数字化提高初中物理实验教学质量的路径探索

数字化提高初中物理实验教学质量的路径探索

赵刚

常州市新北区龙城初级中学 213000

摘要：数字化是将信息转换为数字（即计算机可读）格式的过程，在我国信息技术经过几十年的发展当中已经积累了大量的数字化材料。所以目前已经拥有了利用数字化材料开展教学活动的基础。物理知识的学习当中有大量的实验，但是受制于设备情况很难兼顾每个学生。所以本文探索数字化提高初中物理实验教学质量的路径，寄望于解决传统初中物理实验教学中的不足，提高学生物理知识的学习质量和综合效率。研究中采用实践研究法进行研究，通过研究后发现使用数字化技术可以提高初中物理实验教学质量。

关键词：数字化；初中物理；教学质量；路径探索

物理在初中阶段是一门重要的学科，知识内容具有高抽象性的特点。所以学生理解知识点的难度比较大，同时该学科还有大量的实验研究。这些研究除了进行动手训练研究之外，课堂教学方面也肩负着重大的责任。但是学校当中无法针对每个实验都储备充分的实验材料。所以很多时候都是老师在课堂教学中利用实验材料进行知识展现，学生对老师的教学进行学习和观察。这样的观察整体不够充分，细节上面无法让学生学习和观摩。所以在这种情况下探索数字化在初中物理实验教学中提质的路径研究，希望可以打破传统教学中的不足，实现课堂教学的高质量建设。通过研究发现：强化数字化实验教学课堂建设、挖掘课程内容可数字化的基础、结合实际生活情况做数字化、将数字化实验和虚拟技术结合、通过细节展现提高学生学习效率、开拓数字化资源创新教学，这些可以作为教学活动的基本切入点。

一、数字化实验教学的概念

数字化实验教学的本质是通过电子数据的应用，这种电子数据可以是多种文档形式。这种文档在课堂教学中的应用，借助于各种应用展现物理知识内容。从国家上的发展建设而言，基于此开展的数字化建设已经成为我国的发展趋势，社会上的数字化转型、企业当中的数字化建设、甚至数字化政府建设，都已经如火如荼的展开。我国在2018年就提出了教育信息化建设2.0的方案，但是一直执行的相对比较缓慢，这主要是因为迫切性不足，社会正常运转活力较强，所以始终没有将数字化建设放在第一位。但是因为疫情的影响我国的教育信息化被大幅度推进，如今全国范围内已经积累了长足的教育信息化建设基础，并且获得了较为瞩目的成就。

数字化如果进行简化理解就是使用、编撰、开发数字资源，并且在各类活动当中有效的应用。在教育信息化这三年的建设过程当中，我们国家的网络平台上已经积累了海量的数字化资料，无论是教学设计还是教案设计，甚至是作业设计都非常多。所以拥有大量的数字化资源之后，开展数字化教学已经成为水到渠成的事情。数字化实验教学的好处是可以更进一步的推动学生对物理实验知识点的理解和认识，并且在这个过程当中建立起高质量的教学课堂。这对学生的学习与成长而言有着重要的意义和价值，所以教学活动当中针对这些建设，以及相关的探索活动应当给予充分的重视，尝试数字化实验在初中物理教学中的应用，找到合理科学的途径。

二、数字化提高初中物理实验教学质量的路径

（一）强化数字化实验教学课堂建设

在教学活动当中采用数字化的模式提高初中物理实验教学质量，这个过程当中可以强化课堂建设，弥补传统教学活动当中的不足。这主要是因为数字化资源具有通用性、便利性的基本特征。在采用数字化实验教学之后，不但可以在课堂上为学生展示知识点内容，而且还可以将数字化资源打包给学生，让学生在课下学习相关的知识。这种便利的模式有助于学生的学习素材积累，从而极大地削减了学生的学习途径阻力，同时也削减了学生学习的时间成本。这对于提高课堂教学质量而言有着重要意义，因为无论学生自学探索，还是通过课堂数字化内容的学习练习，都能够帮助学生更好的掌握物理实验过程中的内容，有助于学生长时间探索物理实验知识点，并且推动学生自学能力的建设，最终实现提升课堂实验教学质量的整体目标。

