浅谈数字化手段在物理实验教学中的意义

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浅谈数字化手段在物理实验教学中的意义 江苏省前黄高级中学董文杰 世纪之交，我国启动的基础教育课程改革，是一场划时代的深刻改革。在这 场课程改革中，最基本的理念是提倡“以学生为本”，面向全体学生科学素质提 高，旨在培养全体学生终生发展的兴趣和能力。因此，怎样改革物理教学，培养 学生自主学习能力，培养科学探究的兴趣和能力成为课程改革的重点，在这样的 理念下自然就要求人们去全面地、深刻地研究揭露物理学的学科特性和教育功 能。课程标准理念深刻地改变了物理实验教学的目标、性质和模式，从单纯为了 学习知识验证理论，学习操作技能，转变为以全面地培养科学素质为目标的课程， 提出了“知识与技能，过程与方法，情感态度价值观”三维教学目标。这样的物 理教学目标决定了物理教学的性质、内容和模式。 从人教版教材的变化上，我们对上述理念可见一斑。首先在教材的序言部分 增加了数字电路、超导磁悬浮、不确定关系以及宇称、新粒子的发现等前沿物理 学的科普知识。这说明我们的物理教育要紧随科学技术的发展，要渗透新兴的物 理研究内容和结果。教材要与时俱进，不能限于教条，几十年来一成不变。然而 对于前沿的物理科普知识的讲授，难点之一就是对于物理情景的再现。因为很多 情景是理想状态下的或者是微观世界的，这就决定了我们的教学手段也要做出相 应调整。利用数字化的手段对于情景的再现，有其得天独厚的优越之处。 所谓数字化，是指利用计算机信息处理技术把声、光、电、磁等信号转换成 数字信号，或把语音、文字、图像等信息转变为数字编码，用于传输与处理的过 程。在这个过程中传感器和计算机是必不可少重要组成部分。利用数字化手段教 学，不仅能够便捷的再现实际实验操作中难以实现的物理情景，而且能够极大的 提高学生的学习兴趣，是符合新课程教学理念的，应该大力推广。 数字化物理教学首先是指在物理教学实施过程中或者是物理实验中广泛利 用计算机、多媒体、仿真实验扩大物理实验的内涵，拓展物理实验的教育功能。 人教版的物理教材中在演示实验中注重了对数字化手段的应用。大量使用传感器 和计算机系统处理数据图线是新教材实验的特点。2006年，我校购买并投入使 用了“探世界物理实验室”，从而实现了数字化实验，为学科教学与信息技术的 整合提供了一个尝试模式，为每一个普通的学科教师走近信息技术与课程整合铺 设了一条方便之路。 与传统的实验教学相比，数字化实验教学无论在内容、组织形式以及重难点 方面都有其本身的特点。以下笔者以人教版的普通高中物理标准实验教科书中的 一些实验来说明这些特点。 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，提高了实验教学的效率。实验观察中，数字化手段可以使得实验现象 放大、加快或延缓，增强了实验的可视性，并且可以借助数字视频技术将要重点 观察的实验现象采集下来很方便的进行反复观察，使得重点更突出。比如可利用