肖 靜

（宿遷市鐘吾國際學校，江蘇 宿遷 223800）

在初中教學階段，物理作為一門自然科學，教學內容相對抽象，學生的理解難度較大。為了幫助學生理解物理知識，物理實驗就成為重要的教學內容。物理實驗是任何物理知識的研究過程，如果能夠讓學生掌握物理實驗的設計和測算方式，將能夠讓學生掌握物理原理，從而降低學生的學習難度。但是初中課堂教學條件有限，很多實驗無法進行，所以教師就需要尋找全新的教學方法。在當前信息社會下，數(shù)字化實驗就成為教學改革與發(fā)展的主要方向，教師應當更加靈活地應用數(shù)字化實驗完成教學引導，以此優(yōu)化課堂教學質量。

一、數(shù)字化實驗基本概述

數(shù)字化實驗是當前初中物理實驗教學中的重要教學發(fā)展方向，數(shù)字化實驗在實際教學活動中更加強調培養(yǎng)學生的科學探究能力和創(chuàng)新思維以及自主實驗能力。目前大部分中學已經(jīng)配備了專門的數(shù)字化實驗室，實驗室中的設備主要由計算機傳感器和數(shù)據(jù)采集器共同組成，也就是學生在進行實驗的過程中已經(jīng)基本可以不依靠自己的自我感知能力完成實驗對比，這樣的實驗數(shù)據(jù)將會更準確。數(shù)字化實驗室能夠為學生提供更多的自主操作時間和空間，讓學生在學習活動中通過傳感器連接電腦終端進行數(shù)據(jù)采集，最后在計算機內對實驗過程進行數(shù)據(jù)分析和智能控制，合理利用現(xiàn)代化計算機完成數(shù)字計算，這樣學生的實驗過程就會變得更加簡單方便。

如果將數(shù)字化實驗與教學對比來看，物理教學是借助計算機平臺或者多媒體以更直觀的方式為學生展示物理現(xiàn)象，幫助學生理解物理規(guī)律。而數(shù)字化實驗則更加強調學生的自主實驗體驗，幫助學生了解觀察實驗現(xiàn)象和研究規(guī)律，并且對研究內容作出總結，有利于強化學生的理解深度。學生在自主實驗過程中還能夠獲得良好的學習體驗，從而在一定程度上可以有效提升學生的學習積極性。

二、數(shù)字化實驗對初中物理教學改革的影響

（一）利用數(shù)字化實驗培養(yǎng)學生實踐能力

數(shù)字化實驗相對于傳統(tǒng)課堂教學來說，并不只是單純地為學生講解知識，而是通過數(shù)字化手段讓學生更直觀地感受物理實驗現(xiàn)象。這對于物理教師來說是一個全新的教學項目，教師在準備教學的同時還需要設計數(shù)字化實驗，這就需要教師能夠結合以往教學經(jīng)驗，進一步完善教學設計，充分利用教學全新的儀器和實驗手段，提高了教學質量，提高學生的自主實驗能力，為學生創(chuàng)新精神和實驗能力的培養(yǎng)而奠定良好基礎。

（二）提升學生物理學習積極性

數(shù)字化實驗能夠為學生提供自主探索和實驗的機會，相對于傳統(tǒng)被動地聽從教師講解來說，學生更加喜歡自主實驗，所以數(shù)字化實驗有利于激發(fā)學生對于知識的探索欲望和學習興趣，在學生動手實踐過程中，可以將課堂知識由簡單的文字轉變?yōu)樽约涸谌粘Ｉ钪心軌蛴龅降陌咐?。這樣就能夠在學生腦海中形成具體的事件，幫助學生加強動手實際操作，拓展了學生的求知道路，有利于發(fā)揮學生的主體學習作用，培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

（三）有利于幫助學生生成屬于個人的全新學習模式

每一名學生對于物理知識的探究和理解都有所不同，數(shù)字化實驗則為學生提供了充分的自主學習空間，因此在教學活動中可以以學生為主體，尊重學生的求學意識，以一種更持續(xù)有效的教學方案幫助學生鍛煉學習意識和自主學習能力，這樣學生的主觀學習思維就可以在教學活動中得到充分綻放，進而培養(yǎng)學生的創(chuàng)造創(chuàng)新和自主學習能力。這對于學生的感知能力想象力將會有著積極的促進作用，為學生未來的學習高度和自我發(fā)展起到積極影響。