例如：在教学《噪声及其控制》这节课时，课程教学活动当中针对噪音及其控制的相关研究，主要是从噪音源头或者是传播途径两个角度控制噪声，这个试验过程当中在数字化资料当中，会针对噪声及其控制的相关实验场景，做出视频或者是图片的展示。这个过程当中会针对两种噪音控制的方法，针对这些场景的实验建设，课堂上一般会展现一到两种。但是真实生活当中的噪音极其控制几乎无处不在，课堂列举这些情况相对比较困难。所以可以采用数字化资料，在视频或者是图片当中认识不同噪音源，在控制当中采用的科学方法。这对于学生的学习建设而言有着重要的意义和价值，因此需要更好的认识这些相应的知识，最终形成高效的认知模式，促进学生对于知识点的理解和把握，并且在最后提升教学质量。

（二）结合实际生活设计数字化教学课程

生活联系实际是教学活动当中最根本的目标，物理课程和现实生活联系非常紧密。初中阶段的所有知识点都可以在日常生活中找到应用场景，所以在教学活动当中实现数字化实验教学提升教学质量的目标，需要让数字化实验设计充分的结合日常生活，以此为基础提高学生对物理知识点的理解和认识。这种教学模式有助于学生的学习成长，能够帮助学生更好的学习发展。在传统教学活动当中老师想要让学生通过知识点联系日常生活，通常会采用口头描述的方式，为学生讲解知识点在日常生活中的应用情况。这种方式虽然也有助于学生的学习理解，但是整体的实现效果相对较差。缺少直观观察、学习、揣摩的路径，一直都是限制传统教学提升质量的重要因素，但是通过数字化建设可以解决这类问题。

例如：在教学《物质的三态 温度的测量》这节课时，课程教学当中针对物质的三态可以列举生活中的例子，其中水的三种形态和温度的测量，这些可以在教学活动当中有效的实现，并且通过教学活动的建设和拓展，其中在烧水的过程当中可以观察到水的两种形态，在冰箱环境当中能够看到水的固体邢台。这些在教学当中可以有效的联系现实。但是针对其他例子的列举，学生很难通过理论了解其情况。其中著名的滴沥青实验证明了沥青是液态，玻璃也是液态，这些实验的例子学生很难理解和认识，只有应用数字化内容，采用快进的模式为学生展现滴沥青和玻璃的液态实验内容。这些可以借助于网络当中的相关视频内容，实现教学活动建设，从而提升课堂的教学质量，促进学生对数字化学习的兴趣。

（三）将数字化实验和虚拟技术结合

数字化实验在教学活动当中不是新的尝试，而是在既有的信息技术教学方法中的更新迭代。所以当下的学生拥有着良好的学习能力，大部分学生都能够使用数字化的教学实验模式。但是为了让数字化实验教学更加科学，甚至是实现更加立体化的知识展现，应用传统的数字文件还是相对简单的阶段。真正实现数字化实验全面应用，需要用数字化实验结合虚拟技术展开教学。这个过程当中数字化实验教学活动当中，可以实现真实情况的模拟，且实现数字化的真实展现，这种虚拟技术和数字化实验教学相结合，在高校的机械、电气、力学等多个专业当中都有着应用尝试，且已经取得了相对较为瞩目的成果。从这点上面来看数字化教学和虚拟技术相结合的建设，对于课堂教学建设而言有着重要意义和价值，能够推动实验教学的高质量建设与发展，提升整体的教学质量和效率。

例如：在教学《水循环》这节课时，课程教学当中会从水的三种形态基础知识入手，讲解水在大自然环境当中的循环。水循环过程的展现可以利用虚拟技术来实现，这种虚拟技术可以采用3dmax，或者是生态圈水循环示意图在线虚拟现实WebXR三维3D仿真展示这类的平台，利用已经建设好的虚拟平台，为学生展现动态的水循环场景。这种相应的知识展现和整体的教学内容建设，有助于学生更好的理解相关知识点。虚拟技术本质上就是一种数字化技术，在教学应用当中已经有了充足的尝试，所以在初中阶段的物理教学活动中，只要条件和资源允许操作，可以采用虚拟技术为学生展示物理知识，从而全面提升课堂教学活动的整体质量，构建高效的教学课堂质量，让学生在更加高质量的环境当中学习物理知识内容。

