数字化实验在高中物理教学中的应用

在当今信息时代背景下，数字化技术对教育的整体面貌产生了深刻的改变。高中物理教学作为自然科学的基础部分，其教学手段的更新极为关键。数字化实验的兴起，为高中物理教学注入了全新的活力。数字化实验借助模拟真实的实验环境，再结合先进的信息技术，能让学生在虚拟的实验场景当中直观地观察物理现象，深入理解物理原理。本文以选择性必修第一册第四章“实验：测定玻璃的折射率”为例，探讨数字化实验在高中物理教学中的应用，为提升物理教学质量和学生学习效果提供新的思路与方法。

一、情境创设：数字化实验情境构建新篇章

要保证课堂活动的高效性，教师需用心去设计数字化实验的教学流程，务必让每个环节紧密相连，还要着重关注与学生的互动情况。因此教师应充分借助数字化实验平台引导学生主动去探索物理现象，培育他们的问题意识以及解决问题的能力 [1]。比如在开展测定玻璃折射率的实验时，教师可创建虚拟的光学实验室，这个实验室里有各类光学元件，像光源、玻璃砖、光屏以及量角器等。在这个虚拟环境之中，学生可以直观地看到光线从空气进入玻璃砖的整个过程，以及光线在玻璃砖内部折射之后的路径，这样的实验情境能让学生清晰地观察到折射现象，而且还可以借助调整实验参数，像是入射角、玻璃砖的厚度等，去研究折射率与这些因素之间的关联。教师也要保证在虚拟实验室中，学生可轻松地改变实验条件，比如多次改变入射角，观察折射角的变化，而不用担心实验器材出现损耗或者操作失误，使学生可在轻松的氛围里深入剖析折射率的概念。

二、难点攻克：数字化手段助力教学瓶颈突破

在物理课堂教学中，传统实验因为受到实验条件以及操作难度的限制，使得学生很难对相关知识做到全面的理解与掌握，但数字化实验借助模拟和仿真技术，可把那些复杂的物理过程以直观且动态的形式呈现出来，让学生更有效地理解和掌握知识，因此教师要运用数字化实验去攻克传统实验中的一些难点。比如在测定玻璃折射率的实验中，该实验涉及光的折射定律以及几何光学原理，这就要求教师借助数字化实验平台创设精准的实验情境。实验时学生要凭借数字化实验平台开展模拟实验，学习设置实验的方法，像调整光源角度以及测量折射后光线的角度等，并且借助数字化工具，实时观察并记录数据，不用担心实验器材出现损耗或者存在操作误差。随后学生借助数字化实验的强大功能，多次进行实验验证折射率和入射角的关系，他们会被引导运用数据拟合工具，对实验数据加以分析，绘制出折射率与入射角的函数曲线，以有效突破实验测定的重点和难点。

三、操作精炼：优化数字化实验流程提升效率

在过去的实验操作中，教师做实验时会先给学生讲解实验步骤以及注意事项，之后学生开展模仿操作，但这种方式效率欠佳，而且学生很难深入领会实验原理。借助数字化实验平台，教师可预先设计好实验流程，然后在平台上开展模拟演示，学生可直观地看到实验的每一步操作以及相应结果。如此一来既节省了课堂时间，又让实验过程变得更为清晰明白 [2]。比如在测定玻璃的折射率的实验中，传统实验要手动测量入射角和折射角，还要记录数据，容易受到主观误差的影响。而在数字化实验中，这些测量可借助高精度的虚拟仪器自动完成，并且数据可实时显示和存储，学生可凭借数字化实验软件启动虚拟实验，系统则会自动生成标准的光学路径，包含入射光、玻璃砖以及出射光。学生只要在屏幕上设定入射光的角度，系统就会自动计算出相应的折射角，在这个过程中，学生无需手动调整物理设备，只要借助鼠标点击和滑动来调整角度，就可观察并记录数据。并且每次实验结束后，学生可以马上查看实验数据，囊括入射角、折射角以及计算出的折射率，加深对折射率影响因素的理解。

四、思维升华：数字化实验助力学科思维深度培养

数字化实验不仅简化了实验操作方面的复杂程度，同时为学生搭建起可深度思考以及学科思维培育的平台。像在剖析折射率与入射角关系的实验中，学生要思考怎样精准测量入射角和折射角，还要考虑怎样降低实验误差，这个过程能让学生把理论知识和实际操作结合起来，培养他们的逻辑推理与实验设计能力。在实验期间，学生借助软件收集数据，并且运用图表、曲线等可视化工具去分析折射率与入射角的关系，这一步既锻炼了学生的数据分析能力，又推动他们运用批判性思维去评估实验结果、提出假设，然后从中得出结论，有效培育了学生的学科思维能力。

结束语：

数字化实验在高中物理教学中的运用，为传统的物理教学带去了变革性的改变，既优化了实验操作，提升了实验效率以及数据的准确性，又借助构建虚拟实验情境和提供丰富的数据分析工具，有效突破了教学难点，培育了学生的学科思维能力与实践操作技能。随着科技持续进步，数字化实验的应用前景会变得日益广阔，能为学生提供更生动、直观且互动的学习体验，推动物理教育朝着现代化以及高质量方向发展。

参考文献

[1] 屈玉杰 . 数字化实验在高中物理教学中的应用 [J]. 甘肃教育 ，2022（22）：95-98

[2] 蓝勇谋 . 数字化实验在高中物理教学中的应用 [J]. 广西教育 ，2022（35）：122-124