三、在初中物理教學中數(shù)字化實驗合理應用的措施

（一）加強數(shù)字化教學實驗的建設

數(shù)字化實驗可以有效達到彌補課堂教學不足的目標，增強了學生對于教學內容的理解和認識，有效提升學生的自主探究能力。所以在當前教學活動中，學校和政府都大力支持加強數(shù)字化實驗室的建設。但是數(shù)字化實驗室的建設需要大量資金和人力的支持，對初中大部分學校經(jīng)濟能力有所不足，所以學校管理者更加希望將有限的資金應用于改善學校硬件條件、設施方面，對于實驗室的建設并不重視。所以必須要改變學校領導者這一教育教學發(fā)展理念，重視數(shù)字化實驗室的影響與作用，為學生打造一個良好的數(shù)字化實驗室，讓學生在實驗環(huán)節(jié)中不斷加強物理知識的學習。要提高學校領導的重視，不僅要依靠教育部的號召，更需要學校中的教師注意與跟進。教師要多注意實驗室的建造與落實過程，積極參與學校的民主管理，多提意見、多進行民主監(jiān)督，為創(chuàng)設更好的數(shù)字化課堂盡一份力。學校領導要盡量地完善基礎設施，大力推行數(shù)字化實驗的普及，重視初中物理學科的建設與發(fā)展，大力支持與引導初中物理教師的專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)與教學經(jīng)驗的積累，讓學生能夠更好地體驗新型的教學模式，促進物理基礎能力的實質性發(fā)展。

（二）結合教學內容，完成數(shù)字化實驗

在初中物理教學中，學生是首次接觸物理知識，加上物理知識相對抽象，學習難度較高，學生處于剛入門的學習狀態(tài)，很難對實驗過程進行全方面地把握和理解。所以教師需要在教學活動中，利用數(shù)字化實驗重新演示課堂教學案例，以更加生動直觀的方式為學生講解物理實驗。這樣學生的學習過程將不再枯燥乏味，將會體驗到物理實驗的獨特魅力，并且加深學生對知識的學習印象。教師在教學開展過程中可以首先將學生劃分為不同的學習小組，讓學生在學習小組內部進行討論，在遇到問題時再向教師進行提問。這樣學生還可以借助他人的學習思維完善個人學習觀點，促使學生對于實驗現(xiàn)象擁有更加全面的認識。

物理的學習平衡于實際與抽象，是一門需要想象力和感受力、邏輯思考能力的學科，綜合性也比較強。以電磁鐵磁感應實驗教學為例。磁感應在學生日常生活中是一項看不見摸不著的事物，為了讓學生更直觀地感受傳感器周圍的磁場強弱變化，教師可以通過數(shù)字化實驗完成傳感器性功率的增減，將相對抽象的磁場概念就通過傳感器更加明確地表現(xiàn)出來，學生在腦海中將會建立一幅正確的感應圖形，從而提升學生的實驗觀察能力和分析能力。另外，在學生了解浮力的過程中，教師雖然可以利用水杯的沉浮現(xiàn)象進行說明，但始終缺乏生動性與具體性。教師通過數(shù)字化的實驗展示一個人在潛水時承受的重力和向上托起的浮力，讓學生自行進行設定變量，能夠更直觀、系統(tǒng)地向學生說明浮力的存在。在教師進行問題解惑時，也可以靈活運用數(shù)字化實驗展現(xiàn)題目中由條件促成的情況，讓學生對于抽象概念的理解落腳于實際存在的數(shù)字化圖像上加深理解，提高物理素養(yǎng)及基礎能力。

（三）結合實際生活設計教學實驗

物理知識都來自日常生活。但是在實際教學活動中，教師和學生會發(fā)現(xiàn)物理知識實際上是相對抽象的，這就需要教師引領學生完成一些與日常生活息息相關的實驗為學生的生活經(jīng)驗與教學內容搭建橋梁，讓學生生動地理解課程內容，特別是將物理知識與生活中一些生活現(xiàn)象掛鉤。教師如果可以科學利用該現(xiàn)象對學生的學習過程加以引導，那么學生將會很快在腦海中生成生活案例，對物理知識擁有輔助記憶和輔助解析的學習效果。

例如，在教授《光、色彩、聲音》的課上，教師可以結合實際的生活場景設計數(shù)字化實驗，先在電腦程序上下載一個可以在生活場景中靈活變換數(shù)值的游戲程序，又或者請專業(yè)的編程人員進行數(shù)字化實驗的程序編排，設計出一個能夠讓學生在類似游戲的操作上靈活地改變生活場景中的光、色，放大聲音或減弱聲音等等，激發(fā)學生參與熱情，讓學生更具體形象地掌握這門課的核心內容，理解光在早、中、晚不同時間的變化，色彩從斑斕多色到黑暗的過程，聲音從遠到近發(fā)生的變化等等。學生觀察過程中能夠更直觀地感受最直接的物理變化，從這種變化中理解生活中的物理，理解物理內在的魅力。教師要充分利用這種寓教于樂的數(shù)字化教學模式，在創(chuàng)新中推動學生的發(fā)展，讓學生在實驗的過程中產(chǎn)生對物理的興趣與熱愛，提高學習效果，促進物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

（四）將數(shù)字化實驗和虛擬實驗相結合展開教學

數(shù)字化實驗在教學活動中是一種全新的教學方法，但也并不意味著傳統(tǒng)教學模式?jīng)]有任何優(yōu)點。數(shù)字化實驗和虛擬實驗實際上是相輔相成的，教師不能夠單純依靠數(shù)字化實驗完成實驗教學，而是需要有選擇性地設計實驗方法。

