高中物理数字化实验教学策略研究

数字智库 (1) 4个月前

数字化实验是信息技术发展的产物,它是一种现代化的教学方式,以真实实验为基础,借助传感器等各种实验仪表仪器,完成数据的采集和处理。在这样的实验中,学生可以非常清楚地了解实验过程,明确实验现象,总结实验规律。通过这样的教学方式,实现传统实验和数字化实验的结合,提高课堂活动的效果和质量。力学作为高中物理的重要内容,也是学生学习的难点,结合力学相关实验,开展数字化实验教学活动,可构建高效的物理课堂。
一、借助数字化实验构建情境,优化物理教学活动
高中物理课堂中,要想提高课堂活动的有效性,需要做好课堂导入环节,引导学生快速进入学习状态,投入课堂学习活动。借助情境创设,给学生身临其境的感受,引导学生自主思考和探究,加深对物理知识和规律的掌握。相对于传统的实验,数字化实验采集数据的速度快、精度高,更加直观高效,节约实验时间,减少实验环节的误差。如借助传感器可以采集相关信息,通过计算机展示相应图像,学生可以直观了解知识过程和规律。教师要灵活利用数字化实验,创设课堂教学情境,保证课堂活动的有效开展。
例如,人教版高中物理必修一“探究小车速度随时间变化的规律”的实验教学中,教师可以借助数字化实验方式,优化实验教学活动。在具体教学中,借助数字化实验向学生展示需要使用的实验仪器,激发学生的好奇心,满足学生的求知心理。整个实验,需要使用小车、位移传感器以及木板等。教师展示与课本不同的实验器材,向学生讲解其在实验中的作用以及使用方式。如位移传感器,采集相关物理数据,同时向学生展示位移传感器的使用方式,让学生直观了解实验中的注意事项。通过实验仪器的展示,可以激发学生实验学习和探究的欲望,主动开展实验操作活动,开展积极主动的观察、思考和分析活动,提高课堂活动的有效性。
二、借助数字化实验优化操作,丰富课堂活动的内容
在以往的高中物理实验中,教师指导学生开展实验操作,借助学生动手操作了解实验现象,分析和理解实验原理,加深对相关知识的掌握。借助这样的实验方式,虽然可以取得不错的教学效果,但整个实验会浪费很多时间,导致学生没有充足的时间进行每个实验。数字化实验中,充分利用传感器,搜集更多的数据信息,可以根据实际情况调整数据量,保证其实用性。相对于传统实验,其不需要过多的实验器材和步骤,保证实验的数量和质量,加深对实验原理和规律的理解。
例如,人教版高中物理必修一“弹力”的教学中,为了探究弹力和弹簧拉伸长度的关系,可以通过数字化实验方式,让学生观看实验视频,使用较短的时间,了解整个实验过程,掌握实验原理,理解弹力和弹簧伸长量的关系,同时,帮助学生掌握利用图像研究物理量关系的方式。具体操作中,教师提前利用数字化技术录制实验视频,或者通过互联网收集相关视频,引导学生观看实验视频,了解实验中的每个环节。对于重点部分教师可以通过慢放或者暂停的方式,帮助学生仔细观察实验过程,进一步理解和掌握知识内容,达到预期的课堂教学效果。因此,高中物理课堂中,借助数字化实验活动,优化实验操作活动,可激发学生学习物理的兴趣和潜能,开展自主学习活动,构建高效的物理课堂[1]。
三、借助数字化实验优化演示,加深知识的理解与掌握
数字化实验主要借助观察开展实验学习和探究。虽然学生没有参与到实验操作,但是可以清晰地观察每个实验环节和实验现象,了解每个操作中的细节和注意事项。作为高中物理教师,需要让学生仔细观察实验,激发学生的实验好奇心,发现和提出有效的解决方案。相对于传统实验,数字化实验可以快速和全面地分析数据,总结物理规律,保证其可信度,展示不同形式的实验数据,满足每个学生的实验设想,帮助学生更加生动、深刻地理解物理知识。
例如,人教版高中物理必修一“力的合成”的教学中,为了帮助学生理解力的平行四边形定则内容,可以借助数字化实验,用力的传感器来创新实验,让学生仔细观看和探究,看到一个力作用和两个力作用的效果相同。将橡皮条的一端固定好,先用两个力拉,使得橡皮条拉伸到一点,再用一个力拉,使得橡皮条拉伸到同样的位置。同时,借助计算机分析和处理数据,做出相应的图式,引导学生对两种图式进行对比和分析,完成力的平行四边形定则的验证。整个课堂活动中,借助数字化实验,让学生仔细观察实验步骤,了解实验环节,分析实验中需要注意的问题,加深对实验原理的学习和掌握,提高课堂活动的有效性。高中物理教师需要结合物理实验特点,借助数字化实验方式,优化实验演示方式,帮助学生理解和掌握物理实验,加深对知识的理解程度。
四、借助数字化实验突破限制,构建高效物理课堂
高中物理实验中,需要使用一定的实验材料,完成实验操作活动。在具体实验中,实验材料的微小差异可能造成比较大的误差,难以取得理想的实验效果。实验材料类型非常多,有时会由于环境、操作等因素的影响,实验难以顺利开展。借助数字化实验,可以有效解决实验中的各种问题,突破实验的约束和限制,加深学生对物理知识的学习和理解。
例如,教学人教版高中物理必修二“验证机械能守恒定律”的实验时,整个实验操作中,重物和纸带的下落需要克服阻力,这可能会造成一定的误差。同时,长度测量中很容易出现误差,需要通过多次测量求平均值来减少误差。这些因素的影响,降低了物理实验的精确度。借助数字化实验,如位移传感器和计算机数据处理,可以使实验操作和实验数据更加准确,避免出现一些失误和错误,保证物理实验效果。数字化实验中,学生可以观察实验装置的安装,掌握位移传感器的安装方式[2]。数据处理和分析中,可以采取不同的分析方式,借助数字化实验,让学生掌握多种实验数据处理技巧,加深学生对实验结果的认识。课堂学习中,学生可以发挥自主性,开展深入的观察和探索,加深对实验原理的理解和掌握,熟悉实验操作步骤,获得实验成功的乐趣,增强学生的物理学习成就感。
结 语
力学知识作为高中物理的重难点内容,学生的课堂学习和理解有着一定的困难。力学实验作为其重要内容,由于一些因素的影响,动手操作进行实验并不能获得良好的效果。数字化实验以信息技术为基础,借助数字化技术培养学生的探索精神,引导学生自主学习和创新,保证物理课堂教学活动的有效开展[3]。在具体应用中,教师可以从情境构建、实验操作、实验演示等方面入手,灵活利用数字化实验,构建高效的物理课堂。

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