初中物理课堂中数字化实验与传统实验融合模式的构建与实践

初中物理课堂中数字化实验与传统实验融合模式的构建与实践

李璐

乌海市第九中学   内蒙古，乌海016000

摘要： 本文探讨了初中物理课堂中数字化实验与传统实验融合的模式。分析了数字化实验和传统实验各自的特点，阐述了融合模式构建的原则，并详细介绍了融合实践的具体策略，包括实验准备阶段、实验进行阶段和实验后续分析阶段的融合方式，旨在提高初中物理实验教学的质量和效果，培养学生的物理学科核心素养。

关键词：初中物理；数字化实验；传统实验；融合

一、引言

物理是一门以实验为基础的自然科学，实验在初中物理教学中具有至关重要的地位。传统物理实验有着直观、操作简单等优点，而数字化实验则凭借其精确性、数据处理便捷等优势逐渐受到关注。将二者有效融合，可以取长补短，为初中物理教学带来新的活力。

二、数字化实验与传统实验的特点

（一）传统实验的特点

1.直观性

传统物理实验通常使用简单的仪器设备，如弹簧测力计、电流表、电压表等，学生可以直接观察实验现象。例如在探究摩擦力的实验中，学生可以通过用弹簧测力计拉动木块在不同表面上匀速运动，直观地看到弹簧测力计示数的变化，感受到摩擦力大小与接触面粗糙程度、压力大小的关系。

2.操作性强

传统实验仪器操作相对简单，学生可以亲手操作仪器进行实验。在探究光的反射定律实验中，学生可以自己调整平面镜、入射光线的角度，移动反射光线的位置，通过操作理解反射角和入射角的关系。这种亲手操作有助于培养学生的动手能力。

3.贴近生活

传统实验很多材料可以取自生活，让学生感受到物理与生活的紧密联系。比如在探究密度实验中，可以用生活中的水、盐水、木块、铁块等进行实验，使学生认识到物理知识在日常生活中的应用。

（二）数字化实验的特点

1.精确性高

数字化实验利用传感器等设备可以精确地测量物理量。例如在探究温度对电阻的影响实验中，温度传感器可以精确地测量出不同温度下电阻的阻值变化，误差较小，能够为学生呈现更准确的实验数据。

2.数据处理便捷

数字化实验系统可以自动采集和处理数据，并以图表等形式直观地显示结果。在探究加速度与力、质量的关系实验中，力传感器、加速度传感器采集的数据可以通过软件快速处理，生成 a - F、a - 1/m 的图像，帮助学生更清晰地分析实验结果。

3.可拓展性强

数字化实验可以通过添加不同的传感器和模块，拓展实验内容。比如在探究电磁感应现象时，可以增加磁场强度传感器、电流传感器等，深入研究感应电流大小与磁场强度、切割磁感线速度等多种因素的关系。

三、融合模式构建的原则

（一）互补性原则

融合的目的是发挥数字化实验和传统实验的优势，弥补各自的不足。在实验设计中，对于需要学生直观感受现象的部分，可以采用传统实验；对于需要精确测量和复杂数据处理的部分，则可以利用数字化实验。

（二）以学生为中心原则

无论是数字化实验还是传统实验，融合后的教学模式要以学生的学习和发展为出发点。要让学生积极参与到实验过程中，通过实验提高他们的探究能力、思维能力和实践能力，激发学生对物理学科的兴趣。

（三）渐进性原则

在融合过程中，要考虑学生的认知水平和学习能力的发展。对于刚接触物理实验的初一学生，可以先以传统实验为主，随着学生知识和技能的积累，逐渐引入数字化实验，并增加融合的深度和广度。

四、融合模式的实践策略

（一）实验准备阶段的融合

1.实验目标的确定

在设计实验时，综合考虑数字化实验和传统实验能达到的目标。例如在探究声音的特性实验中，传统实验可以让学生通过敲击不同的物体，如鼓、音叉等，感受声音的响度、音调等特性；同时，可以利用数字化实验中的声音传感器，精确测量声音的频率、振幅等参数，从而将定性观察与定量测量相结合，确定更全面的实验目标。

