張偉東
摘要:隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科技的進(jìn)步,網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)逐漸開始走入學(xué)校的課堂,使用信息技術(shù)教學(xué)已成為新課改背景下廣大教育工作者所關(guān)注的重點(diǎn)之一。在高中物理教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺教學(xué)是新課改下的要求,也是時(shí)代發(fā)展進(jìn)步的要求,它可以有效地幫助物理教學(xué)獲得更好的發(fā)展。高中物理教學(xué)匯總應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺做了探討。
關(guān)鍵詞:應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺;高中物理教學(xué);優(yōu)化數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺策略
高中物理是一門理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)并重的學(xué)科,它里面涉及的知識點(diǎn)較多,且內(nèi)容復(fù)雜,程序很難操作。在這種情況下,很多學(xué)生都產(chǎn)生了害怕學(xué)習(xí)物理的心理。眾所周知,高中是學(xué)生非常關(guān)鍵的一個(gè)時(shí)期,任何科目的學(xué)習(xí)都不能掉以輕心,因?yàn)檫@個(gè)學(xué)科會(huì)對高考產(chǎn)生很大的影響,所以在高中物理教學(xué)中探求一種新的教學(xué)方式,有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情,提高課堂的教學(xué)效率十分重要,數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺應(yīng)運(yùn)而生。
一、什么是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是在科技進(jìn)步的情況下,研究出的一種全新的軟硬件一體化的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),它以真實(shí)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),通過自身所帶的各種軟件系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)教給計(jì)算機(jī)處理,然后得出結(jié)論。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)具有很多優(yōu)點(diǎn),比如,帶有傳感器、數(shù)據(jù)采集器、資助操控和函數(shù)圖像處理系統(tǒng)等,可以讓傳統(tǒng)試驗(yàn)中無法實(shí)現(xiàn)的定量計(jì)算變得清晰明了,讓實(shí)驗(yàn)操作更簡單、信息數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確,明確的顯示實(shí)驗(yàn)想象,揭示實(shí)驗(yàn)規(guī)律。目前它被廣泛的運(yùn)用到了物理、生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。
二、在高中物理教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺的必要性
物理是關(guān)于自然的學(xué)科,在物理的教學(xué)過程中自然會(huì)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué),但是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)因?yàn)榻虒W(xué)資源等原因的限制,始終無法得到全面的發(fā)揮,學(xué)生掌握知識不全面,教學(xué)成果不顯著,這些問題一直困住了高中物理教學(xué)的發(fā)展。主要有以下的表現(xiàn):
1.缺乏綜合性和探索性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
據(jù)調(diào)查,很多的高中物理課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)根本不受重視,教師更偏重的是對本書理論知識的講解,即使在課堂中進(jìn)行試驗(yàn)教學(xué),學(xué)生也都是在教師的指導(dǎo)下一步步完成,離開了教師學(xué)生完全不知如何下手。教學(xué)設(shè)計(jì)沒有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,學(xué)生主動(dòng)探索、學(xué)習(xí)的能力不高。
2.缺乏合理的物理課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)置
受傳統(tǒng)物理教學(xué)觀念的影響,很多教師在教學(xué)過程中認(rèn)為學(xué)生只要了解理論知識,那么做物理實(shí)驗(yàn)的時(shí)候就會(huì)水到渠成,因此,把更多的時(shí)間放在了物理理論知識的教學(xué)方面,而忽視了對實(shí)驗(yàn)課程的指導(dǎo),在這種有失偏頗的教學(xué)方法下,學(xué)生在理論知識的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的學(xué)習(xí)嚴(yán)重失衡,因此,學(xué)生對物理知識的掌握只是片面的,不能全面地提升學(xué)生在物理學(xué)習(xí)方面的效果。
三、高中物理教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺的有效策略
1.以圖像為手段,突破教學(xué)難點(diǎn)
數(shù)字化試驗(yàn)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的作圖功能,在高中的物理教學(xué)中用圖像的方式去呈現(xiàn)物理當(dāng)中不易理解內(nèi)容,可以讓學(xué)生更直觀的看出物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果,而不是抽象的理解,讓學(xué)生對知識點(diǎn)的記憶更為牢固。
