数字化转型背景下高中物理课堂实验教学的创新设计与应用探索

【引言】数字化转型背景下，培养学生创新性思维成为各阶段学科教学的一大目标。物理作为高中时期一门理科，具有一定的思维逻辑性，特别是实验教学部分。对此，高中物理教师应该注重更新自己的教学理念，紧跟时代发展需求，不断探索制定更加有效的教学策略，设计丰富多彩的教学活动，引导学生灵活应用所学知识创新开展实验设计，增强自己的物理综合水平，促进高中物理教学质量提升，培养出一批批有知识、能创新的学生。

一、引入虚拟实验，拓宽实验教学

在以往的高中物理实验教学中，由于场地、实验内容、器材等诸多原因的局限，很多实验内容都只是凭借教师讲解课本进行传授，教学效果难以保证。而在数字化转型的背景下，高中物理教师可以创新自己的教学思路，引入虚拟实验操作，利用虚拟实验平台引导学生按照步骤进行设计，平台上有着丰富的实验用具，能够吸引学生的注意力，学生也可以根据主题还可以创新性开展实验，大胆验证自己的猜想，培养自己的创新思维，锻炼自主实践能力。

以“抛体运动”章节的教学为例，这一部分实验往往需要开阔的场地和多样化的抛物体，高中物理教师可以在讲解完基本的实验内容后，带领学生利用虚拟实验室软件进行实际操作，自由设置平抛物体的初速度、抛出高度等参数，然后多次改变数据观察现象存在的差异，帮助学生形象的理解平抛运动的规律。在此过程中，学生会通过操作产生一系列的疑问，为了满足好奇心，教师可以留给学生自主探索的时间。除此之外，这一实验还存在现实中难以实现的极端情况，如果只是靠教师口头讲解，学生无法深刻理解，所以教师也可以运用虚拟实验平台开展无空气阻力环境下的抛体运动，模拟理想状态下的物理规律，开拓学生的物理学习视野。

二、运用智能传感设备，实验数据精准采集

在物理实验中引入智能传感设备，能够显著提升数据采集的精确性。以往的实验教学中，人工读取与记录数据不仅耗时费力，还易产生误差。而智能传感设备可实时准确采集温度、压力、位移、速度等各类物理量，并将数据传输至计算机进行分析处理。这会增强实验结果的可靠性，也能让学生更精准地分析实验数据、总结其中的物理规律，进而培养严谨的科学态度。

以“探究气体等温变化的规律”实验为例，一般情况下会使用到注射器、压力表等器材，学生需要手动记录数值，容易产生误差。所以高中物理教师可以引入压强传感器和位移传感器，将压强传感器连接到注射器上测量气体压强，位移传感器则通过测量注射器活塞位置得到气体体积。实验过程中，传感器实时采集数据并传输到计算机，计算机上的软件会自动绘制压强 - 体积图像，帮助学生建立形象化的认知，同时，软件还能对数据进行分析处理，计算出实验的误差范围，增强实验的可靠性。

三、搭建线上交流平台，激发创新思维

由于每个学生的成长环境不同，他们的物理能力水平存在差异化发展，创新实验设计离不开多元化思维的碰撞。在以往的高中物理实验教学中，更多的采用学生个体学习的模式，缺乏学生之间的有效互动。对此，教师应该积极为学生搭建线上实验平台，提供一个开放互动的学习环境，促进他们之间的协作学习，学生可以交流自己对于实验设计的想法，进而在讨论中激发出创新的思维火花。除此之外，学生还可以随时在平台上分享自己的实验成果，发布自己在实验过程中遇到的疑惑，其他学生可以参与其中，教师也可以随时解答学生的疑惑，培养了学生的团队协作精神，强化了学生的物理实验水平。

以“探究加速度与力、质量的关系”实验教学中，高中物理教师可以引导学生将自己的实验数据和现象上传到平台，与其他同学分享。此时，教师可以在平台上实时监控学生的实验进展，给予针对性的指导。实验结束后，学生可以在平台上进行总结，分析实验结果，探讨存在的问题和改进方法。比如，学生可以在平台上交流不同小组在控制变量法应用上的经验，或者讨论如何减小实验误差。通过线上实验平台，学生能充分参与到实验教学的各个环节，提高了学习效果。

【结束语】总而言之，数字化转型背景下高中物理课堂实验教学的创新设计是必要的，符合教育新形势发展要求。高中物理教师应该持续探索有效的应用策略，精心设计实验教学各个环节，以激发学生的创新性思维，帮助学生强化自己的物理能力，推动高中物理教学高质量开展。

【参考文献】

[1] 郑亮 . 数字化教学资源在高中物理教学中的应用策略研究 [J]. 新课程 ,2020(15):158.

[2] 王刚 . 数字化实验在高中物理力学教学中的应用策略 [J]. 教育实践与研究 (B),2020(1):57-62.