數字化信息系統輔助物理實驗教學策略

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了數字化信息系統輔助物理實驗教學策略范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：伴隨著我國經濟水平的不斷提升，信息技術也得到了較為廣泛的推廣與普及，給人民群眾的日常生活帶來了較大的便利。而在新課程標準改革的背景之下，也逐步開始應用現代信息技術來輔助教學，其中在物理實驗教學引入了數字化信息系統，在初期取得了一定的成效。但隨著物理實驗教學的逐步深入，暴露出了各種各樣的問題，諸如教師及學生對該系統不夠熟悉、教師所采取的教學策略較為陳舊等，都是制約數字化信息系統發揮自身作用的關鍵因素。基于此，文章介紹了數字化信息系統在物理實驗教學中的基本作用，結合教學實踐分析了數字化信息系統應用與物理實驗教學中所暴露出來的問題，并給出了相應的解決策略。

關鍵詞：信息技術；數字化信息系統；物理實驗教學

當前將數字化信息系統應用到物理實驗教學中，極大地提升了物理實驗效率，提升了物理實驗相關數據信息的精準性，且所提供的物理實驗內容顯得更為直觀，便于學生進行理解，但與此同時會讓物理實驗所具備的本質得以弱化，無法充分發揮出物理實驗對學生的教育功能。總之數字化信息系統有利有弊，需要物理教師采取合理的措施來讓數字化信息系統對教學的輔助作用得以充分的發揮。

1數字化信息系統在物理實驗教學中的作用

（1）通過數字化信息系統的應用，能夠讓教學時間得到更為合理的分配，師生不必像傳統實驗教學那般在對數據信息讀取、記錄以及計算等方面耗費過多的精力，學生就能夠有相對充裕的時間來進行自主探索以及小組合作。（2）通過數字化信息系統的應用，能夠讓物理實驗教學顯得更為現代化，能夠突破傳統實驗設施設備在實驗深度、廣度以及數量方面的桎梏，且能夠最大化地保證物理實驗的教學質量。同時通過數字化信息系統的輔助，所完成的物理實驗結果有著較高的可信度，學生能夠更為深刻地理解到其所傳達出來的物理規律。第（3）數字化信息系統能夠有效實現不同學科之間的有機融合，運用不同種類的傳感器，能夠在同一時間對某一物理實驗現象中的物理、化學及生物變量特征進行測量，進而完成跨學科式綜合教學，從而最大化地提升學生的科學綜合素養。

2數字化信息系統在物理實驗教學中的優劣勢

2.1數字化信息系統在物理實驗教學中的優勢

（1）具備一定的智能性。在運用數字化信息系統進行物理實驗教學時能夠通過相應傳感器來采集到較為精準的物理數據信息，不但能夠有效完成傳統實驗儀器的基本任務，也能夠最大化地提升數據的精確程度。（2）具備一定的靈活性。在運用數字化信息系統進行物理實驗教學時，能夠對多個傳感器進行連接，以此來同時測量不同種類的物理量，故而這一系統能夠對不斷變化的物理實驗數據進行有效的控制，以此來更為精準地采集與處理相應的數據信息，充分說明了其具備較強的靈活性。通過這樣的方式能夠讓學生更為便捷地對物理實驗進行創新，進而研發出越來越多的實驗項目。（3）具備一定的直觀性。在運用數字化信息系統進行物理實驗教學時，能夠在實驗過程中的所有階段對物理量相關內容進行不間斷地顯示，并通過相關軟件來轉化為視頻、圖片、數字以及表格這類較為直觀的形式，便于學生對其進行理解。

2.2數字化信息系統在物理實驗教學中的劣勢

（1）會對物理實驗所具備的本質進行弱化。在運用數字化信息系統進行物理實驗教學時，往往會使用到數量眾多的傳感器，學生對于這類傳感器的基本原理并未深入了解，在進行探究的過程之中很容易產生過于重視直觀現象的情況，進而忽視物理實驗所具備的本質，所收獲到的探索成就感相對較低，這對于學生的后續發展有著不利的影響。（2）零件組裝顯得較為固化。運用數字化信息系統進行物理實驗教學時，教師會引導學生安裝相應的傳感器，但這類傳感器的功能較為固化，例如力傳感器僅能對垂直作用方向上的壓力及拉力，無法對其余方向上的力進行測量，這樣一來就會導致師生在使用傳感器及其余設施之時，必須嚴格遵守相應的規格標準來進行安裝，很容易產生卡槽等現象，進而影響物理實驗教學效率。（3）會讓學生對物理實驗數據信息進行處理的能力得以減弱。通過數字化信息系統所獲取的實驗結果往往是以圖像等方式呈現，省去了學生自主進行作圖這一過程，故而無法深刻理解不同物理量之間所具備的關系。