2.实验器材的选择与准备

根据实验目标，选择合适的传统实验器材和数字化实验器材。在探究电流与电压、电阻的关系实验中，传统的电流表、电压表、滑动变阻器等是必不可少的，同时可以准备电压传感器、电流传感器等数字化器材。对于一些自制的传统实验器材，如用铅笔芯制作的滑动变阻器，可以与数字化传感器配合使用，增强实验的趣味性和实用性。

（二）实验进行阶段的融合

1.现象观察与数据采集的融合

在实验过程中，让学生同时关注传统实验的现象和数字化实验的数据采集。在探究浮力实验中，学生可以通过弹簧测力计测量物体在空气中和液体中的重力差来感受浮力的大小（传统实验方法），同时利用力传感器精确测量浮力的数值，并将其随物体浸入液体深度的变化数据记录下来（数字化实验方法）。在观察弹簧测力计示数变化的同时，对比力传感器采集的数据变化曲线，使学生对浮力的概念和变化规律有更深刻的理解。

2.实验操作方式的融合

在实验操作中，将传统的手动操作与数字化实验的软件控制相结合。例如在探究单摆周期与摆长的关系实验中，学生可以手动改变摆长（传统操作），然后利用光电门传感器和计时软件（数字化实验）来测量单摆的周期。通过这种融合，学生既能体验到亲手操作改变实验条件的过程，又能利用数字化手段准确测量实验结果。

（三）实验后续分析阶段的融合

1.数据分析与处理的融合

实验完成后，引导学生对传统实验的观察结果和数字化实验的数据进行综合分析。在探究凸透镜成像规律实验中，学生通过传统实验在光屏上观察到不同物距下的像的性质（大小、正倒、虚实），同时利用光强传感器等数字化设备测量像的亮度等参数。在分析数据时，将像的性质与亮度等数据结合起来，让学生从多个角度理解凸透镜成像规律，并且利用数字化实验的数据处理软件对数据进行拟合、分析，加深对实验规律的认识。

2.实验评价与拓展的融合

在评价实验时，综合考虑学生在传统实验和数字化实验中的表现。对于学生在传统实验中的操作规范、现象观察能力以及在数字化实验中的数据处理能力、对新拓展实验的探究能力等进行全面评价。同时，利用数字化实验的可拓展性，引导学生在完成基本实验后，进一步思考和探究相关的拓展问题。比如在探究了简单电路的电流、电压规律后，利用数字化实验中的多通道传感器，让学生设计探究串联、并联电路中不同位置的电流、电压关系的拓展实验，培养学生的创新思维和实践能力。

五、结论

初中物理课堂中数字化实验与传统实验的融合是一种有效的教学模式。通过遵循互补性、以学生为中心、渐进性等原则，在实验准备、实验进行和实验后续分析等阶段进行融合实践，可以提高物理实验教学的质量，让学生更好地掌握物理知识和实验技能，培养学生的科学探究精神和创新能力，促进学生物理学科核心素养的提升，为学生的物理学习和未来发展奠定坚实的基础。在今后的初中物理教学中，应进一步探索和完善这种融合模式，充分发挥其优势。

参考文献：

[1]廖伯琴.提炼核心素养，凸显课程育人价值——义务教育物理课程标准（2022年版）解读[J].基础教育课程.2022,(10).

[2]张华.创造21世纪理想课程-义务教育课程修订的国际视野[J].基础教育课程.2022,(10).5-11.

[3]唐诗生,李瑞鸣,艾合买提·阿不力孜,等.三版本初中物理教材融入中国传统文化的比较-以"声学"为例[J].湖南中学物理.2021,(10).48-51.

[4]张月竹.在物理常态课中融入信息技术，释放整合的能量[J].中小学数字化教学.2019,(11).59-61.