基于数字化实验的高中物理探究式教学分析

随着科技的不断发展，数字化技术也为课堂教学带来了新的教学方式，在高中物理课堂教学中，很多时候因为各种原因或条件不允许，导致很多物理实验无法在课堂中完成，从而使学生无法深入的理解和探究物理知识，限制了学生对物理知识的学习，不过由于电子信息技术在高中课堂中的普及，教师可以采用数字化实验来弥补这一不足之处，通过数字化实验来带领学生一同探究物理知识，开展高中物理探究式教学，让学生能够积极主动的去学习和探究物理知识，有效的提升课堂教学效果。

一、高中物理数字化实验的定义、构成和特点

高中物理数字化实验是指教师在课堂教学过程中，借助多媒体设备来实现数字化实验，利用计算机、互联网、投影仪等数字化技术手段来展示高中物理实验过程和结果，并且在这一过程中，将实验内容逐段的进行详细分析，必要时可以回撤实验步骤，重复进行演示，使学生能够更深入的理解实验过程和结果。高中物理数字化实验需要教师在课前做好准备工作，其主要构成为实验环境、传感器、数据采集器和计算机，结合这四个核心要素即可完成高中物理数字化实验。数字化实验具有独特的教学优势，是其他教学方式所不可比拟的，它能够消除课堂环境所带来的限制，也能够将实验重点反复的进行操作重播，并且还具有可视化的表达特点，使复杂的物理知识变得直观易懂，对教师开展探究式教学起到了促进的作用[1]。

二、基于数字化实验的高中物理探究式教学意义

高中物理探究式教学过程中，数字化实验借助传感器、数据采集器与分析软件，可精准捕捉传统实验难以测量的物理量，突破肉眼观察、手工测量的局限，使学生直观感知抽象物理概念。传统实验中学生观察平抛运动轨迹需依赖描点连线，误差大且难以体现运动分解规律，而数字化实验通过运动传感器实时采集小球位置数据，在软件中生成 x-t、v-t 图像动态展示水平方向匀速、竖直方向自由落体的分运动特性，使运动的独立性原理从抽象公式转化为可视化曲线，且数字化实验能快速处理多组数据自动生成图像，使学生规避手工计算误差，聚焦变量控制、数据分析、规律推导的探究核心，深化对物理规律本质的理解，而非停留在机械操作层面。同时数字化实验支持开展传统实验难以实现的探究课题，探究电容器充放电规律、测量磁场分布等教学期间，学生可接触更前沿的物理内容，感受物理学科的实用价值，利用数字化设备开展课外探究，采用声传感器测量不同环境的噪声分贝分析噪声与距离、障碍物的关系，将物理知识与生活实际结合，使学生摆脱被动接收知识的状态，主动发现生活中的物理问题并尝试解决，在探究中体会物理学科的趣味性，激发内在学习动机，提升学习主动性。

三、基于数字化实验的高中物理探究式教学实施策略

1.整合数字技术，设立探究目标

教师在备课时，要先做好课前准备工作，将数字技术进行整合，从而提高数字化实验的流畅度、互动性以及多元化，围绕着本节课的学习内容设立几个探究目标，在数字化实验的过程中选择恰当的环节抛出探究问题，使学生能够积极主动的对数字化实验内容进行探究，增强学生的参与度，使学生能够自由的探索物理知识，同时也加强了学生的实验实践能力，培养学生的自主学习精神，养成乐于探究的学习习惯。以高中物理必修三第十三章第 1 节“磁场 磁感线”这节课为例，教师在课前做好数字化实验的准备工作，提前利用软件制作实验的程序，设计出“通电导线使小磁针偏转”、“磁体对通电导线产生作用力”和“通电直导线周围磁场中细铁屑分布”的相关数字化实验，利用数字化实验让学生理解磁场和磁感线的概念，并且教师在实验的过程中，设立几个探究性的问题，如在进行“通电导线使小磁针偏转”数字化实验中，教师让学生探究为什么通电导线会使小磁针发生偏转现象？在“磁体对通电导线产生作用力”数字化实验中，让学生探究实验中磁体与通电导体之间相互作用是通过什么产生的？在“通电直导线周围磁场中细铁屑分布”数字化实验中让学生探究安培定则是如何判断磁感线方向的。经过这些数字化物理实验的探究式学习，学生能够更直观的理解磁场和磁感线的概念，加深学生对磁场和磁感线的认识，使学生积极主动的结合数字化实验进行知识探索。

2.数字化实验预演，提出有效探究问题

教师在设计完数字化实验之后，可以先进行数字化实验预演，通过预演可以检测在数字化实验教学中可能会遇到的问题，减少实验中出错的可能性，从而对数字化实验进行细节上的优化，还可以借助数字化实验预演来提出有效的探究问题，提高学生对知识点的理解，教师也借助数字化物理实验来引导学生完成知识探究[2]。以高中物理必修一第十二章第 3 节“实验：电池电动势和内阻的测量”这节课为例，教师先对设计好的数字化实验进行模拟预演，对相关的电源、电阻、电流表和电压表等元件进行参数设置，并随机输入数值来进行检测，确保在课堂教学时，学生可以在虚拟的实验环境中通过调整各个组件的数值来观察电压和电流的变化，从而得出相应的实验结果，经过数字化实验预演，排除各个不稳定因素，减少实际课堂教学时数字化实验的失误。并且教师还要在数字化实验预演中思考设计有效的探究问题，并且提前布局各个实验环节中如何引导学生提出思考问题，从而自主的结合电池电动势和内阻的测量数字化实验进行探究学习，实现学生对物理实验的探究能力培养，加强学生的数据分析能力，提升课堂教学效果。

结语：以上就是基于数字化实验的高中物理探究式教学分析，数字化实验不仅是一种创新的教学方式，也是加强学生对物理知识探究能力的新型学习方式，数字化实验不但打破了传统课堂教学中因条件原因而无法完成的实验限制，还能够清晰直观的展现出实验过程与结果，促进学生对物理知识的探究积极性，使学生更扎实的掌握和运用物理知识，实现高中物理探究式教学的目的，提升了学生实验实践能力和动手能力，让学生积极主动的进行物理知识学习与探究。

参考文献：

[1]贡布肖.基于数字化实验和智慧课堂的高中物理探究式教学模式研究[J].学周刊,2025,(05):89-91.

[2]刘珊.利用数字化实验设计提升高中物理实验课教学效果[J].数理天地(高中版),2024,(20):94-96.