基于数字化教学初中物理实验研究课例分析——北海市第十一中学 李翠翠

       数字化教学是指教师和学习者在数字化的教学环境中，遵循现代教育理论和规律，运用数字化的教学资源，以数字化教学模式进行培养适应新世纪需要的具有创新意识和创新能力的复合型人才的教学活动。简单来说，数字化教学就是利用多媒体教室、电脑等现代化多媒体载体进行教学。

第一，确定实验目标和内容。明确实验教学的目标和内容，确定想要通过数字化手段实现的教学效果，以及学生需要掌握的实验技能和知识点，这有助于为后续的实验设计提供方向。

       第二，选择合适的数字化工具和技术。根据教学目标和内容，选择适合的数字化教学工具、内容和技术。根据实验目标，准备相应的数字化实验设备和软件，如八桂教学通APP、计算机、数据采集器等，同时建立数字化实验平台。

       第三，设计数字化教学实验方案。在实验教学过程中，引导学生利用数字化工具进行实验操作、数据采集和处理，并利用数字化软件进行模拟和预测。同时，教师需要给予学生及时的指导和反馈。确保实验方案能够充分体现数字化教学的特点和优势。

       第四，实验结果分析。学生可以利用数字化工具对实验数据进行处理和分析，观察并记录学生在数字化学习环境中的表现和学习效果，得出实验结果。教师需要指导学生如何对实验结果进行解读和评估。

       第五，收集和分析数据。收集实验过程中的数据，包括学生的学习成绩、学习行为、反馈意见等。利用数据分析工具和技术，对收集到的数据进行深入挖掘和分析，以揭示数字化教学的效果和影响。

       第六，总结经验与反思。实验教学结束后，引导学生对整个实验过程进行总结和反思，帮助他们巩固所学知识和提高实验技能。根据实验结果和数据分析，总结数字化教学的成功经验和存在的问题。这将为后续的数字化教学实验提供宝贵的参考和借鉴。

       第七，持续改进和优化。基于总结的经验和教训，对数字化教学方案（包括调整教学方法、更新教学工具和技术、完善评估标准等）进行持续改进和优化。

       在数字化教学实验研究中，教师需要注重学生的主体地位，引导他们主动探究和学习。教师还需要根据学生的实际情况和实验要求，不断调整教学策略和数字化工具的使用，以适应不同学生的学习需求和能力水平，从而达到预期的教学效果。结合这些路径，笔者初步总结出数字化教学的初中物理实验研究基本流程，如图1所示。

图1 为数字化教学下的初中物理实验研究的基本流程图

       “密度”是人教版物理教材八年级第六章第二节，本节是该章的重难点，是物理学中的一个基础概念，它描述了物质的基本性质，是理解和研究物质结构和相互作用的基础。密度在实践中具有广泛的应用。例如，计算物体的质量、浮力等都需要用到密度的知识。在化学、工程和建筑等领域中，密度概念也经常被使用。掌握密度知识可以帮助学生更好地理解和解决实际生活中的问题。那么，如何在一节40分钟课堂让学生充分理解和掌握这一概念并达到预期的效果呢？笔者现分享将数字化教学应用到“密度”这节实验研究课中的实践过程。

       结合八桂教学通数字教材给出的“密度”实验数据分析表格和初中物理实验研究的特点，笔者确立了课例“密度”的教学流程（如图2）。

图2为课例“密度”教学流程图

      （一）利用液体分层实验激发学生学习兴趣

       课前，通过液体分层实验（依次倒入红酒杯中绿色水、食用油和红色洗洁精），激发学生的好奇心，引导他们探索背后的原理。实验不仅培养了学生的观察力和分析能力，还通过实际操作加深了对理论的理解。成功验证理论或解决问题时，学生的成就感和学习兴趣得到增强。

      （二）利用探究案进行实验前的概念剖析

       实验前，教师利用探究案第一部分“天平的使用”，采用“个体学习-小组讨论-组间分享”形式。通过这种方式，学生可以在实验操作前了解实验过程中需要的知识储备。教师也可以通过探究案第一部分来引导学生用最短的时间将本节知识进行关联，培养学生能够将知识点进行整合和构建的能力。首先，通过个体学习，学生限时独立将探究案第一部分内容填写完整。其次，通过小组讨论将所填内容进行展示，增强团队合作意识。最后，将小组讨论的结果在全班进行组间分享，展示又快又准确的小组代表上台抽取红包，通过此激励办法，发现学生们可以在3分钟内将所有环节处理好，大大激发了学生学习物理的兴趣，也加强了学生对时间把控的能力，为后面的实验探究小组合作做了很好的铺垫。如果是寄宿制学校，可以采用探究案这种形式对质量内容进行复习。如果不是寄宿制学校，教师可以制作问卷星，通过问卷调查将结果进行整理后分组讨论，效果则更好。

