浅谈数字化手段在物理实验教学中的意义
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数字化实验在高中物理力学教学中的应用实践摘要:2017年,教育部公布了《高中物理教学总体规划》(2017年版),其中提到:“积极探索信息技术与体育的深度融合”,数字实验一方面可以解决传统物理实验中一些无法解决的问题,一方面可以解决传统物理实验中一些最难解决的问题。
另一方面,能将信息技术与物理实验教学有效地结合起来。
在物理教材和高考中,与数字实验相关的词汇也很多。
可见,数字实验越来越受到人们的重视。
数字实验在物理教学中的应用是教育技术发展的必然。
本文首先提出了运用DIS实验系统使力学实验能够数字化进行,其次运用动态过程的形象展示,提升学生对相关概念及规律掌握的能力,最后尝试推动物理模型的图线化教学,提升学生的图形处理能力,以期给工作在一线的教师提供一定的参考。
关键词:高中物理,力学,实验教学,数字化实验,在现行的物理教材中,有许多地方可以在物理实验中引入传感器作为实验设备。
数字实验系统的引入对高中新课程的教学改革也起到了积极的推动作用,这是因为力学是整个物理系统的基础,是学生学习物理的入门课程。
所以在优化和改进力学教学是中学物理教学改革的一项重要任务。
DIS数字实验在高中物理领域的应用策略课题组进行了深入的研究和探讨,简要介绍了数字实验系统在高中力学教学中的应用。
1.运用DIS实验系统,使力学实验能够数字化进行dis实验是数字信息系统实验的简称,包括微机、传感器、数据采集器和软件。
数据采集器与计算机串行通信,可同时连接电、微电流、电压、温度、声波、位移、功率、磁性四种传感器。
光电门等器件的精确动态捕获可以实现数字显示和计算机分析。
在传统的力学试验中,测力仪通常用于测量。
测力机价格便宜、直观、适用范围广,但缺点明显:只适用于静态测量,不适用于动态测量;可以测量电压,但不能测量压力;支持“点测量”,但不支持线性测量,缺乏过程监控能力;此外,试验台的精度和读数也限制了实验的应用。
GQY-e ab力传感器如图1所示:图1GQY-eab力传感器如图所示,以工业应变片测量尺寸为中心,将应变片测量装置小变形产生的电位差转换成数字信号,得到测量结果。
数字化实验技术在物理学教学中的应用随着科技的发展和进步,数字化实验技术在物理学教学中的应用变得越来越重要。
这种技术的出现,极大地改变了传统实验教学的模式,不仅提高了学生的学习效果,也增强了他们对物理学知识的理解和应用能力。
首先,数字化实验技术为物理学教学提供了更加真实、直观的实验体验。
传统物理实验由于条件限制,往往难以真实再现一些复杂的物理现象。
而数字化实验技术可以通过模拟实验来展示这些现象,使学生能够清晰地观察到实验过程中每一个细节的变化。
例如,在经典力学实验中,学生可以通过数字仿真软件模拟物体在斜面上滚动的过程,探究滑块的加速度、滚动摩擦力等物理量之间的关系。
这种直观的实验体验,使学生更容易理解物理现象背后的规律,培养他们的观察力和实践能力。
其次,数字化实验技术能够提供更加灵活多样的实验方案。
传统实验教学往往受到实验室设备和耗材的限制,只能提供有限的实验内容。
而数字化实验技术可以通过创新的实验设备和软件,提供多种多样的实验方案和情境,满足不同学生的学习需求和兴趣。
例如,在光电效应实验中,学生可以通过数字相机捕捉光电效应的实验图像,利用图像处理软件分析和比较不同条件下光电流的强度和光强之间的关系。
这样的实验方案能够激发学生的创造力,培养他们的探究精神。
此外,数字化实验技术还能够提供实时的数据监测和分析。
传统实验中,学生常常需要手动记录实验数据,然后进行处理和分析。
