念为物理实验教学改革提供了新的思想理论，数字技术的普及则为物理教学提供了全新的技术手段和教学平台。数字文化与课程标准理念的结合必将为物理实验教学乃至物理课程现代化产生重大影响.有人担心多媒体是否会削弱物理实验教学，其实这是一种偏见。在数字化的平台上，将使物理实验教学的现代特性得到进一步发挥，而且将会创造出一些全新的实验教学模式。下面将简要地讨论一下在这样一个平台上，物理实验教学的改革中的几点看法。

1、计算机、多媒体、仿真实验扩大了物理实验的内涵，扩展了物理实验的教育功能

在观察环节，数字化手段可以极大地扩展实验的可视性和可重复性，以往用肉眼观察非常困难的物理现象，现在可以借助数字视频技术在时间和空间上的扩展可以清楚地采集下来反复观察。

在数据采集环节上，计算机和传感器等数字手段的介入，可以更快更准地得到实验数据。从而节省宝贵的教学时间，把更多的时间用于讨论物理问题之中。

在数据分析环节上，利用计算机的强大数据处理能力，可将学生从简单、机械、繁琐的数据处理过程中解脱出来，让他们的时间和精力用在更有创造力的方面。

2、数字化实验系统（DIS系统）对物理实验教学影响

从总体上讲，DIS系统是以计算机及传感器为核心器件的实验体系，而与传统或有计算机传感器参与的实验系统相区别。DIS系统结构将使实验教学的设计思想、学生的操作过程和实验中间环节发生很大变化。

模块化和功能封装是现代工业的特点之一，DIS具备了这些特点，也就是系统将在“黑箱”模式下提供我们需要的功能，不能也不必过份关心系统提供功能之外的事情.我们所要做的事情就是根据需要，选择想要的模块，要关心的事情就是该模块的功能是否能满足我们的需要.如测量类型、测量范围、测量精度是否合乎要求，软件支持的情况.在这种情况下，实验教学将使一些层面相对简化，而使另一些层面更深入。比如，在数据处理上，有明确的处理形式的机械性工作，可以交给计算机来自动完成，使处理数据层面上工作简单化；这样做的目的是否意味我们对数据的关注可以减少呢？答案是否定的.因为我们要求学生转而关注数据之间的物理关系和数据背后更深入层次上的物理分析，就是说可以引导学生把精力从简单层面上转移到较深入的地方。

面对 DIS系统的功能全面增强，为物理实验教学在实验内容上调整带来机遇。比如，在传统中学物理实验中，没有设备能很方便地测量磁场强度，现在有了磁场强度测量模块。我们可以用它和电流传感器、电压传感器、压力传感器等模块组合使用，设计一系列较复杂的物理实验。由于传感器的应用，给测量带来方便，我们可以将力、热、声、光、电等模块组合使用，设计出跨章节甚至跨学年的综合性实验，以适应高中物理课程标准中“物理实验专题”选修模块的需要。

DIS系统将打破传统实验教学的固有模式，使中学物理实验具有高度的自主性、开放性和探索性，学生可以比较方便地根据不同的目的设计实验，如可以设计某个实验专门为了仔细深入地观察某一过程，研究一些物理量之间的关系等等.另一方面，对于同一个实验，不同学生之间在学习目的上可以互不相同.实验既可以探究性的，也可以是验证性的，由于DIS具有便于使用的模块，学生可以更自由设计某个实验来验证他们的想法，为学生大胆创造提供实验平台。

3、虚拟实验对传统实验教学的影响

虚拟实验是从计算机领域中的虚拟现实技术与实验教学相结合的产物。它将实验仪器、实验环境、实验环节等全部由计算机仿真系统来完成，既可以仿真传统实验，也可以仿真传统教学实验无法涉及的条件要求很苛刻的实验，如高温、强电、强磁实验、高能粒子实验、空间实验等等。

权威人士断言，虚拟现实技术将是 21世纪信息技术的代表.它的发展，不仅从根本上改变人们的工作方式和生活方式，同样它也将改变人们的思维方式，改变实验教学的格局。

首先，它可以极大地扩展教学实验的内容，涉及以前教学实验无法涉及的领域，给予学生更大的学习空间，激发他们的想象力、创造力。第二，它可以方便地对实验教学内容进行扩充，只用少量的资金去购买相关软件而不必用大量的资金去添置实际设备，从而给实验教学本身以更大的自由度。第三，它可以作为真实实验的事前准备，使学生在做真实实验之前就对实验设备和内容有深刻的了解，从而提高实验教学效果和减少不必要的设备损失。第四，它可以方便地作为实验教学评价手段，解决以往实验教学不方便考试的问题等。

4、数字虚拟实验还存在的一些问题

比如老师们和学生们的认识问题，学校现有的教学条件问题，教学设备少的问题等。这些都为数字化实验教学的推进提出了难题，有待于我们今后不断完善，不断提高。

总之，有什么文化就会有什么样的教育，数字文化与课程标准理念相结合，必将使实验教学呈现出多姿多彩的新格局。在面向全体学生基本科学素质提高的大目标下，贯彻课标基本理念，转变观念，继承传统实验教学优秀成果，充分地利用数字文化的强大力量，展示物理教育的时代特点，将是我国物理实验教学改革的长期奋斗目标。

石门镇中   物理   王小云