3數字化信息系統在物理實驗教學中的實踐

本次實踐主要選擇了PASCO實驗平臺作為物理實驗教學的輔助系統，該平臺能夠通過傳感器對相關物理數據進行采集，通過計算機來對整個過程進行全面控制并處理所產生的數據信息，特別是針對部分瞬間變化的物理量能夠實時完成測量，針對部分無法直接觀察的物理現象則能夠完成感官展示。應用PASCO實驗平臺就意味著教師所選擇的教學方式應當進行一定程度的革新，因為PASCO實驗平臺能夠對大學物理中電學、光學、力學以及熱學等方面進行實驗，故而教師應當讓學生明確數字化信息系統的基本特征，并將實驗軟件的基本使用方式演示給學生。針對實驗原理則應當讓學生課前自主對其進行學習，在實驗過程之中根據實驗講義中的相關知識點來自主動手設計，對實驗進行深入探究，教師在旁僅僅是起到引導作用。例如在對角動量守恒實驗進行教學時，現有的設施儀器僅僅是對角動量守恒定律進行定性的觀測，在數據測量方面有著較大的難度，特別是短時間之連續變化時，這類儀器無法準確地對角速度進行判定，故而在定量方面顯得較為欠缺。而在PASCO轉動系列實驗之中，其轉動傳感器有著較高的采樣率以及精度，故而能夠從圖表中實時連續地顯示采集到剛體轉動過程中的角速度變化情況，因此能夠精確地用數據來驗證角動量守恒定律。

4數字化信息系統在物理實驗教學中所存在的問題

根據相關經驗能夠得知，當前學校在應用數字化信息系統輔助物理實驗教學時很容易產生以下幾個方面的問題：第一，實驗室管理方面的問題。與傳統物理實驗教學相比，在應用了數字化信息系統之后，物理實驗室就會存在數量與型號眾多的傳感器、組裝件、軌道以及數據連接線，且有著不同的規格，這就給師生在整理與收納儀器方面提出了更高的要求。加之部分配件體積較小，很容易在實驗的過程之中出現遺漏的現象，這樣一來就會影響到后續的實驗。第二，搭建物理實驗方面的問題。在應用數字化信息系統之后，學生往往會自主對相關傳感器及組件進行搭配，但由于學生群體之間的物理綜合能力有著較大的差異，部分學生在進行搭建時很容易產生無法滿足實驗理論標準的現象，諸如上文所提到實驗中擋光片經常倒下等問題。同時因為實驗室中有著數量眾多的組建，組裝方式各有千秋，學生在第一次進行操作時必須對連接方式進行熟悉才能夠開展后續的實驗操作。第三，分析實驗結果方面的問題。在應用數字化信息系統之后，會給學生直觀地呈現出圖像、表格、視頻以及實時數據這類結果，但在實際試驗過程之中，因為學生在知識水平方面參差不齊，無法深入對這類結果進行分析，這就導致了物理實驗教學所具備的作用無法得到充分的發揮。

5數字化信息系統輔助物理實驗教學的相關建議

要想讓數字化信息系統在物理實驗教學中充分發揮出自身的作用，可以采取以下幾種方式：首先要對數字化信息系統進行一個基礎的認識與理解，教師對深入探究配套實驗指南，加強對數字化信息系統軟硬件方面的了解程度；在開展物理實驗之前，可以對相應文獻資料進行查閱，了解其基本使用方式以及深層次用法；定期組織物理教師進行數字化信息系統使用方法方面的培訓，并邀請相關數字化實驗工程師到校來開展相應的講座。其次在對數字化實驗進行搭建時，應當將其與傳統實驗進行對比，得出數字化信息系統對傳統實驗某些功能所產生的代替作用，從而更為深層次地理解物理實驗所具備的本質。接著在實驗過程之中如若產生了結果不符合標準的現象，那么就應當數字化信息系統進行檢查，一般是核對傳感器所具備的精度以及其檢測范圍，檢查在儀器安裝時是否符合實驗基本原理。同時要想讓數字化信息系統能夠更為廣泛地應用與物理實驗教學之中，教師應當重視學生自身的動手實驗水平，讓學生能夠充分發散自身的思維，積極進行物理實驗方面的創新。而學校應當定期安排物理教師就數字化信息系統應用于物理實驗的相關培訓，通過教研組這類形式來對數字化實驗進行探討，集思廣益來尋求一個最佳的教學模式。不論是傳統實驗以及數字化實驗，都存在著一定的優勢及劣勢，教師在進行物理實驗教學時不能夠單獨使用某一種教學方式，應當充分結合二者所具備的優點，讓物理實驗教學的質量及效率得到最大程度的提升，從而有效增強學生物理水平。

6結束語

綜上所述，數字化信息系統雖然能夠讓物理實驗教學效率有所提升，降低學生對物理原理的理解難度，但也會帶來不能夠有效鍛煉學生物理思維等方面的問題。因此物理教師應當認識到數字化信息系統所具備的優勢及劣勢，不要將數字化信息系統作為物理實驗教學的主導，而是僅僅將其作為一種輔助工具，在適當的時候還應當結合傳統實驗的優點，讓二者的價值得到淋漓盡致的發揮，進而促進學生物理水平的穩步提升。

參考文獻：

[1]陳佳.高中“數字化實驗”與傳統物理實驗的教學案例對比研究———以實驗“驗證力的平行四邊形法則”為例[J].湖南中學物理,2019,34(11):24-26.

[2]王博.數字化信息系統在物理探究實驗中的應用———以“探究加速度與力、質量之間的關系”為例[J].中小學數字化教學,2019(04):53-55.

[3]施忠委.高中物理力學實驗教學中應用數字化實驗的研究[C].中國教育發展戰略學會教育教學創新專業委員會.2019全國教育教學創新與發展高端論壇論文集（卷一）.中國教育發展戰略學會教育教學創新專業委員會:中國教育發展戰略學會教育教學創新專業委員會,2019:281-282.

[4]黃良.數字化技術在物理教學中應用的思考[J].中學物理教學參考,2018,47(14):97.

作者：馬基英 單位：青海民族大學預科教育學院