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高中物理实验中应用数字化实验系统的研究

王欢  
【摘要】:随着科学技术的不断发展,物理教学中不断融入科技的身影,在2017年颁布的《普通高中物理课程标准》明确提出“积极探索信息技术与物理教学的深度融合”,进一步证明信息技术在物理教学中的重要性。新型数字化实验系统作为一种全新的教学手段近几年进入到高中物理实验教学中,如何更好的利用对于教师是一个考验。物理是一门以实验为基础的学科,实验在高中物理教学中的重要性不言而喻,如何进行深度融合是当今教育工作者的一个难题。而如何将数字化实验与传统实验更好的结合在一起,发挥出数字化实验系统在实验教学中的优势是目前教育工作者的研究重点。尽管目前数字化实验系统在实验教学中具有重重优势,但查阅相关资料并进行实际调查,发现数字化系统在中学的使用情况并不理想:一方面少部分学校仍然没有完整的配备数字化实验系统;另一方面大多数教师在数字化实验系统的使用过程中仍面临大量的问题,例如缺乏相应的数字化实验案例、如何权衡数字化实验和传统实验在教学中的重要性等等。本文以此为出发点,找到目前教师在应用实验数字化实验系统时存在的主要问题,并针对存在的问题,分析研究相应的解决策略,并以高中力学部分主要实验为主,给出部分实验的整合案例。为广大一线物理教师和教育工作者提供教学参考和实验案例。第一,研究采用了问卷调查法对乐山市几所中学的物理教师进行了调查,了解目前中学数字化实验系统的配备情况和一线物理教师对数字化实验系统的看法以及使用情况,并了解目前教师在使用数字化实验过程中所遇到的问题及困惑。调查研究表明:目前数字化实验在物理教学中使用率并不高;教师缺乏相应的案例参考;但同时,教师对数字化实验的先进性和重要性也表示了肯定。第二,对目前高中物理力学实验现状进行了总结梳理,了解目前力学实验构成,同时研究发现,现代化科学技术在物理实验中早已出现,体现在教材中有大量实验需要学生使用传感器、光电门等数字化实验器材。随后对比传统实验和数字化实验各自的实验特点和优缺点,总结出数字化实验在传统实验劣势上的弥补,即利用数字化实验系统可以更高效、快捷的解决传统实验中操作难度大、实验测量难、数据处理繁琐等问题。针对目前的教育现状给出在实际教学过程中使用数字化实验系统应该遵循的原则与策略,为更好的培养学生的综合素质和能力提供参考。第三,根据研究调查中的主要问题:数字化实验虽然在数据采集和处理上具有优势,但在某种程度上来讲,学生过于依赖数字化实验系统的便捷性,反而不利于学生综合素质的提升;教师在实际教学中,缺乏相应的实验参考案例,无法权衡数字化实验和传统实验在实际教学中的重要性等。笔者选取典型的力学实验作为研究案例,将数字化实验与传统实验进行整合,给出相应的实验设计和教学实际,在保证传统实验方式下对学生思维的提升与能力的培养的同时充分发挥出数字化实验优势。通过本次研究发现,大力发展数字化实验在中学物理实验教学中的应用是很有必要的。但是,数字化实验在应用过程中也要和传统实验相结合,两种实验方式优劣互补,发挥出各自的优势。实验的整合是一件任重道远的事情,本文仅选取几个力学实验作为参考整合案例还远远不够,要大力推广还需要广大一线教育工作者的努力和学校在数字化实验室方面的重视和投入。希望笔者本次研究所做的微薄工作,能够为教师在实验教学中提供一些参考,以及在教学研究和测评提供一定的帮助。


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