例如,在學(xué)習(xí)《研究平拋運(yùn)動(dòng)》這節(jié)物理知識時(shí),教師只用口授法教學(xué),對平拋運(yùn)動(dòng)的過程表達(dá)方式學(xué)生不能做到直觀、有效的理解,因?yàn)樗拿枋霰容^抽象,運(yùn)動(dòng)也是曲線,要想深入理解它就需要不斷地去發(fā)揮想象力,但是有了數(shù)字化試驗(yàn)系統(tǒng)就可以將物體的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡畫下來,將其條軌跡線直觀呈現(xiàn)在學(xué)生面前,再調(diào)整幀數(shù)慢鏡頭觀看,這樣學(xué)生頭腦印象深刻,理解起來就容易多了。例如:有一物體在做平拋運(yùn)動(dòng),它能夠在豎直的平面內(nèi)向各個(gè)方向同時(shí)發(fā)射超聲波脈沖和紅外線脈沖。在它運(yùn)動(dòng)的平面內(nèi)安放超聲——紅外接收裝置,而這個(gè)裝置里安裝著兩個(gè)超聲——紅外接收器,并且將他們與計(jì)算機(jī)連接。這樣就可以在計(jì)算機(jī)中看出兩個(gè)接收器在接收物體平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,通過兩者之間的時(shí)間差計(jì)算出與物體的距離,然后就可以得出這個(gè)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體的位置,讓計(jì)算機(jī)給出坐標(biāo)。知道了做平拋運(yùn)動(dòng)物體的坐標(biāo)和兩個(gè)接收器的坐標(biāo),那么學(xué)生自己就很容易畫出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡圖了,這樣就將抽象的知識變得更加的具體化,方便學(xué)生更深入有效的理解知識內(nèi)容。再展開化曲為直的思想,進(jìn)行研究分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
2.利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺開發(fā)新實(shí)驗(yàn),填補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)空白
在傳統(tǒng)的物理教學(xué)課堂中,教師大都是按部就班地講述書上的知識內(nèi)容,書上有什么就講什么,很少進(jìn)行課外物理知識和實(shí)驗(yàn)的延伸,這一方面是受傳統(tǒng)教學(xué)方式的影響,另一方面也是因?yàn)檎n堂的資源設(shè)備不夠,無法充分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示。有了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺,就可以很好地填補(bǔ)傳統(tǒng)試驗(yàn)空白,解決教學(xué)資源匱乏分問題,豐富課堂教學(xué)樂趣,讓物理教學(xué)方法更具有多樣性,同時(shí)還可以組織學(xué)生去探索新的物理知識和實(shí)驗(yàn),充分的發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力。
例如,在學(xué)習(xí)《電磁波》的內(nèi)容時(shí),近代偉大的物理學(xué)家做出了假設(shè)“變化的電場產(chǎn)生磁場”,于是就誕生了電磁波理論。但是電磁波理論只是以一種假設(shè)存在,并沒有做出實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波的存在。在以前學(xué)習(xí)這些課程的時(shí)候,教師基本上就是一把帶過,把與之研究相關(guān)的科學(xué)家的事例講一下就直接開始下一章節(jié)的課程,沒有帶領(lǐng)學(xué)生做有關(guān)電磁波的實(shí)驗(yàn)。將數(shù)字化試驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)用到物理教學(xué)后,我們就可以開展一些以前沒有開展的實(shí)驗(yàn)課程,例如可以在高壓發(fā)生器上安裝兩根帶有放電電極的銅管,把兩根銅管稍微隔開點(diǎn)距離,構(gòu)成發(fā)射天線,然后在絕緣架上固定兩根同樣的銅管,將兩根銅管擺成一條直線,中間連接一個(gè)電流表,作為接收天線,閉合電源后不斷改變兩個(gè)天線的距離,然后通過觀察電流表的讀數(shù)就會(huì)知道是否有電磁波產(chǎn)生。
3.應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺的數(shù)據(jù)處理功能,開展探究性實(shí)驗(yàn)
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn),比如,它可以讓抽象的物理概念更加具體化,方便學(xué)生的理解,還可以利用傳感器和數(shù)據(jù)采集器代替人眼讀取數(shù)據(jù),用計(jì)算機(jī)的分析功能快速地對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理,讓得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更可靠,同時(shí)它還具有自動(dòng)化、并行化、定量化等特點(diǎn)。在高中物理教學(xué)中有效運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺,可以讓物理實(shí)驗(yàn)操作更為簡單方便。
例如,在進(jìn)行“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí),可以將“運(yùn)動(dòng)傳感器”把物體在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)的位移、時(shí)間轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)過計(jì)算機(jī)的運(yùn)算,可以很快就顯示物體的運(yùn)動(dòng)速度,還可以輕松的繪制出v-t圖像。這樣就可以減少學(xué)生的重復(fù)性操作,讓課堂的教學(xué)更具有效率。
高中物理教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺,是新課改下教育有效改革的表現(xiàn)。在物理教學(xué)中,它可以有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足,突破物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)課程,讓學(xué)生深入物理教學(xué)中,詳細(xì)地了解物理知識內(nèi)容,增強(qiáng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣,提升物理教學(xué)成果。