Page 13 - 《中小学数字化教学》2020年第11期

物理专题

料清单中发现传感器或者探针，该实验即可被归 在编排这部分内容时还应突出以下原则：介绍原
为数字化实验 [4] 。也就是说，从物理实验的本意 理，突出物理本质；发挥优点，提升学生的信息
来说，并无区分的必要。如果一定要界定数字化 素养；模糊边界，注重器材的选择性。
实验，那么所谓数字化实验实质是实验器材的数 其一，介绍原理，突出物理本质。物理实
字化、实验手段的数字化，是指利用数字化器材 验首先要保证的是在实验的手段和方法上的科学
获取实验数据，利用数字化手段分析实验数据的 性。鉴于学生并不具备相关知识基础，为消除学
实验。其本质仍是实验，仅仅是器材选取的差异。 生对这类实验的陌生感和“虚拟、不真实”的认
笔者认为，在中学物理实验中，凡是采用了数字 知误区，必须在合适的时机向学生介绍相关的原
化手段记录、处理真实的物理现象的实践活动， 理和测量方法，如数码相机、力传感器、位移传
均可称之为数字化实验。例如，利用计算机处理 感器、热传感器、电流电压传感器、光传感器、
实验数据，或使用手机、数码相机、话筒等器材 采集器和计算机等硬件的作用，还应适当介绍相
采集加速度信号、视频信号等并进行分析研究的 关数据处理软件的功能，让学生知道研究是真实
活动，都可称之为数字化实验。基于这个标准， 的物理现象，处理的是实验中采集的数据，显示
那些为了讲解的需要，采用动画、软件等模拟仿 的也是反映数据关系的图像。
真物理现象的可称之为采用数字化手段的教学， 其二，发挥优点，提升学生的信息素养。
不能称之为数字化实验。目前，有些厂商提供了 信息素养包括在遇到问题时有使用信息工具的意
软硬件集成的数字化实验系统（也称数字化实验 识，以及选择、组装、使用数字化器材的能力和
平台），包括传感器、数据采集器、计算机以及 用程序处理数据的能力等。这些也是实验操作能
与之配套的实验器材及相关数据处理软件等。采 力的重要组成部分。采用传统实验器材时，只能
用这种实验系统完成的物理实验，当然更可以称 采用人工记录实验数据，费时费力，精度也不高。
之为数字化实验了。 数字化实验由传感器和数据采集器代替人眼读取
数据，用计算机软件取代纸笔方式记录数据，可
二、教材中数字化实验的设计构想
以实现数据采集的自动化。足够高的数据采样率
教科书作为教师开展教学、学生学习的重要 可保证实验结果的精确度。利用数据处理软件，
文本，具有非常重要的引领作用。有调查显示， 还可以实现复杂的数据处理，显示更丰富的数据
对一些从未使用数字化实验的师生来说，他们不 特征，如同时显示多个实验图像、数据拟合、显
仅知道数字化实验，而且能准确地说出几种传感 示图像的斜率、横轴和纵轴的截距等，更便于探
器的名称，这与教科书中相关内容的介绍有很大 究其背后的物理意义。
的关系。《普通高中物理课程标准（2017 年版）》 其三，模糊边界，注重器材的选择性。对课
在“地方和学校实施本课程的建议”中提到：“要 标要求的实验，考虑到目前中学实验器材配备的
重视数字实验，创新实验方式。……建议有条件 实际和教学传统，且课程标准暂未将数字化实验
的地区为学校专门创建数字化实验室，或引进教 做强制性要求，教材仍立足于传统实验器材进行
师演示用的数字实验系统。学校要重视引导教师 实验设计。对某些实验，若使用数字化器材效果
研究数字实验系统对传统实验的改进方法，研究 更好，则纳入其中，做必要的优化。考虑到各校
数字实验系统的教学方式，促进教学手段与方式 的实验器材配置不均衡的现状，编者对需要集成
[5]
的现代化。” 为配合落实课程标准中谈到的“实 的数字化实验平台支撑才能完成的活动放在指定
施建议”，中学物理教科书编者应该在教材中体 栏目中，以示为选学内容。目前，手机、数码相
现这部分内容，与用传统器材完成的实验相比， 机已进入学生的生活，且使用方便、功能很强，

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