数字化信息系统辅助物理实验教学策略

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摘要：伴随着我国经济水平的不断提升，信息技术也得到了较为广泛的推广与普及，给人民群众的日常生活带来了较大的便利。而在新课程标准改革的背景之下，也逐步开始应用现代信息技术来辅助教学，其中在物理实验教学引入了数字化信息系统，在初期取得了一定的成效。但随着物理实验教学的逐步深入，暴露出了各种各样的问题，诸如教师及学生对该系统不够熟悉、教师所采取的教学策略较为陈旧等，都是制约数字化信息系统发挥自身作用的关键因素。基于此，文章介绍了数字化信息系统在物理实验教学中的基本作用，结合教学实践分析了数字化信息系统应用与物理实验教学中所暴露出来的问题，并给出了相应的解决策略。

关键词：信息技术；数字化信息系统；物理实验教学

当前将数字化信息系统应用到物理实验教学中，极大地提升了物理实验效率，提升了物理实验相关数据信息的精准性，且所提供的物理实验内容显得更为直观，便于学生进行理解，但与此同时会让物理实验所具备的本质得以弱化，无法充分发挥出物理实验对学生的教育功能。总之数字化信息系统有利有弊，需要物理教师采取合理的措施来让数字化信息系统对教学的辅助作用得以充分的发挥。

1数字化信息系统在物理实验教学中的作用

（1）通过数字化信息系统的应用，能够让教学时间得到更为合理的分配，师生不必像传统实验教学那般在对数据信息读取、记录以及计算等方面耗费过多的精力，学生就能够有相对充裕的时间来进行自主探索以及小组合作。（2）通过数字化信息系统的应用，能够让物理实验教学显得更为现代化，能够突破传统实验设施设备在实验深度、广度以及数量方面的桎梏，且能够最大化地保证物理实验的教学质量。同时通过数字化信息系统的辅助，所完成的物理实验结果有着较高的可信度，学生能够更为深刻地理解到其所传达出来的物理规律。第（3）数字化信息系统能够有效实现不同学科之间的有机融合，运用不同种类的传感器，能够在同一时间对某一物理实验现象中的物理、化学及生物变量特征进行测量，进而完成跨学科式综合教学，从而最大化地提升学生的科学综合素养。

2数字化信息系统在物理实验教学中的优劣势

2.1数字化信息系统在物理实验教学中的优势

（1）具备一定的智能性。在运用数字化信息系统进行物理实验教学时能够通过相应传感器来采集到较为精准的物理数据信息，不但能够有效完成传统实验仪器的基本任务，也能够最大化地提升数据的精确程度。（2）具备一定的灵活性。在运用数字化信息系统进行物理实验教学时，能够对多个传感器进行连接，以此来同时测量不同种类的物理量，故而这一系统能够对不断变化的物理实验数据进行有效的控制，以此来更为精准地采集与处理相应的数据信息，充分说明了其具备较强的灵活性。通过这样的方式能够让学生更为便捷地对物理实验进行创新，进而研发出越来越多的实验项目。（3）具备一定的直观性。在运用数字化信息系统进行物理实验教学时，能够在实验过程中的所有阶段对物理量相关内容进行不间断地显示，并通过相关软件来转化为视频、图片、数字以及表格这类较为直观的形式，便于学生对其进行理解。

2.2数字化信息系统在物理实验教学中的劣势

（1）会对物理实验所具备的本质进行弱化。在运用数字化信息系统进行物理实验教学时，往往会使用到数量众多的传感器，学生对于这类传感器的基本原理并未深入了解，在进行探究的过程之中很容易产生过于重视直观现象的情况，进而忽视物理实验所具备的本质，所收获到的探索成就感相对较低，这对于学生的后续发展有着不利的影响。（2）零件组装显得较为固化。运用数字化信息系统进行物理实验教学时，教师会引导学生安装相应的传感器，但这类传感器的功能较为固化，例如力传感器仅能对垂直作用方向上的压力及拉力，无法对其余方向上的力进行测量，这样一来就会导致师生在使用传感器及其余设施之时，必须严格遵守相应的规格标准来进行安装，很容易产生卡槽等现象，进而影响物理实验教学效率。（3）会让学生对物理实验数据信息进行处理的能力得以减弱。通过数字化信息系统所获取的实验结果往往是以图像等方式呈现，省去了学生自主进行作图这一过程，故而无法深刻理解不同物理量之间所具备的关系。

