摘要：随着新课程改革的推进，数字化实验正逐步成为物理教学的一部分。数字化实验是利用传感器获取数据信息，通过计算机完成对实验数据的分析和处理。实现信息技术与学科教学的整合，数字化实验既克服了传统实验仪器和实验方式的弊端，又实现了信息技术与常规教学及探究性实验的完美结合。经过探索，从以下三个方面把数字化实验引入课堂，首先，做“有效引入”、“有利引入”的数字化实验。其次，利用数字化实验准确、迅速获取数据的特点开展研究性学习，让学生获得创造的乐趣、激发更多的创造灵感。再次，通过开展校本课程，设计一套符合学生的数字化实验教材进行实验、推广。由于现在正处于数字化实验的尝试阶段，如何把数字化实验引入课堂便成为一个重要的课题。数字化实验的推广与实践不仅是信息技术与学科教学整合的过程，更重要的是教育观念转变的过程，还有很多实践与理论问题需要很好的探究解决。
关键宇：数字化实验；传统实验；演示实验；传感器
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148(2012)2(S)-0050-3
高中阶段物理教学的重点，应在观察物理现象的基础上，突出物理建模和科学抽象环节，培养学生运用科学方法形成和应用物理概念及规律的能力。在新课程倡导以学生的发展为本、大力推进素质教育和研究性学习的大环境下，物理实验教学在高中物理教育体系乃至整个高中教学体系中的地位日益突出。
传统的实验方法都强调各种测量仪器由人来读数、记录数据，然后人工方法进行计算和绘制图线。这种过程固然有一定的好处，可以给学生以第一手的资料和直接经验，但有时候大量的测量和繁琐的计算往往使最后得到的结果趋于失败，给这个阶段的学生很大的挫败感，而不能让学生体验到成功的欣喜。
数字化实验克服了传统实验仪器和实验方式的弊端，真正实现了信息技术与常规教学及探究性实验的完美结合。经过实验探索。发现数字化实验有以下几个优势：
第一，摒弃如天平、弹簧测力器、计时器这些传统测量误差性比较大的实验工具，将学生彻底解放出来，减少繁琐的数据处理，从而更加专注于实验分析本身。
第二，迅速、精确地获得实验数据。数字化实验系统大大缩短用于实验的时间。而且得到的数据更加精确、直观。
第三，让一些使用传统实验手段难以实现的实验成为可能。比如，在传统的实验条件下最大静摩擦力稍大于滑动摩擦力的测量只能通过讲述的方式让学生“感觉”。现在，应用传感器采集数据，摩擦力的细微变化可即时呈现于电脑屏幕上。再如，“圆锥运动中向心力的测量”、“碰撞过程中力的分析”等许多过去中学不可能完成的实验，利用数字化实验系统均可轻松完成。这对中学物理实验具有非常强的实用性。
既然数字化实验具有众多的优点，可对于很多学校来说，只有在公开课的时候才用它，为什么数字化实验还没有兴盛起来呢?是技术不够成熟还是它不适用呢?都不是，导致这种状况有三大原因：一是观念的束缚，人们一直将高考作为教学的指挥棒，用考什么来决定教学内容，把高考作为评价教育的终极标准，高考的压力使得教师没有时间学习新事物；二是对数字化实验的排斥。教师对“老方法”很熟悉，轻车熟路，不愿变革，认为数字化实验难以管理、操作复杂、不实用：三是缺乏完善的数字化实验体系的引导，数字化实验的应用还只是停留在教材上少数几个演示实验，看不到它的应用前景。因此，教师心理产生了惰性，进而抛弃了数字化实验。随着新课程理念的推广和数字化实验的开发，数字化实验最终会成为中学教育的重要工具，甚至撼动以传统实验为主的地位。那么，在这种情况下如何把数字化实验引入课堂就成为至关重要的一步。经过探索，可从以下三方面引入数字化实验。
1做“有效引入”、“有利引入”的演示实验
要在高考的指挥棒下展示数字化实验的魅力。对于目前高考说明及学科指导意见的要求，如果过多的强调数字化实验，势必会对高考带来比较大的冲击，所以，害怕“过度”强调数字化实验；但同时也期盼着现代化教学手段的引入，大幅度地改进了许多传统手段做不出、做不好的实验，变“不可见”为“可见”，由“抓不住”到“抓得住”，将“不好做的”转变为“好做的”。所以，如何在教学中应用数字化实验成为关键。基于以上的思考，应做“有效引入”、“有利引人”的演示实验。
1.1所谓“有效引入”演示实验是指那些利用传统实验手段难以办到、演示效果不理想、以及不易于在课堂进行演示的实验。但这些实验利用数字传感器进行演示却能有更好的效果。
