[摘要]中学物理实验教学更是物理教学中的重要组成部分，但是传统的物理实验是建立在理论的基础上，利用精密的仪器，统计数据，整理数据，进而分析实验结果，这样就意味着需要大量的时间与精力来做繁杂的实验，有时还会因实验的数据统计错误而需重新进行实验。新型的数字化实验走进了物理实验室，为中学物理实验教学注入了新鲜的血液，具有领航的时代意义。

[关键词]实验教学 数字化实验 分析研究

[中图分类号]G633.7 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349（2013）01-0160-02

随着近几年科学技术的迅猛发展，实验教学一直就占据着整个教学研究的重心。但是近年新兴的数字化传感器实验也逐步随着理论的研究开始萌芽。

一、研究现状

（一）国内外研究现状

国内外研究的有关数字化实验的开发与设计一直处于理论的层面上，主要是借助于计算机的飞跃发展，以信息化带动实验化。近年兴起在一些常用的物理实验上开始运用传感器来改造传统实验。在美国大学物理教材Halliday的第6版，就用数字化技术处理了五十多个典型物理问题，[1]但在其他的实验上还是没有进行深入的研究，究其原因有很多，典型的原因是在物理研究的领域中人力、物力的使用。大部分物理学家还是致力于传统的物理实验研究，对于数字化实验的研究模式终究还不是很完备。在美国的《国家科学教育标准》中，已经正式提出科学教育的总目标是使全体学生具备良好的科学素养，体验、认识和理解亲身经历探索自然世界，通过思考解决问题。

美国的高中物理教材是不仅将内容综合化，而且更加重视学生在科学方法以及科学态度方面的教育功能。数字化技术整合于课程在程度上更加强调了数字化技术对加强学生学习的作用或优势，这种思维理念与国内的课程理念有些相似。

依据国内高中物理课程标准，探究性的学习作为新的理念要深入学生的内心。传统的物理实验占用的时间和空间的复杂性，成了传统实验的致命缺点，所以相比较数字化实验，就有很大的优点。数字化实验为加快教学改革提供了更有利的保障。自从数字化掌门人冯容士，在数字化实验的开发上不断改善，将传统的物理实验加深为将计算机、传感器、数字化采集器三者结合起来，复杂的物理实验瞬间完成，便开创了数字化实验的先河。

但是数字化实验尽管已发展几十年，在国内却始终没有得到普及和推广。主要原因有二：一是目前数字化实验教学依赖的教学仪器和传感器主要靠山东远大、宁波GQY等公司研发，价格比较昂贵；二是真正应用的实例匮乏，尤其是数字化实验与传统实验的互补没有得到充分的研究，从理论到实践还存在差距。

（二）研究的意义

高中物理实验是以力学为基础，学生在学习的过程中，总感觉力学是最难的，原因就是力学在实验上没法完整地体现，而后的所有的与力学有关的物理实验完全处于理论真空状态。所以，开发和设计力学的数字化实验，是当前迫在眉睫的任务，要深入利用有利的实验优势，开发出具有教学潜力的实用性实验。

一是加强数字化实验理论的研究。实验的理论性是实验立足的理性根本，在研究的过程中，数字化实验的理论是数字化实验的生命保证。

二是开发实用案例，为教学提供参考。在开发的过程中，不断涌现出新兴的实验，利用传感器做实验，在传统的实验中处于前沿地位。并且在研究的过程中已经有不少的实验运用于教学，所以，在以后要更多地开发出数字化实验，更有保证地为教学提供参考。

三是推动实验教学改革。传统的物理实验是多年的教学经验总结的实验理论，而数字化实验的出现，在更大意义上推动实验的改革。

二、传统的物理实验与数字化实验的对比

（一）传统的物理学实验的研究现状

关于传统的物理实验，从自然科学的产生开始，就一直在不断地改进研究。并且，物理是理科实验的基础，没有物理实验就没有其他学科的实验根本。

1.传统物理实验本身体系复杂且系统

这是物理实验的优点，但正是这种优点，使各科实验的本身的研究时间要远比安装实验的时间少。一小时的时间，学生独立思考的时间远比完成实验的时间要少很多，在这样的情况下，实验在学生的心中扎下了复杂而生疏的根基。物理实验的复杂原因很多，影响实验的因素也很多，包括实验仪器本身的原因和操作过程中产生的误差，致使在实验结果中体现很多的偏差。

2.学生本身对实验的缺乏认识性

物理实验对于学生而言，缺乏兴趣，先是物理学科本身的难度系数大，加上实验，难度更大。这样的前提下，学生就过多纠缠于实验结果，而不注重过程。这对于学生没有过多的用处。若成功，学生以完成任务而告终；若不成功，则去抄袭其他人的实验结果，进而拼凑，实验才得以完成。产生这样的原因就在于学生对实验本身缺乏耐心，缺乏科学感，总感觉实验是一门课，而不是延续物理理论的根本，实验的重要性在学生的心中没有过多的认识，这样的结果对物理实验是重大的冲击。

（二）数字化实验的理论基础研究

数字化实验，是由数据采集器、传感器和计算机等结合在一起进行的实验。但是正是这种理解的误区，使研究者一直理解为数字化实验是由传感器做的实验，并且在实验的过程中是将实验误差减小到最小。其实此项实验主要是借用的现在的多媒体技术，结合传感器，对物理实验的数据进行更精密的分析。[2]

将计算机与整个学科教学结合起来是教学发展领域的前沿。数字化实验由来而生，冯荣士对数字化实验的研究将实验与计算机的结合，建立数字化实验室，将理、化、生实验以仿真软件、传感器以及数据采集处理系统加以结合，使其更符合实验的精髓，用实验解释理论，更有效的深入理论。[3]

数字化实验虽然是以便捷、节省时间、数据精确而著称，但是大多数的学校因为资金的问题而承受不起，即使承受的起，一般情况下，也不能广泛的运用，并且数字化实验与传统的物理实验，也因为互补，才更能够相得益彰。

三、结论

对传统的物理实验和数字化实验的优化能够体现出对学生情感、态度以及价值观的形成。传统物理实验中的趣味实验，能使学生更有亲切感，激发学习的兴趣。这就充分可以证明传统物理实验是从生活中提炼出来的，在生活中抽象出模型，进而得出规律从而运用到生活中去。这样再与数字化实验的先进结合起来，就不仅提高了学生的学习兴趣，使学生处于主动激活的在课堂状态，DIS 作为动态过程，又可以为学生营造出更好的实验探究状态。[4]

物理学是一门以实验为基础的科学。运用数字化实验系统改进传统物理实验， 可以激发学生探究物理概念规律的欲望， 增强学生的实践体验、积累实践性知识， 扩大科学探究的广度、挖掘科学探究的深度， 使学生在掌握物理基础知识和技能的同时， 提高动手能力、探究问题的能力和创新能力， 实现信息技术与物理教学的有效整合。[5]

【参考文献】

[1]Halliday.Fundamental of Physics[M].John Wiley & sons，IEC，1999.

[2]顾连忠.数字化实验的内涵及误区解读[J].唐山师范学院学报，2010（3）：70-72.

[3]隋国政.数字化实验教学探讨[J].教育在线，2009（23）：

157-159.

[4]卢荣德，杜英磊，孙晴.物理教学数字化实验平台[J].实验室研究与探索，2006（3）.

[5]周香.数字化实验系统对传统物理实验的改进[J].中国教育信息化，2008（12）：38-39.