3数字化信息系统在物理实验教学中的实践

本次实践主要选择了PASCO实验平台作为物理实验教学的辅助系统，该平台能够通过传感器对相关物理数据进行采集，通过计算机来对整个过程进行全面控制并处理所产生的数据信息，特别是针对部分瞬间变化的物理量能够实时完成测量，针对部分无法直接观察的物理现象则能够完成感官展示。应用PASCO实验平台就意味着教师所选择的教学方式应当进行一定程度的革新，因为PASCO实验平台能够对大学物理中电学、光学、力学以及热学等方面进行实验，故而教师应当让学生明确数字化信息系统的基本特征，并将实验软件的基本使用方式演示给学生。针对实验原理则应当让学生课前自主对其进行学习，在实验过程之中根据实验讲义中的相关知识点来自主动手设计，对实验进行深入探究，教师在旁仅仅是起到引导作用。例如在对角动量守恒实验进行教学时，现有的设施仪器仅仅是对角动量守恒定律进行定性的观测，在数据测量方面有着较大的难度，特别是短时间之连续变化时，这类仪器无法准确地对角速度进行判定，故而在定量方面显得较为欠缺。而在PASCO转动系列实验之中，其转动传感器有着较高的采样率以及精度，故而能够从图表中实时连续地显示采集到刚体转动过程中的角速度变化情况，因此能够精确地用数据来验证角动量守恒定律。

4数字化信息系统在物理实验教学中所存在的问题

根据相关经验能够得知，当前学校在应用数字化信息系统辅助物理实验教学时很容易产生以下几个方面的问题：第一，实验室管理方面的问题。与传统物理实验教学相比，在应用了数字化信息系统之后，物理实验室就会存在数量与型号众多的传感器、组装件、轨道以及数据连接线，且有着不同的规格，这就给师生在整理与收纳仪器方面提出了更高的要求。加之部分配件体积较小，很容易在实验的过程之中出现遗漏的现象，这样一来就会影响到后续的实验。第二，搭建物理实验方面的问题。在应用数字化信息系统之后，学生往往会自主对相关传感器及组件进行搭配，但由于学生群体之间的物理综合能力有着较大的差异，部分学生在进行搭建时很容易产生无法满足实验理论标准的现象，诸如上文所提到实验中挡光片经常倒下等问题。同时因为实验室中有着数量众多的组建，组装方式各有千秋，学生在第一次进行操作时必须对连接方式进行熟悉才能够开展后续的实验操作。第三，分析实验结果方面的问题。在应用数字化信息系统之后，会给学生直观地呈现出图像、表格、视频以及实时数据这类结果，但在实际试验过程之中，因为学生在知识水平方面参差不齐，无法深入对这类结果进行分析，这就导致了物理实验教学所具备的作用无法得到充分的发挥。

5数字化信息系统辅助物理实验教学的相关建议

要想让数字化信息系统在物理实验教学中充分发挥出自身的作用，可以采取以下几种方式：首先要对数字化信息系统进行一个基础的认识与理解，教师对深入探究配套实验指南，加强对数字化信息系统软硬件方面的了解程度；在开展物理实验之前，可以对相应文献资料进行查阅，了解其基本使用方式以及深层次用法；定期组织物理教师进行数字化信息系统使用方法方面的培训，并邀请相关数字化实验工程师到校来开展相应的讲座。其次在对数字化实验进行搭建时，应当将其与传统实验进行对比，得出数字化信息系统对传统实验某些功能所产生的代替作用，从而更为深层次地理解物理实验所具备的本质。接着在实验过程之中如若产生了结果不符合标准的现象，那么就应当数字化信息系统进行检查，一般是核对传感器所具备的精度以及其检测范围，检查在仪器安装时是否符合实验基本原理。同时要想让数字化信息系统能够更为广泛地应用与物理实验教学之中，教师应当重视学生自身的动手实验水平，让学生能够充分发散自身的思维，积极进行物理实验方面的创新。而学校应当定期安排物理教师就数字化信息系统应用于物理实验的相关培训，通过教研组这类形式来对数字化实验进行探讨，集思广益来寻求一个最佳的教学模式。不论是传统实验以及数字化实验，都存在着一定的优势及劣势，教师在进行物理实验教学时不能够单独使用某一种教学方式，应当充分结合二者所具备的优点，让物理实验教学的质量及效率得到最大程度的提升，从而有效增强学生物理水平。

6结束语

综上所述，数字化信息系统虽然能够让物理实验教学效率有所提升，降低学生对物理原理的理解难度，但也会带来不能够有效锻炼学生物理思维等方面的问题。因此物理教师应当认识到数字化信息系统所具备的优势及劣势，不要将数字化信息系统作为物理实验教学的主导，而是仅仅将其作为一种辅助工具，在适当的时候还应当结合传统实验的优点，让二者的价值得到淋漓尽致的发挥，进而促进学生物理水平的稳步提升。

参考文献：

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作者：马基英 单位：青海民族大学预科教育学院