高中物理实验教学中数字化传感器的创新应用研究

引言

高中物理实验教学中，一般都采用传统的实验教学理论教学，对物理实验的教学往往比较弱。随着教学技术的不断创新进步，数字化传感器作为高中的物理实验教学的新工具，改变着传统实验教学，数字化传感器的精度高、反馈快、可视性高等特点是高中物理实验教学中革命性的突破。

一、三维赋能：传感器技术激活教学效果的实证与可视化突破

数字化传感器具有精确度高、实时性强、便于处理等优点，为高中物理教学中的物理实验教学带来了转变，利用数字化传感器能够让学生直观地看到和测量到物理现象，增强学生对物理的理解；其次，数字化传感器将抽象的物理现象转化为具体的数据和图像，能够实现可视化的突破；物理实验教学三维赋能模式的基础上，数字化传感器技术和虚拟现实技术或者增强现实技术等结合，使得物理实验教学扩展到虚拟世界，在虚拟世界中，学生可以进行实验操作，观测物理现象的变化，通过数字化传感器实时测量数据、定量分析、定量研究，激发学生的学习兴趣和热情，培养学生的创新精神和动手实践能力[1]。

例如在研究“小车的速度随时间而变化”实验中，可以通过数字化传感器采集小车运动的速度加速度数据，通过计算机处理这些数据，可以将数字化传感器采集的数据绘制成速度 - 时间图象以及加速度 - 时间图象，以此反映小车运动速度随时间的变化规律，更加直观形象地让学生了解物理现象的本质、规律，提升学生的学习效率。同时数字化传感器也可以与其他教学资源结合，如与多媒体教学资源、网络教学资源等结合，为学生提供更多的学习素材与学习体验。

二、创新教学模式，推动深度学习与跨学科整合

数字传感器不仅是高中物理实验室的实验工具，更是深度学习和学科融合的助推器，让学生获取数据，培养思辨思维，培养发现问题、分析问题和解决问题的能力。如光学折射实验，学生借传感器测量角度验证折射定律，加深学生对光学的理解，提升学生分析数据、科学探索数据的能力。数字传感器与信息技术的合作性教学，应用传感器和编程让实验装置自动采集数据，提升学生利用信息技术的能力，加深学生对物理的认识。传感器与化学、生物等学科的合作性教学，开展综合性的实践教学，培养学生综合能力、学科融合能力。

例如，在“平抛运动的特点探究”实验学习中，学生能够通过数字化传感器有效测量物体初速度、抛出角度信息，通过电脑模拟软件有效呈现、演示平抛运动轨迹及运动参数，增强学生对平抛运动的物理认知，培养学生运用多元知识分析解决问题的综合应用意识。通过数字化传感器，学生能够更为直观地进行物理现象本质探究、物理知识深化学习，在综合中培养综合素养。

三、拓展实验范畴，激发创新与实践能力

高中物理实验教学中数字式传感器在数字化传感器应用中不仅应用于传统实验项目上，也包含数字传感器不断扩展实验项目、激发学生的创新动手实践能力等。数字化传感器可应用先进传感技术，不断扩展高中物理实验教学项目，学生在实验项目中应用数字化传感器，进行测量和采集，发现物理现象的本质和规律，通过不断实践、创新，有效提升动手实践能力和创新思维 [3]。

例如在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，物体加速度、力及质量等可以通过数字化传感器进行准确测量，实验数据利用数据分析软件进行分析，传感器的精确性与实时性可以测出更加微小的物理变化，让学生对加速度与力、质量之间的关系加深理解和体会，学生可以在实验中验证物理规律，也可以提出新的假设进行验证，让学生具备探索与创新精神等。数字化传感器还可以用在设计性实验及开放式实验中，学生可以根据自己的兴趣和探究方向设计实验方法，并使用传感器采集与分析实验数据，通过这种方式进行自主探究性学习，让学生在实验实践中进行不断探索与创新，提高学生动手实践与创新能力。

总结

研究高中物理实验教学数字化传感器创新应用，提升了教学效率，强化了深度学习，促进了学科整合，培养了创新实践能力。数字化传感器转变了传统教学，实现了可视化教学，提升学生的学习兴趣，提升了学生的参与度。数字化传感器作为一种重要的工具和手段，实现了深度学习，学生从中学会批判性思维和解决问题的方法。此外，数字化传感器的应用拓展了实验空间，激发了学生创新实践能力。所以，数字化传感器创新应用为物理实验教学创新和发展提供了思路。

参考文献：

[1] 黄淑红 , 江言安 , 孙海洋 . 基于数字化传感器实验的高中物理实验设计 [J]. 广西物理 ,2024,45(02):109-111.

[2] 黄文林 . 高中物理传统实验与传感器实验的优化整合研究 [D]. 宁夏大学 ,2022.DOI:10.27257/d.cnki.gnxhc.2022.000698.