这一过程既费时又容易出错。
而数字化实验技术可以通过传感器和计算机软件实时采集和处理实验数据,使学生能够及时观察到实验现象的变化,并通过数据分析软件进行准确的数据处理和结果呈现。
例如,在力学实验中,学生可以通过数字力测仪实时显示和记录弹簧的伸长量随受力的变化关系,然后利用数据处理软件绘制出它们之间的线性关系图。
这样的实时数据监测和分析,使学生能够更加深入地理解物理学原理和实验方法,培养他们的数据处理和科学思维能力。
然而,数字化实验技术在物理学教学中的应用也面临一些挑战。
数字化实验在高中物理实验教学中的应用摘要:高中物理通过实验教学能够帮助学生通过观察和探索中发现真理,培养学生学会将理论和实践相结合的观点进行思考和学习。
而采用先进的数字化实验方法能够对高中物理课本中的一些物理现象以及日常生活现象,更加清晰、科学合理的展示出来。
能够帮助学生实现探究、验证、推理的协调统一发展,现阶段高中物理老师将信息化技术和物理实验进行有效结合,然后再通过数字化技术以数字图形的方式呈现出来是提升物理实验教学效果的有效途径。
关键词:数字化实验、高中物理、实验教学、应用策略随着信息技术的不断发展,多媒体教学、微课件以及数字化技术为现阶段我国的教育行业提供了越来越先进的教学方式,在高中物理教学中实现数字化实验的全面推广与应用,也是现在很多高中物理教学的一个重要发展方向。
对此老师应该积极了解和学习先进的数字技术知识,加强自身的实践能力,帮助学生在实验中找到解决问题的方式,培养学生的综合运用能力,建立物理核心素养。
一、通过数字化实验完善传统实验数字化实验室建立在信息技术基础上得以实践的,而且能够完善传统实验的不足,数字化实验具有“方便收集,准确计算,实时显示”的优点。
利用数字化技术去进行物理实验解析和成果展示,不仅能够很好的激发学生的学习兴趣,还可以丰富课堂活动的内容,完善传统实验中的操作步骤复杂繁琐,以及实验操作失误已发危险等一些缺陷,而且经过研究发展这种实践教学手段能够取得意想不到的良好成果。
例如:以学生在学习磁场过程中产生的问题来进行实验解答为例。
学生在学习这部分内容的时候通常会对“通电螺线管的磁场是否最强”这个问题会产生一些疑虑和困惑。
部分学生认为,在电动螺旋管中磁场最强的是南北两级,课本中也提到过,条形磁铁在南极和北极具有最强的磁性。
那么针对这个问题老师就可以利用一个简单的实验得以验证,找出一节干电池,然后并且把它连接到好螺管线上,关闭电源之后,利用相关的仪器测量区域地磁场的强度;然后再打开电源通过在螺线管周围世家磁场的方式来达到给磁传感应器通电的目的,然后观察算机显示器中磁感应强度的图像变化,观察什么时候图像变化明显,那么就证明一阶段的磁场强度越大。
物理实验技术中的数字化实验方案在当今科技快速发展的时代,数字化实验方案正逐渐在物理实验技术中得到广泛应用。
数字化实验方案指的是利用计算机和现代通信技术,将传统实验装置与数字控制系统相结合,以实现实验过程的数字化记录、自动化操作和数据分析。
本文将从多个角度探讨数字化实验方案在物理实验技术中的应用。
首先,数字化实验方案的应用极大地提高了实验的操作便捷性和准确性。
传统的物理实验往往需要耗费大量时间和精力进行实验装置的组装和调试,而且操作过程容易出现误差。
而通过数字化实验方案,实验装置的组装和调试可以通过计算机模拟和虚拟实验来完成,极大地减轻了实验人员的负担。
同时,数字化实验方案还可以通过自动化操作实现实验参数的精确控制,以及实验数据的实时监测和记录,大大提高了实验结果的准确性和可重复性。
其次,数字化实验方案的应用拓展了实验研究的领域和范围。