下面来分类说明哪些属于“有效引入”演示实验，第一类，有些演示实验利用传统实验手段难以办到，但用数字传感器演示效果很好。比如，作用力及反作用力的关系实验，传统实验手段利用两个弹簧秤只能演示静止情况下二力相等，但数字化实验可以在任何运动情况下演示出二力相等的关系。像这类的实验还有很多，如最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系，气体压强与温度的关系等等演示实验。第二类，利用传统实验手段演示效果不理想，但采用数字传感器演示效果非常不错的演示实验。比如，进行“自感现象”教学时，传统的自感现象演示仪仍“位居前排”，但连接在电路上的已经不是演示电表，而是数字电流和电压传感器。这一改变使得原来只能凭借小灯泡的明灭和演示电表的摆动进行观察的自感过程。现在可以通过“电流一时间、电压一时间”图线而获得更清晰体现，把自感中电流随时间变化及电压随时间变化情况进一步量化、放大化，学生对自感现象的认识深度大大提升。第三类，有些传统实验不易于在课堂进行演示。利用数字传感器准确、快速的特点可以在课堂上有限时间内演示完成。比如，进行“弹簧振子摆动实验”时，“服役”多年的弹簧振子演示器依然“宝刀不老”，只是原来的振子被数字位移发射传感器替换。位于位移发射传感器一侧的位移接收传感器接收到振动数据。计算机屏幕上即可实时描绘出弹簧振子的S-t振动图线。再如，牛顿第二定律实验中，利用传统的演示仪，进行纸带的分析计算出加速度，然后再通过画图得出力与加速度或者质量与加速度的关系，既要占用大量课堂时间，而且得出的结论也往往会存在很大误差甚至是差错。而利用数字传感器演示这一实验，可以做到准确、快速地完成。在节省了课堂时间的同时，又准确地验证了牛顿第二定律。把这一物理过程连贯地展现在课堂之中。
1.2所谓“有利引入”是指尊重学科指导意见，基于高考说明内容基础上。对于教学起到实质帮助作用所引入的数字化实验。
比如，利用打点计时器研究小车运动规律的实验，按照高考的要求，是希望利用打点计时器打出纸带，然后通过对纸带进行测量、列表、画图的方法研究小车的运动情况，更加注重纸带分析的过程。如果用数字传感器来研究这个问题，打点计时器、纸带都不需要，也就缺少了对于纸带的分析过程，是学科指导意见所不允许的。所以。 在数字化实验的引入时要做基于学科指导意见及高考说明基础上的引入。
2利用数字化实验准确、迅速获取数据的特点开展研究性学习，让学生获得创造的乐趣和激发更多的创造灵感。
数字化实验为培养学生的创新能力和探索能力提供了良好的平台，在这个平台基础上，学生发挥自己的能动性，设计各种实验。数字化实验室将实验数据数字化。在真实实验的基础上实现了信息技术与物理实验教学的整合。由于数字化实验室具备“实时实验”的功能，数据采集、处理和图线描述都由计算机完成。所以师生们可以从数据读取、记录，公式运算和图线描绘等繁琐的简单劳动中解脱出来，将更多的精力放在实验设计上并且可以研究一些更加复杂的运动形式。数字化实验室为实现学习方式的多样化。培养学生的自主探索研究，进行广泛的体验、合作和交流提供了时间和空间。教师应充分发挥数字化实验这一突出优势。利用“实时实验”节省出的时间，引导学生改变实验条件，对物理现象和物理规律进行深入的分析和讨论，提高学习过程的质量。例如。让学生预先设计出一种运动模式，并画出其S-t图线，然后利用位移传感器，使运动规律满足预先设计的模式。由于S-t图线可以实时显示在计算机屏幕上，可供学生很方便地予以比较。并做改变运动模式的多次尝试。这样的实验活动不仅生动活泼，也符合学生的认知规律。而开展这些活动的关键，还在于使用数字传感器所节省出的大量时间。
3可以通过开展校本课程。设计一套符合学生操作的学生数字化实验。形成数字化实验教材进行实验、推广。
相信随着课程改革的步伐，数字化实验部分取代传统实验的趋势势在必行，尤其是学生实验这一块。往往会成为课程改革的重要一步，不如利用校本课程这一平台做好前期的准备工作。开展学生的数字化实验。比如，利用“牛顿第二定律的研究”，“伏案法测小灯泡的电阻”等开展若干以学生操作为主的数字化实验。让学生体会数字化实验的特点。再如，“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，可以分别摆出传统实验和数字化实验两种仪器，让学生在实验过程中体会两种实验的优缺点。
数字化实验的应用能激发学生学习物理的兴趣，增强学生自主学习探索、交互性指导和讨论的能力、大大提高学生学习的积极性和主动性，突破了某些传统实验操作复杂、误差大等瓶颈。但同时，应用数字化实验技术必将冲击传统教学的教学理念、教学内容和教学方法。它的推广与实践不仅是信息技术与学科教学整合的过程，更重要的是教育观念转变的过程。当然，教师在指导学生开展数字实验活动时。不仅要关注数字化实验本身，更要关注和探讨广义的信息技术在物理教学中应用的理念和方法。
参考文献：
周新艳《朗威DISlab在物理教学中的运用)www.wzms，cn/upload/2007-1-18/200711883553.doc
(栏目编辑：陈洁)