（四）通过细节展现提高学生学习质量

提升课堂教学质量的根本手段是提高学生的学习质量，所以在这种情况下推动学生的学习与发展成为了核心。在实验教学内容当中最核心的是操作当中的细节，以及这些细节当中的内在逻辑教学。传统教学活动当中受限于技术，无法给学生高效的细节知识展现。甚至为了展现细节情况，一节课都在重复操作同一个实验，不但效率比较低下，而且还因为时间的关系，很多学生在时间紧张的情况下无法实现高质量的学习。在这种情况下通过提升细节展现，实现细节展现提高学生学习质量。数字化技术的应用和建设可以解决这个结症，通过细节展现来提高学生的学习质量，促进学生对相关知识点的理解。这种细节知识的展现有助于建设高质量的实验教学课堂。

例如：在教学《光的色彩 颜色》这节课时，为了实现用三棱镜的色彩实验展现时，为了更好的提高学生对实验内容的细节认识。在课堂教学中可以利用信息技术设备，实现在黑板上的投屏展现。这个过程当中采用摄像头，以及电脑这些设备，实现对三棱镜色彩展现时，可以保证学生对知识点的学习和认识。在这种细节展现当中更好的推动学生对实验内容的认识和理解。这样可以提高学生的学习质量。在学生提升学习质量之后可以推动教学质量的发展，这是实现高质量实验教学的必由之路。在其他的知识教学当中同样可以采用该方法，实现数字化素材在教学中的应用，为老师的教学活动提供充足的便利性，最终实现课堂教学的目标。

（五）开拓数字化资源创新教学

我国从信息化建设入手开展数字资源的开创和建设，这个过程当中经历了几年时间的长期积累。所以为当下的数字化教学提供了便利性，那么在教学活动当中老师也应当积极开拓数字化资源的创新教学，这对于老师教学的整体发展而言有着重要的意义和价值。因此需要针对我国数字化资源的创新和建设，进行更加全面的综合性探索。这种数字化资源的开创符合我国数字化转型的基本趋势，所以未来会有更多数字化方面的综合建设。因此老师需要建造起自己的数字资源库来积累，不但为他人提供数字资源的运用便利性，而且还可以不断地积累自己的教学技能，实现提升整体教学质量的综合性建设，这样可以实现课堂教学的全面高质量建设，始终跟随国家教育战略部署做出教学探索的尝试，这也是教育工作者必须要具备的意识。

例如：在教学《光的折射》这节课时，课程教学当中就可以采用自制数字化资源开展教学。其中光的折射这种课程内容当中，可以采用录制微课视频，结合PPT的相关课程课件。以此为基础开展的教学活动建设拓展，能够实现这种数字化教学的基本应用需求。在这个基础上更进一步的完成对知识点的掌握，实现课堂教学高质量建设的目标。这对于学生的学习与发展，以及课堂教学的高质量建设有着重要的意义。采用微课或者是PPT课件进行教学训练，当下的老师大都能够胜任。这种数字资源可以重复和共享应用，能够形成积累的资源，为整个教学事业数字化建设打下基础，并且在不断的反复打磨当中，可以让这些数字课件资源质量更高，从而为老师的教学提供极大的便利性，实现课堂教学的高质量建设和探索。所以在构建高质量教学课堂时，应当不断推动这些资源的开发，并且收集学生的学习意见，从而不断的修正数字化资源的内容，最终实现课堂教学的高质量建设。

结语：

在国家实现数字化建设的大背景当中，以及防疫的现实需求背景之下，探索物理教学当中，采用数字化的方式提升实验教学的质量，这符合当下教育发展的基本方向，同时也符合现实的基本需求。在这种数字化实验教学探索当中，应当从强化数字化实验教学课堂建设、挖掘课程内容可数字化的基础、结合实际生活情况做数字化、将数字化实验和虚拟技术结合、通过细节展现提高学生学习效率、开拓数字化资源创新教学这些角度切入。综合实现初中物理实验高质量教学的综合探索，推动整体的教学活动发展建设，提升学生对物理教学知识的理解，推动初中物理实验教学的质量，且强化学生对试验活动当中的知识理解。这个过程当中学生的认知、动手能力、知识结合生活的能力，都可以在课堂教学活动当中得到充分的发展。数字化资源也为学生的自学，降低学习时间成本提供了坚实的基础。

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