PDF下载
高中物理数字化实验实践研究

马拜

甘肃省兰州市第三十四中学,甘肃兰州

摘要: 在大数据时代的发展中,数字化是各行各业发展的重要方向。将其合理融入高中物理实验教学,可以使实验数据精准化、实验过程自动化、实验内容个性化,基于此提出高中物理数字化实验教学策略,使学生对物理课程具有更为深入的理解,强化学生物理核心素养。
关键词: 高中;物理教学;数字化实验
DOI:10.12721/ccn.2024.157109
基金资助:
文章地址:

引言:

在高中阶段实施物理实验教学时,数字化实验具有较高的应用价值,可以使实验数据实现更高的精准化,引导学生进行个性化操作,确保学生可以在实验操作中得到更大的发展,掌握实验的物理原理,进而保障学生能够充分掌握相关物理概念,提升其学习效果,落实物理核心素养。

一、数字化实验的应用优势

首先,可以使其实验数据实现精准化。在以往进行物理实验教学时,学生需要进行人工操作,记录相关数据信息,学生在记录实验数据时,可能会出现人为误差,使实验数据缺乏准确性。教师通过引进数字化实验,可以利用电子设备实时收集实验数据,对其进行有效的整理和分析。利用线上平台,实时推送学生实验信息,使教师实时掌握学生实验情况,并对学生实验操作进行科学指导,进而使实验数据具有较高的精准性,同时也增强了师生的有效沟通。

其次,可以使其实验过程实现自动化。在以往进行物理实验时,学生需要严格执行实验操作步骤,如果实验步骤出现差池,可能会造成安全等问题,而教师通过应用数字化实验,可以利用操作程序实时管控实验仪器,保障其实验操作的自动化,使其实验操作难度大大降低,提升其安全性,为学生提供充分的实验操作时间,同时,通过有效应用数字化实验,可以实时监控实验过程,并对其进行动态调整,提升其实验操作的可靠性与稳定性。

最后,可以使其实验内容实现个性化。 在以往进行实验操作时,学生需要利用现有设备完成固定操作内容,而教师通过引进数字化实验,可以提升其实验操作的自主性与交互性,引导学生进行模拟实验,让学生在安全的实验环境下完成各种实验尝试。学生可以结合个人兴趣与学习需求设计实验内容,同时,还可以利用该平台进行实验模式和实验难度的自由选择,对其相关内容进行自主探究,使学生产生更高的学习兴趣,保障其教学效果。

二、高中物理数字化实验教学策略

(一)突破教学难点

物理课程的逻辑性与抽象性极强,对学生学习能力具有较高要求,教师通过科学引进图像、动画等材料,可以科学转化抽象概念,利用直观形象的图像展示教学内容,降低理解难度。同时,教师通过有效应用虚拟实验平台,可以引导学生进行实验操作的有效模拟,此时,学生通过严格观察实验图像,分析图像变化,可以更为直观的理解物理概念,掌握课堂内容。教师在实践教学时,首先需要展示与课堂内容相关的图像,引导学生分析图像细节,随后,需要科学应用虚拟实验平台,引导学生自主操作,使学生对其课堂内容形成更为深刻的认知。

例如,教师在讲述“光的折射现象”时,需要科学引进相关图像,进行折射规律的直观展示,然后引导学生总结其折射规律,并以此绘制光纤传播途径,使学生对光线的折射和入射具有更为直观的认知,总结入射和折射之间的关系。随后,需要搭建虚拟实验平台,根据不同材料界面研究光线折射现象,使学生对光线传播路径产生充分认知,了解其角度变化。同时,可以引导学生通过虚拟实验平台进行自主操作,调整不同介质的各项参与与入射角,对二者变化进行严格观察。通过实验模拟和图像展示,可以使学生更为直观的了解折射定律,利用直观形象的图像理解抽象概念。

(二)填补实验空白

在以往讲述物理实验时,部分院校的实验场地、学习时间和实现设备较为有限,此时,数字化实验的科学应用具有重要价值,可以为学生实验操作创造虚拟平台,降低实验操作难度,提升其安全性,进而使其课堂时间得到更为充分的应用,为学生创造充分的实验机会,并使其实验空白得到及时填补。教师在使用数字化实验时,需要科学设置虚拟实验平台,学生在虚拟环境内进行实验操作,模拟实验过程,严格观察实验结果,分析实验规律。

例如,教师在讲述“自由落体实验”时,首先,需要利用虚拟平台,要求学生自主设计下落物体和下落高度,然后点击开始,观察物体下落过程,实时记录物体下落的高度和时间,此时,学生需要重复多次试验,保障实验结论的可靠性。其次,需要科学处理相关数据信息,对物体下落产生的平均加速度进行精准计算,同时需要结合理论值研究试验数据。学生在实验过程中,需要对其物体的质量与高度进行科学改变,实时观察物体运行,并对其各项数据信息进行精准记录,此时,教师可以组织学生多次实验,使其对力学原理形成充分认知,突破实验设备和实验时间的限制,使学生对其物理原理具有更为充分的理解,保障其学习效果。

(三)设置仿真实验

在高中物理科城中,教师通过科学引进虚拟模拟实验,可以科学设置仿真实验,引导学生实时观察,无法在实验室内进行的实验现象,使学生对实验原理具有更为深刻的理解,对学生进行实验探究能力的科学培养。教师在组织学生参与物理实验时,首先可以利用数字化平台动态模拟实验现象,引导学生合理设置各项参与,然后进行实验设计,设置实验变量,观察实验现象变化,同时,可以利用数字化平台进行实验仿真,引导学生进行实验操作,实时观察实验现象,进而使其充分了解课程内容。

例如,教师在引导学生完成电磁感应实验时,首先需要利用数字化平台模拟电磁感应,结合实验需求进行相关参数的科学设置。其次,需要科学设计实验过程,改变线圈的方向与形状,引导学生利用不同排列方式与形状的线圈,对其运动情况进行严格观察。然后利用数字化平台设置仿真实验,学生在参与实验操作时,需要对其磁场变化和线圈运动进行严格观察,分析电流变化,各种实验情况进行模拟仿真,使学生对电磁感应过程具有充分了解。

三、结束语

在高中物理课程中,科学引进数字化实验,可以使其教学难点得到有效突破,及时填补实验空白,科学设置仿真实验,使实验设备和课堂时间对实验操作造成的限制得到有效突破,确保学生可以更为直观的了解各种实验现象,掌握相关实验原理,实现学生物理素质的有效提升。