传统的实验装置往往受到实验条件和设备限制,只能进行一些基础实验和简单模拟。
而通过数字化实验方案,可以在计算机模拟的基础上进行更加复杂和精细的实验研究。
比如,在材料科学领域,通过数字化实验方案可以模拟材料的分子结构和物理特性,从而为材料的设计和应用提供更加科学的指导。
另外,在高能物理领域,数字化实验方案可以帮助科研人员精确模拟和观测高能粒子的运动轨迹和相互作用,揭示物质世界的奥秘。
此外,数字化实验方案在物理实验教学中也发挥了重要作用。
传统的实验教学往往受到时间和资源的限制,学生只能进行简单的观察和实验操作。
而通过数字化实验方案,学生可以随时随地进行虚拟实验,自主探索和研究,提高了实验教学的灵活性和效果。
同时,数字化实验方案还可以通过模拟实验过程和数据记录,培养学生的科学实验思维和数据分析能力,提高其实验操作的独立性和创新性。
然而,数字化实验方案在物理实验技术中也面临一些挑战和问题。
首先,数字化实验方案需要依赖计算机和通信网络等先进技术设备的支持,而这些设备的维护和更新也需要耗费一定的成本和精力。
数字化手段在初中物理教学中的应用2020年度四川省社科规划课题《信息化媒介技术推动的供给侧结构性改革对民族地区教育均衡发展的影响研究》(批准号:SC20B066)子课题《初中物理教学中应用数字化教学资源的实践研究》(批准号:JKSK20201014)摘要:在人工智能、大数据与区块链等新技术的基础上,对于教育教学领域也产生了重要影响,教育信息化从1.0时代进入教育信息化2.0时代。
新时期的初中物理教学中,为了更好提升物理实验教学效果,帮助民族地区的学生更好掌握物理知识,需要应用数字化手段实施教学。
在明确初中物理数字化教学的构成与特点基础上,通过生动导入课程教学、开展数字化的实验、数字化的习题检测、辅助学生课后复习等,更好突出数字化手段教学的优势,提高初中物理教学效果。
新课改背景下的初中物理教学中,教师可以根据教学现状落实以上策略,可以更好提升物理课程教学效果,培养学生物理学科核心素养。
关键词:数字化手段;信息技术;初中物理;自主学习;师生互动信息技术融入到教育教学中,全国各地的中小学纷纷开建多媒体教室,完善了学校的硬件环境,为实现教育现代化提供了更大的可能。
但是,由于不同地区的经济与社会发展水平不同,偏远地区和民族地区的学校仍然存在师资力量不佳的情况,这些学校的学生依然无法享受到优质教育资源,无法实现教育均衡发展,不利于教育公平。
在信息化媒介技术推动下,民族地区教育教学中,可以运用数字化教学资源,更好开展各类实践活动。
比如,成都七中通过远程直播教育方式,为西部民族地区的学校提供了优质的教育资源。
初中物理教学中,通过运用数字化手段,可以更好实施物理实验教学,将习题数字化,更好让学生掌握初中物理实验,巩固物理知识,形成物理高效课堂。
1.明确初中物理数字化教学的构成与特点信息技术与物理学科有机融合中,形成了数字化教学,需要运用多样的数字化教学资源与工具。
新时期的数字化教学与过去的物理多媒体有所不同,它是在人工智能、大数据、区域链等新技术背景下,由计算机、数据采集器和其他配套的设备组成,运用配套的系统软件和实验教具,能够更好采集数据、处理数据等。
培养初中物理学生的数字技术能力物理学作为一门基础学科,与现代科技密切相关。
在当今数字时代,数字技术的应用日益广泛,对于培养初中物理学生的数字技术能力具有重要意义。
本文将从数字技术在物理学中的应用、提升初中物理学生数字技术能力的重要性以及有效的培养方法三个方面进行论述。
一、数字技术在物理学中的应用1.模拟实验和数字化模型通过数字技术,物理学教学可以进行虚拟实验和模拟实验。
虚拟实验通过计算机模拟,让学生在虚拟环境中进行实验操作,不仅可以减少实验费用和实验材料的消耗,还可以提供一个安全的实验环境。