      （三）利用任务驱动进行实验目标分析

       任务一：取等质量的水和酒精，谁的体积大呢？用电子天平测烧杯质量，找出质量相等的两个烧杯放在天平的左后托盘中，一个烧杯中装入一定体积的酒精，向另一个烧杯中加水（最后用胶头滴管进行调整天平平衡）同学们通过实验操作观察到，同质量的水和酒精，酒精的体积明显比水的大。任务二：等体积的铁块和铝块，谁的质量大呢？这时会发现学生们积极主动进行“实验操作”。测量等体积的铁块和铝块质量时，有的用天平，有的用电子天平，还有的直接放在手中“掂一掂”，从而给出判断。通过任务驱动，学生需要主动思考、积极动手，这样更有助于培养学生的实践能力，引导学生会对等质量和同体积物体进行简单比较。并提出问题：同种物质的质量与它的体积成正比吗？

      （四）利用小组合作进行实验重点解析

       在密度实验中，需要测量六种相同物体的质量和体积，并计算其密度。传统的方法是使用天平和刻度尺进行测量，但这种方法效率较低，而且误差较大。根据义务教育物理课程标准（2022年版）一级主题“实验探究包含测量类和探究类学生必做实验。”其中“密度”探究过程可以使用电子天平测量一些家用物品的质量，感受电子天平在操作上的优点，体会科技进步给人类生活带来的影响（如图3）。本节课例中，笔者采用天平和电子天平进行对比实验，利用数字教材进行数据采集和处理，大大提高了测量精度和实验效率。

图3为使用电子天平测量六块铝块的质量

      （五）利用数字教材中坐标工具对实验结果进行快速分析

       利用数字教材对密度一节实验数据进行处理，不仅提高了数据处理的效率和准确性，还丰富了数据的呈现形式，促进了学生之间的合作与交流。这对于提升物理教学效果和培养学生的科学素养具有重要意义。首先，数字教材使得数据处理更加便捷高效。传统的实验数据处理往往涉及大量的计算和绘图工作，而数字教材内置了丰富的数据处理工具，能够自动进行数据的计算、统计和图形绘制。这极大地减轻了教师和学生的工作负担，提高了数据处理的效率。其次，数字教材有助于提升数据处理的准确性。由于数字教材采用计算机算法进行数据处理，避免了人为计算中的误差和疏忽，确保数据的准确性和可靠性。这有助于培养学生严谨的科学态度和精确的数据处理能力。再次，数字教材还提供了丰富的数据可视化工具。通过图表、图像等形式展示实验数据，使得数据的呈现更加直观、生动。这不仅有助于学生更好地理解实验数据和物理概念，还能够激发学生的学习兴趣和探究欲望。最后，数字教材还具有数据共享和协作的功能。学生可以将自己的实验数据上传到教学平台，与其他同学进行交流和讨论。这不仅有助于促进学生之间的合作与交流，还能够拓宽学生的视野和思维。同时，教师也可以通过平台查看学生的实验数据和处理结果，及时了解学生的学习情况并给予针对性地指导。

      （六）利用数字化工具进行实验后的总结和反思

       在实验后，教师可以利用数字化工具制作实验报告，将实验过程和结果进行总结和反思。学生可以通过实验报告了解自己在实验中的表现和不足之处，进一步巩固所学知识。教师可以通过实验报告来评估学生的学习情况和教学效果，为后续的教学提供参考。通过数字化教学方式，学生可以在实验后继续巩固和复习实验过程和实验要求。

       数字化教学在初中物理实验中具有重要的作用。通过数字化工具的应用，可以丰富教学方式和教学资源，提高学生的学习效率和兴趣。数字化教学还可以培养学生的实验思维和解决问题的能力，为学生的全面发展提供有力支持。数字化教学对初中物理实验研究的好处主要体现在以下几个方面：一是提高实验的准确性和可靠性。数字化设备如传感器、数据采集器等，能够精确地记录和测量实验数据，减少人为误差和传统测量方法的局限性，提高了实验的准确性和可靠性。二是增强实验效果的可视化。通过数字技术，可以将实验结果以图表、图像等形式直观地展现出来，帮助学生更好地理解物理现象和规律，增强实验效果的可视化。三是降低实验成本。数字化设备和软件的使用通常比传统实验器材更为经济，降低了实验成本。而且，数字化设备可以重复使用，进一步节约了实验资源。四是增强学生的实践能力和创新精神。数字化教学鼓励学生使用新技术进行实验设计和操作，提高了学生的实践能力和创新精神。五是促进教学的互动性和有效性。数字化教学可以通过多媒体、网络等技术实现师生之间的互动，提高教学的有效性。学生可以通过数字化平台进行自主合作学习，激发了学习兴趣和主动性。总之，数字化教学在初中物理实验研究中，对于提升实验的准确性和可靠性、增强实验的可视化效果、降低教学成本及促进师生之间的互动等，都发挥了积极作用。

      （本文已刊登在《读写算》2025年3月第9期142页）