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物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗稿）》中明確指出：“物理實驗是高中物理教學(xué)中的重要內(nèi)容”“重視將信息技術(shù)應(yīng)用到物理實驗室，加快中學(xué)物理實驗軟件的開發(fā)和應(yīng)用，諸如通過計算機(jī)實時測量、處理實驗數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果等”．對于以實驗為基礎(chǔ)的物理學(xué)科而言，當(dāng)前改革是緊緊圍繞物理實驗進(jìn)行的．自2003年朗威DISLAB數(shù)據(jù)采集器正式推出起，研制開發(fā)的應(yīng)用于物理實驗教學(xué)的傳感器數(shù)字技術(shù)產(chǎn)品大批量涌現(xiàn)，傳感器和數(shù)字化處理系統(tǒng)的結(jié)合為物理實驗教學(xué)提供了全新的技術(shù)手段和平臺，使物理實驗教學(xué)翻開了嶄新的一頁．

1數(shù)字化實驗系統(tǒng)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用

1．1采集一些瞬時性的物理量

受實驗器材限制，一些變化很快的物理量的瞬時值通過傳統(tǒng)的實驗器材是很難測得的，例如摩擦力的變化、瞬時速度、瞬時力（作用力和反作用力的關(guān)系）等．現(xiàn)在我們采用以傳感器為核心的數(shù)字技術(shù)，非常簡單地就能夠得到這些數(shù)據(jù)，給學(xué)生以非常直觀的認(rèn)識，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實驗的不足．如圖1就是利用傳感器得到的物塊和木板間摩擦力的變化關(guān)系；而圖2是在探究作用力和反作用力關(guān)系時，利用傳感器技術(shù)得到的2個力瞬時對應(yīng)關(guān)系．它們都給學(xué)生以非常直觀的認(rèn)識，而在傳統(tǒng)實驗中這種瞬時關(guān)系是我們很難得到的。

1．2快速進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析

傳統(tǒng)實驗中，尤其是課堂演示實驗，很難進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理性實驗，只能演示一些定性分析性實驗．現(xiàn)在應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，采集完數(shù)據(jù)后，利用智能處理系統(tǒng)，可以自動處理數(shù)據(jù)，包括繪制物理量關(guān)系圖線．例如，學(xué)生在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗時，利用傳感器采集數(shù)據(jù)，利用智能處理系統(tǒng)計算機(jī)可以瞬間擬合成圖象，省去作圖時間．尤其是在課堂演示實驗中，將學(xué)生從煩瑣的數(shù)據(jù)處理過程中解脫出來后，師生可以把精力從簡單數(shù)據(jù)處理層面上轉(zhuǎn)移到分析較深入的數(shù)據(jù)內(nèi)在聯(lián)系上．

2虛擬實驗系統(tǒng)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬實驗就是利用計算機(jī)虛擬現(xiàn)實實驗．它將實驗儀器、實驗環(huán)境、實驗環(huán)節(jié)等全部在計算機(jī)仿真系統(tǒng)中利用技術(shù)生成，是計算機(jī)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)上的一個重要運用．它既可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)實驗，也可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)實驗室無法達(dá)到的特殊環(huán)境，例如高溫、強(qiáng)電、強(qiáng)磁、高能粒子、空間實驗等．使用者帶上相應(yīng)數(shù)據(jù)傳感設(shè)備，比如特殊的頭盔、手套等，就可以進(jìn)入虛擬的實驗環(huán)境中，操作虛擬環(huán)境中的各種虛擬的實驗器材，進(jìn)行相應(yīng)的實驗．可以預(yù)見，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的迅猛發(fā)展，必將引發(fā)物理實驗教學(xué)的深刻變革．

2．1為真實實驗前期準(zhǔn)備

學(xué)生通過虛擬實驗了解實驗器材、實驗內(nèi)容和實驗過程．在實際操作時就可以根據(jù)虛擬操作中出現(xiàn)的問題，做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整、注意和規(guī)避，從而提高實驗教學(xué)效果和減少不必要的設(shè)備損失．

2．2較為容易地擴(kuò)充實驗教學(xué)內(nèi)容

學(xué)校只需要購買相應(yīng)的軟件構(gòu)建成虛擬實驗室，而不必用大量的資金去添置實際設(shè)備．這樣做既能夠節(jié)省資金，又給實驗教學(xué)本身以更大的自由度，既涉及以前教學(xué)實驗無法涉及的領(lǐng)域，也給予學(xué)生更大的學(xué)習(xí)空間，激發(fā)他們的想象力、創(chuàng)造力，同時教師在設(shè)計實驗教學(xué)時也有更大的選擇空間．

2．3模擬特殊環(huán)境

模擬的特殊環(huán)境有高溫、強(qiáng)電、強(qiáng)磁、高能粒子、空間實驗等．這樣的環(huán)境在傳統(tǒng)實驗中我們是無法在其中完成相應(yīng)的實驗探究的，但在虛擬環(huán)境中學(xué)生就能夠借助傳感器完成相應(yīng)的實驗課題．隨著教育技術(shù)不斷革新，筆者相信數(shù)字技術(shù)在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用也會越來越廣泛，未來的課堂教學(xué)數(shù)字技術(shù)必然會大行其道，在物理實驗教學(xué)中也將具有舉足輕重的地位．?dāng)?shù)字技術(shù)和傳統(tǒng)實驗二者有機(jī)結(jié)合，也為我們的實驗教學(xué)設(shè)計提供了更多的可能．

作者:董曉臻 單位:山東省濰坊市濰坊濱海中學(xué)