数字化模型则是通过数字技术将物理学的概念、现象等内容进行可视化展示,帮助学生更好地理解和掌握物理学知识。
2.数据处理和分析物理学实验需要大量的数据处理和分析,数字技术的应用可以使这一过程更加高效和准确。
学生在学习中可以利用电脑软件进行数据收集和图表绘制,通过数据的处理和分析,可以更深入地理解物理学的原理和规律。
3.网络资源和学习工具网络技术的发展为物理学学习提供了丰富的资源和工具。
学生可以通过互联网获取到世界各地的物理学研究成果、学术论文、科学视频等学习材料,同时也可以利用在线学习平台和应用软件进行自主学习和练习。
二、提升初中物理学生数字技术能力的重要性数字技术已经成为当今社会的核心竞争力之一,具备数字技术能力将成为未来社会的入场券。
而初中物理学生作为科学素养的培养阶段,培养数字技术能力具有重要意义。
1.适应未来科技发展数字技术的发展速度非常快,未来将会充满各种新技术的应用和发展,只有具备良好的数字技术能力,才能适应未来科技的变化和发展。
2.提高学习效率和效果数字技术在物理学学习中的应用可以提高学习效率和效果。
通过数字模拟实验和虚拟实验,学生可以进行更多的实践操作,更深入地理解物理学知识。
同时,通过网络资源和学习工具的应用,学生可以获取到更多的学习资料和辅助工具,提升学习效果。
3.增强解决问题的能力数字技术的应用需要学生具备解决问题的能力,这对于培养学生的科学思维和创新能力具有重要作用。
数字化实验在初中物理实验教学中的应用随着科技的不断发展,数字化技术已经渗透到我们生活的方方面面。
在教育领域,数字化技术也得到了广泛的应用。
在初中物理实验教学中,数字化实验已经成为了一种重要的教学手段。
本文将从以下三个方面探讨数字化实验在初中物理实验教学中的应用。
一、数字化实验的基本概念数字化实验是指通过计算机技术、模拟技术和虚拟实验技术等手段,将物理实验过程数字化,实现在计算机上进行实验操作和数据处理的过程。
数字化实验可以模拟真实实验的过程,但是不需要实际进行实验操作,可以大大减少实验的时间和成本。
数字化实验可以提高实验的可重复性,实验数据的精度和准确性也会得到保证。
二、数字化实验在初中物理实验教学中的应用数字化实验在初中物理实验教学中的应用主要体现在以下三个方面:1、提高实验效率传统的物理实验需要大量的时间和成本,而且实验过程中还存在着一些安全隐患。
数字化实验可以解决这些问题。
通过数字化实验,学生可以在计算机上进行实验操作,不需要实际进行实验操作,可以大大减少实验的时间和成本。
同时,数字化实验也能够避免实验过程中的安全隐患。
2、提高实验数据的准确性和精度数字化实验可以自动记录实验数据,避免了手工记录数据的误差。
数字化实验还可以提供更加准确和精确的数据,这对于初中生物学习来说非常重要。
通过数字化实验,学生可以更加深入地理解实验原理,加深对物理学知识的理解。
3、提高实验的趣味性和互动性数字化实验可以通过多媒体技术和动画技术,将实验过程呈现在学生面前,让学生感受到实验的趣味性和互动性。
数字化实验还可以通过互动式实验让学生参与实验过程,提高学生的学习兴趣和参与度。
三、数字化实验的应用案例下面以初中物理实验中的电路实验为例,介绍数字化实验的应用案例。
1、数字化实验平台的搭建首先需要搭建数字化实验平台。
通过计算机技术和虚拟实验技术,可以模拟电路实验的过程,并提供实验数据的自动记录和处理功能。
2、实验过程的模拟通过多媒体技术和动画技术,将电路实验的过程呈现在学生面前。
浅谈数字化在物理教学中的应用作者:包成洲来源:《教师·下》2012年第12期记得小时候学过一首小诗:一去二三里,烟村四五家。