例如在有關于聲波傳遞的教學活動中，教師為了幫助學生初步理解聲波概念和理論知識，就可以在多媒體上為學生播放一些模擬聲波的裝置設備，隨后讓學生通過視頻的方式基本了解聲音的傳播范圍和傳播方式。隨后再讓學生觀察音樂軟件，在發(fā)聲時隨著聲音波動而變化的線條就能夠讓學生的腦海中建立起一道現(xiàn)實生活的場景。隨后為了深化學生的解讀和對比實驗，教師就可以要求學生將自己高聲腔調和與其他同學普通對話的說話方式錄入到電腦中，讓學生自主觀察自己說話過程中不同的說話方式對聲音波形產(chǎn)生的影響，通過不斷地觀察完善學生的學習認知，從而幫助學生認識到振幅和頻率對于聲音傳播的影響。這樣的教學方式就有機地將數(shù)字化實驗和虛擬實驗有效結合，讓學生通過虛擬實驗初步理解物理知識，隨后再利用數(shù)字化實驗對實驗內容加以實踐性解讀。學生與教師共同對教學內容加以探索，從而推動初中物理教學改革的有效進行。

（五）通過詳細的操作提高學習效果

數(shù)字化的實驗不僅需要教師的考量與設計，也需要學生能夠快速上手，理解好數(shù)字化程序每一個部分的作用和能效，通過實際的操作檢驗實際的學習成果。在探究磁鐵周圍的磁場實驗時，磁傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)字化信息系統(tǒng)軟件、設置時間圖線等等，都需要教師進行詳細地解釋來完善。數(shù)字化的實驗特點是便捷與直觀，但學生的實際操作還是會有一定的難度。教師要通過詳細地操作解釋解答學生的困惑，以實際的操作讓學生能夠自主操作、自主探索，在時間變量和電壓變量的觀察中能夠總結磁場的分布特點，測出磁場強度在時間中的變化。磁場在數(shù)字化的實驗變得清晰可見，也能明顯觀察到磁場所在地方的變化，培養(yǎng)了學生的觀察能力與分析能力，也有利于學生對于數(shù)字化操作的熟練度。數(shù)字化迎接的新儀器、新操作與新的學習模式，學生要掌握好的、新的數(shù)字處理能力，并在自主探索的過程中能夠充分參與進來，增進對物理的理解與興趣，從實驗中體驗物理的魅力與動手做實驗的快樂。學生單方面的思考容易迎來枯竭，數(shù)字化的實驗打開了學生學習的新大門，也讓學生的認知水平有了一個質的飛升。

（六）開拓數(shù)字化資源，創(chuàng)新教學模式

除了模擬物理實驗的數(shù)字化程序，教師還可以積極開發(fā)數(shù)字化資源，豐富教學資源，創(chuàng)新教學模式。以如今逐漸普及的微視頻實驗，通過創(chuàng)設與教學內容相關的物理情境激發(fā)學生的學習興趣。學生可以在課堂上積極跟隨教師進行視頻里的實驗，充分發(fā)表自己的個性化見解，也能有效地提高教學效率，營造一個趣味性與知識性并存的物理課堂。教師在設計微視頻實驗時，要根據(jù)課時、課堂效果、學生特點進行設計，以通俗易懂的方式直觀地呈現(xiàn)給學生。在學習《溫度、物態(tài)變化》這一章節(jié)時，教師可以設計一個冬天的生活微視頻進行實驗，控制好物體的冷熱程度，在控制變量中體現(xiàn)物體的熱脹冷縮狀態(tài)，也可以直接呈現(xiàn)溫度計，以控制室內外的溫度呈現(xiàn)溫度的變化。在物態(tài)變化的微視頻實驗上，通過溫度的變化把控物體的狀態(tài)，讓學生更直觀地了解二者的聯(lián)系。如果遇到知識點過于復雜的，教師可以通過播放微課分布講解，讓學生在理解之后再上手自主探索數(shù)字化實驗，學生有一個過渡的過程，從產(chǎn)生興趣到實際上手操作，能更好地完成數(shù)字化實驗，實現(xiàn)個性化的實驗參與過程。

四、結語

總而言之，在當前初中物理教學中數(shù)字化實驗教學改革已成為教學發(fā)展的主要方向。在物理課堂中實現(xiàn)數(shù)字化實驗，不僅有利于豐富學生的學習認知，還能夠將枯燥復雜的物理知識變得更加生動有趣，為學生積極學習物理知識奠定良好基礎，夠提升學生的創(chuàng)造創(chuàng)新能力。所以教師在未來的教學中，需要進一步探索數(shù)字化實驗在初中物理實驗教學中的應用方式，不斷優(yōu)化加強教學改革。