初中物理实验教学中数字化技术的应用与优化策略

实验教学在初中物理教学中处于核心位置，对学生理解抽象概念、掌握物理规律、培养科学探究能力影响关键。信息技术进步推动数字化技术进入教育领域，为初中物理实验教学变革注入动力，其包含的传感器技术、计算机软件、虚拟仿真实验平台等，能精确测量、实时记录与快速分析实验物理量，还能模拟现实中难以开展的实验场景，拓宽教学范围，增强教学的趣味性与实效性。

一、数字化技术在初中物理实验教学中的应用现状

（一）传感器技术在实验数据采集中的运用

传感器技术是数字化技术融入物理实验教学的关键形式，可对实验涉及的各类物理量进行精准捕获。力学实验中，力传感器能直接获取物体承受的力的具体数值，位移传感器可连续记录物体运动的轨迹及位置变动；热学实验里，温度传感器对温度变化的测量响应更快、结果更精准，与质量传感器配合使用，可让物质热学特性相关的数据采集具有更高的可靠性。这类技术的应用，可减少传统测量工具存在的误差问题，使实验数据的获取状态更稳定。

（二）计算机软件对实验数据的处理与分析

计算机软件为实验数据的后续处理提供高效支持，如 Excel、 0rigin 等工具具备快速整理大量数据的能力，可通过统计分析将结果以图表形式呈现。处理光学实验数据时，清晰展现不同物理量之间的关联；面对电阻定律探究涉及的多组变量数据，可通过拟合分析得出定量关系。相较于传统手工计算与绘图，这类软件提升了数据处理的速度，保障了结果的准确性，能让学生掌握现代技术工具的使用方法。因此，深入研究初中物理实验教学中数字化技术的应用与优化策略具有重要的现实意义。

二、初中物理实验教学中数字化技术应用的优势

（一）提升实验教学的准确性与效率

数字化技术依赖的高精度传感器，能降低传统实验中因人为操作及仪器精度不足产生的误差，使采集的数据更接近真实值。高效的数据处理软件可在短时间内完成大量数据的分析及结果生成，省去人工计算和绘图的时间消耗，让实验过程能在更紧凑的节奏中推进，学生在课堂上可完成更多探究任务，整体教学效率得到提升。

（二）丰富实验教学资源，拓展学生视野

数字化技术整合了丰富的网络资源，为初中物理实验教学提供了多样化的素材。教师可以借助网络平台获取各种虚拟实验软件、实验视频、科普资料等。虚拟实验软件能够让学生在计算机上模拟操作一些在现实中难以实现或成本较高的实验，如探究核能的利用原理等。这些丰富的实验教学资源拓宽了学生的知识面，满足不同学生的学习需求，激发学生的探索欲望，培养学生的创新思维。

三、初中物理实验教学中数字化技术应用的优化策略

（一）加强数字化实验资源的整合与开发

学校与教育部门需加大数字化实验资源建设的投入力度，对现有虚拟仿真实验平台、实验教学软件、数字化实验案例等资源实施系统整合，搭建具备统一访问入口、操作便捷的数字化实验资源库，确保教师与学生能快速获取所需的数字化工具及素材。

以初中物理八年级下册“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验为例，传统实验中，学生借助弹簧测力计测量物体在不同液体、不同深度时的拉力以计算浮力，过程中因读数时机把控不当、操作时手部稳定性不足等问题，易产生较大误差。针对这一问题，可开发对应的数字化实验模块：将力传感器固定于铁架台，连接数据采集器后接入计算机软件，学生将物体悬挂在传感器挂钩上并浸入装有不同液体的容器，软件会实时生成拉力随深度变化的曲线，同时自动计算浮力数值。虚拟界面设置液体密度调节滑块与物体排开体积的三维模型，学生滑动滑块改变液体密度时，模型会同步展示排开液体的体积变化，曲线也会即时更新，使学生能清晰观察浮力与这两个因素的关联。资源库中还需包含实验原理的动态解析—以动画形式展示压力差产生浮力的过程，以及常见操作误区的演示，如物体未完全浸入液体时数据采集的偏差提示，助力学生深入理解实验本质。

（二）创新数字化技术支持下的实验教学模式

教师需打破传统实验教学中“教师演示—学生模仿”的固定流程，结合数字化技术的特性探索新型教学模式，将技术工具与探究式学习、合作学习等理念深度融合，引导学生从被动接受知识转向主动参与探究，提升实验教学的互动性与探究性。

以初中物理九年级全一册“测量小灯泡的电功率”实验为例，可采用“任务驱动 + 数字化实验”的教学模式。教师首先明确核心任务：“通过实验分析小灯泡在不同电压下的功率变化，探究其亮度与实际功率的关系”。课堂上，学生分为4-5人的小组，每组使用电压传感器、电流传感器连接电路，传感器的数据线接入数据采集盒，再通过蓝牙传输至平板电脑上的分析软件。学生调节滑动变阻器改变小灯泡两端电压时，软件会实时显示电压、电流数值，并自动生成电功率随电压变化的散点图及趋势线。教师在虚拟仿真平台预设若干情境任务：一是模拟电源电压突然升高至1.5 倍额定电压，让学生观察灯泡亮度变化及数据曲线的突变；二是设置滑动变阻器断路、短路两种故障，让学生通过数据异常及虚拟电路的高亮提示分析问题根源。小组需结合真实实验采集的数据与虚拟情境中的发现，还需解释“实际功率决定亮度”这一规律在不同情境中的体现。

（三）提升教师运用数字化技术的能力

以初中物理八年级上册“探究平面镜成像的特点”实验为例，传统操作中，学生使用蜡烛、玻璃板、刻度尺等器材，通过观察像与物的重合情况判断大小关系，测量像距和物距时，易因玻璃板存在厚度、蜡烛燃烧变短、视线不垂直刻度尺等因素产生误差。要改善这一状况，教师需掌握虚拟仿真平台的操作方法：能自主搭建包含可调节玻璃板厚度（ 0.1cm 至 1cm ）、可更换形状物体（如三角形、方形）的虚拟实验场景，在场景中添加带刻度的坐标网格，使像与物的位置关系更直观。同时，需熟悉图像分析软件的使用，将学生在真实实验中记录的像距、物距数据录入软件，与虚拟实验中无误差的理想数据生成对比表格及柱状图，引导学生分析误差来源。学校可组织专项培训，邀请技术人员演示虚拟平台中场景搭建的关键步骤，如添加光源并调整亮度以清晰显示像的轮廓、设置坐标网格的精度（精确至 0.1cm ）；安排有经验的教师分享如何结合该实验的教学目标设计数字化探究活动，例如让学生通过拖动虚拟物体改变物距，观察像距的实时变化并在软件中自动生成像距随物距变化的曲线，进而总结“像距等于物距”的规律。

结束语：

综上所述，数字化技术在初中物理实验教学中的运用，为教学质量提升与学生核心素养培养提供了不少机遇。传感器技术、计算机软件、虚拟仿真实验平台等数字化手段的应用，让实验教学的准确性、效率、直观性和趣味性有明显提升，学生具有的科学探究能力与创新思维也能得到有效培养。未来初中物理实验教学中，需进一步加强数字化技术与实验教学的深度融合，探索创新，充分发挥数字化技术的优势，为培养适应时代发展需求的创新型人才奠定基础。

参考文献：

[1] 张丹军. 基于数字化技术的初中物理实验教学探索[J]. 读写算,2024(25):155-157.

[2] 苟冰. 数字化技术在高中物理实验教学中的应用研究[J]. 智力,2024(16):135-138.