亭台六七座,八九十枝花。
这首小诗除了给人留下一个美好的意境,更让人过目不忘的,肯定是从一到十那十个最熟悉不过的数字。
如果我们能在学习中对每一个知识点,每一个章节都能总结出个一二三条来,巧用数字化对所学习的内容进行再加工,合理地进行编码,必将使我们的学生学习倍感轻松。
以下结合实例,谈谈如何巧用数字化上好物理课。
一、数字化在新授课中的应用物理的很多知识,理论性强,很抽象,用一节课讲解概念,既枯燥而又乏味,课后学生很难记住上课的要点。
但是如果能加以数字化,通常能达到很好的记忆效果。
如在初二“光的反射定律”一节,教师通过各种演示实验,得出光的反射定律:反射光线与入射光线、法线在同一平面上;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角。
数字化为:三线、两角、一平面。
学生思维先入为主,知道规律围绕三条线即反射光线、入射光线和法线,两个角即反射角和入射角,还有一个平面展开。
学生很快就能达到深度记忆。
即使时间很久,当提到三线、两角、一平面,学生都能回忆出来相关的定律内容。
再有初三“简单机械”一章中,杠杆画力臂作图是一重点。
和以往作图相比,由于步骤较多,涉及学科交叉,利用了几何知识,学生普遍觉得困难,不易做对。
教师在教学中可将其数字化为一点、二线、三垂直、四标记。
一点即先找支点O,二线为沿着力的方向画力的作用线,三垂直是指作支点O到力的作用线的距离即为力臂,四标号指用半个大括号对所作的力臂进行标记。
指导学生按照步骤,有条理地完成作图。
物理知识数字化会使学生思路清晰,条理清楚,解题准确率高,合理运用必将极大地提高课堂的效率。
二、数字化在实验课中的应用实验有利于学生获得物理知识,形成物理概念,增强操作技能的基本载体,是物理学习的重点,也是学生最易发生错误感觉困难的地方。
实验仪器的使用和实验过程的操作数字化,可以强化操作流程,进行科学规范的实验。
浅谈数字化手段在物理实验教学中的意义世纪之交,我国启动的基础教育课程改革,是一场划时代的深刻改革。
在这场课程改革中,最基本的理念是提倡“以学生为本”,面向全体学生科学素质提高,旨在培养全体学生终生发展的兴趣和能力。
因此,怎样改革物理教学,培养学生自主学习能力,培养科学探究的兴趣和能力成为课程改革的重点,在这样的理念下自然就要求人们去全面地、深刻地研究揭露物理学的学科特性和教育功能。
课程标准理念深刻地改变了物理实验教学的目标、性质和模式,从单纯为了学习知识验证理论,学习操作技能,转变为以全面地培养科学素质为目标的课程,提出了“知识与技能,过程与方法,情感态度价值观”三维教学目标。
这样的物理教学目标决定了物理教学的性质、内容和模式。
从人教版教材的变化上,我们对上述理念可见一斑。
首先在教材的序言部分增加了数字电路、超导磁悬浮、不确定关系以及宇称、新粒子的发现等前沿物理学的科普知识。
这说明我们的物理教育要紧随科学技术的发展,要渗透新兴的物理研究内容和结果。
教材要与时俱进,不能限于教条,几十年来一成不变。
然而对于前沿的物理科普知识的讲授,难点之一就是对于物理情景的再现。
因为很多情景是理想状态下的或者是微观世界的,这就决定了我们的教学手段也要做出相应调整。
利用数字化的手段对于情景的再现,有其得天独厚的优越之处。
所谓数字化,是指利用计算机信息处理技术把声、光、电、磁等信号转换成数字信号,或把语音、文字、图像等信息转变为数字编码,用于传输与处理的过程。
在这个过程中传感器和计算机是必不可少重要组成部分。
利用数字化手段教学,不仅能够便捷的再现实际实验操作中难以实现的物理情景,而且能够极大的提高学生的学习兴趣,是符合新课程教学理念的,应该大力推广。
数字化物理教学首先是指在物理教学实施过程中或者是物理实验中广泛利用计算机、多媒体、仿真实验扩大物理实验的内涵,拓展物理实验的教育功能。
人教版的物理教材中在演示实验中注重了对数字化手段的应用。
大量使用传感器和计算机系统处理数据图线是新教材实验的特点。
2006年,我校购买并投入使用了“探世界物理实验室”,从而实现了数字化实验,为学科教学与信息技术的整合提供了一个尝试模式,为每一个普通的学科教师走近信息技术与课程整合铺设了一条方便之路。
与传统的实验教学相比,数字化实验教学无论在内容、组织形式以及重难点方面都有其本身的特点。
以下笔者以人教版的普通高中物理标准实验教科书中的一些实验来说明这些特点。
1、计算机、多媒体、仿真实验扩大了物理实验的内涵,扩展了物理实验的教育功能,提高了实验教学的效率。
实验观察中,数字化手段可以使得实验现象放大、加快或延缓,增强了实验的可视性,并且可以借助数字视频技术将要重点观察的实验现象采集下来很方便的进行反复观察,使得重点更突出。
比如可利用多媒体演示弹簧振子的运动,利用频闪照相记录自由落体运动并借助计算机描绘其运动相关图线。
这可以使本来在实际实验中很难观察的实验现象直观化。
2、计算机和传感器等数字手段应用于数据采集环节上,可以更快更准确地得到实验数据,从而节省宝贵的课堂时间,使得我们把更多的精力集中在对物理过程的分析和研究上。
在数据分析环节上,利用计算机的强大数据处理能力,可将学生从简单、机械、繁琐的数据处理过程中解脱出来,让他们的时间和精力用在更有创造力的方面。
利用计算机的即时绘图软件,可以在采集数据的同时把我们所需要的物理图线绘制出来,极大的提高了物理实验的效率。
现代物理实验室中已基本采取这样的数据处理手段,科技在发展,研究手段也应该与时俱进。
在借助传感器用计算机测速度的实验中,用“运动传感器”把物体导轨上运动的位移、时间转换成电信号,经过计算机运算,可以在荧光屏上显示物体运动的速度,甚至能在几秒内自动绘出运动v-t图象。
这样,同学们可以减少重复性操作,用更多的时间和精力对物理过程进行分析。
上图是一种运动传感器的原理图。
这个系统由A、B两个小盒子组成,A盒装有红外线发射器和超声波发射器,B盒装有红外线接受器和超声波接受器,A盒固定在被测物体上。
测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲,B盒收到红外线脉冲时,开始计时,收到超声波脉冲时计时停止。
根据两者的时差和空气中的声速,计算机自动计算出A与B的距离(红外线的传播时间可以忽略)。
经过短暂的时间Δt后,传感器和计算机系统自动进行第二次测量,得到物体的新位置。
算出两个位置差,即物体运动的位移Δx,系统按照v=Δx/Δt算出速度,显示在荧光屏上。
所有这些操作都可在不到1s的时间内自动完成。
在采集到所需要的速度数据后,我们可以借助软件(如EXCEL)即时得到v-t图线(参考右图)。
3、随着数字化实验系统的功能全面增强,为物理实验教学在实验内容上更多情景的展示带来了机遇。
拓展了物理实验的功能。
比如,在传统中学物理实验中,没有设备能很方便地测量光的强度,因此在光的干涉和衍射现象中,对于加强区域和减弱区域的描述只能定性说明。
利用光传感器,可以很直观的演示光的干涉现象。
实验装置如左图,光源在铁架台最上端,中间是刻有双缝的挡板,下面是光传感器。
光路自上而下。
光传感器得到的光照信息经计算机处理后,在荧光屏上显示出来。
在荧光屏上显示的干涉图象上移动鼠标,可以得到条纹间距,从而计算光的波长。
该实验与传统的利用双缝干涉测量光的波长相比,除了同样可以测量条纹间距外,它还可以方便的、形象的在荧光屏上展示亮条纹的分布,并能定量的描绘出传感器上各点的光照强度。
再比如,传统的物理实验测量仪器无法测量电场强度和磁感应强度,现在有了电场强度和磁感应强度测量模块,可以很方便的测量两个物理量。
另外,在一些瞬时的物理过程中要测量运动时间是非常麻烦的事情,而利用光电计时设备则能很好的解决这一困难。
利用右图所示的装置可以研究自由下落物体的运动。
立柱上有一个电磁铁,通电时,小钢球被吸在电磁铁上,断电时,小球自由下落,计时装置开始计时。
立柱上还有4个可移动的光电门。
当小球经过某一光电门时,光电计时器能测出小球从初位置到这个光电门所用的时间t。
再用刻度尺测出电磁铁到4个光电门的距离,可以得到4段位移。
将数据采集绘制x-t图象,研究其特点。
当然,我们也可以利用上个实验中的速度传感器,直接采集速度数据输入计算机即时生成v-t图象。
这样的实验设计可以引导学生自己完成。
把不同模块的传感器组合,可以使得物理实验的功能异常强大,同时也锻炼了学生的开放性思维,为学生大胆创造提供了实验平台。
4、虚拟实验是从计算机领域中的虚拟现实技术与实验教学相结合的产物。
它将实验仪器、实验环境、实验环节等全部由计算机仿真系统来完成,既可以仿真传统实验,也可以仿真传统教学实验无法涉及的条件要求很苛刻的实验,如高温、强电、强磁实验、高能粒子实验、空间实验等等。
使得一些在实际实验中无法实现的实验现象或者是难以观察的实验现象变得直观明了。
在另外一些物理实验中存在着不确定的危险性,比如放射性实验,高温、高压甚至是有爆炸危险的实验。
让学生冒险实际操作这些实验也不现实,利用仿真实验系统来代替这些实验可以很好的解决这一矛盾。
也有不少老师质疑虚拟实验的客观性,因为这样的实验充其量是根据我们需要的实验结果设计出来的,并不能客观反映真实的物理过程和规律。
我觉得应该一分为二的来看待这一问题。
诚然我们不能过分依赖虚拟实验,试图将所有的演示实验虚拟化,这有违物理学以客观实验事实为基础的原则。
虚拟实验的结果绝不能代替真实实验。
因此,可以实际操作的实验还是要实事求是的做,但对于一些难以实际演示的实验,为了加深学生对于知识的理解,适当利用仿真实验也无可厚非。
5、数字化实验系统(DIS系统)对传统的物理实验教学观点产生了强大的冲击。
从总体上讲,数字化实验系统是以计算机及传感器为核心器件的实验体系,而与传统的实验系统相区别。
数字化实验系统结构将使实验教学的设计思想、学生的操作过程和实验中间环节发生很大变化。
实验教学的重心不再是解释各个实验器材的功能和组装。
我们不能也不必过分关心系统是如何实现测量、输入功能的(如力学传感器如何测量力,如何将数据输入计算机,其内部构造如何)。
我们的注意力是根据实验要求选择适合的实验模块,以及如何正确的设计实验等。
如测量类型、测量范围、测量精度是否合乎要求,软件支持的情况等。
在这种情况下,实验教学使一些层面相对简化,而使另一些层面更深入。
如在数据处理上,有明确的处理形式的机械性工作,可以交给计算机来自动完成,使处理数据层面上工作简单化。
而对于实验原理和功能的研究则需要更深入。
这样的特点其实体现了物理教学的初衷。
数字化手段在物理实验中的大量应用,极大地扩展了教学实验的内容,涉及以前教学实验无法涉及的领域,提升了物理教学的广度和深度,给予学生更大的学习空间,激发他们的想象力、创造力。
它可以对教学资源进行整合,只用少量的资金去购买相关软件而不必用大量的资金去添置实际设备,从而给实验教学本身以更大的自由度,同时它可以作为真实实验的事前准备,使学生在做真实实验之前就对实验设备和内容有深刻的了解,从而提高实验教学效果和减少不必要的设备损失。