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摘 要：物理实验是物理学的基础，学习物理和应用物理都离不开对实验手段的利用。在社会信息化程度和科技化水平越来越高的当下，数字化实验教学进入高中物理实验教学中，教学实践和相关研究理论证明，数字化实验时半功倍，有益于增加课堂教学容量；数字化实验呈现细微，有益于可视化物理概念和规律；数字化实验智能高效，有益于迅捷精确地反映实验数据，进而获取高效的课堂教学效率。
关键词：数字化实验；高中物理；教学效率
数字化的概念包括两方面的定性，即可计算性和可量化性。由数字化概念延伸到数字化技术可知，数字化技术由硬件技术、软件技术、嵌入式技术组成，其智能性的特点是存储海量、高速运算、感觉能力强，数据的传输和使用便捷可靠。数字化实验是建立在数字化信息系统DIS（digital information system三个词的缩写，由传感器、数据采集器、配套软件、电脑等组成）使用基础上的，是信息社会的到来和社会科技进步的产物，将对数字化信息系统运用与高中物理实验教学，符合教育部颁布的《普通高中物理课程标准》中提出的：“信息技术要进入物理实验室”，“重视将信息技术应用到物理实验室，加快中学物理实验软件的开发和应用，诸如通过计算机实时测量、处理实验数据、分析实验结果等”的精神，是对传统的高中物理实验教学应用先进的工具性能的變革，拓展了物理实验教学的深度和广度，開创了崭新的物理实验教学体系，为物理教学提供了全新的技术手段和教学平台，有利于增加课堂教学容量、可视化物理概念和规律、激发学生的问题意识、准确、快速的获取数据处理能力和实验效果，获取高效的课堂教学效率。
一、数字化实验时半功倍，有益于增加课堂教学容量
在传统的物理实验课堂上，教师指导学生做实验是通过自己的参与和动手操作来明确实验想象、分析实验原理、解释实验现象、得出实验结论的。这样的实验耗费时间，且有些必须在实验室中完成，面对一个班的学生，教师很难逐个的指导到位，而且高中学生学习压力大，学习时间宝贵，逐个的完成教学实验的过程很耗时，常常会出现学生觉得实验课不过瘾和有些学生未能自己动手完成全部实验的问题。数字化实验则通过对传感器、计算机与传统实验仪器的结合来演示实验的全部过程，进而清晰明了、轻轻松松地解决了这方面的问题。
例如，学习“研究弹力和弹簧伸长的关系实验”时，教师通过数字化实验的方法可随堂进行实验演示，学生可同时在一个时间点上观看实验的过程，了解弹力和弹簧伸长量的定量关系，利用图像来研究两个物理量之间的关系和方法。这样的教学过程明显地缩短了教师带领学生动手做实验的时间，增加了单位时间的课堂教学容量，可谓之教学效率是时半功倍的。
二、数字化实验呈现细微，有益于可视化物理概念和规律
传统的物理实验教学只能是就实验项目做实验项目，只不过是将物理概念、原理和规律具象化了，但给予学生的视觉局限于对所准备的工具和材料的使用，对于细节和细微之处的差别不易捕捉，很容易转瞬即逝，例如弹簧振子F-t、x-t关系，电容充、放电电流i-t关系，碰撞过程研究等。
数字化实验与传统的实验教学的做法有着明显的不同，整个实验过程在时间和空间上都是图像映现、可视化极强的，即便是跟细微之处都可以观察得到，即使一时间没有观察得到，还很容易的可以重新演示和观察，显微镜可以将空间上的细微过程以及人眼难以观察的细节可视化起来。多媒体软件模拟演示可以将时间上细微过程中难以捕捉，难以记录的瞬间变化可视化起来，使得的学生所要学习的物理概念、物理规律全部生动起来、细微起来、明晰起来。例如将传感器技术引入超重、失重教学，就可以在很短的时间内清晰地记录下压力随时间变化的图像，具体再现超重、失重的过程，便于总结超重、失重现象的特点和条件，符合归纳法教学的要求。而且，数字化实验可以通过教师创设一个能够引人入胜的情景式的课堂导入，使学生能在情境中进入课堂学习，使实验教学情景化起来。而情境认知理论作为一种基于有意义学习并促进知识向真实生活情境转化的学习理论，与物理实验教学有着天然的适切性，有益于激发学生的问题意识。
三、数字化实验智能高效，有益于迅捷精确地反映实验数据
数字化实验设计通过数据采集器和传感器进行智能化读取数据的设计理念，采用计算机软件进行实验数据的采集、统计、分析，运用图像的形式将实验数据的变化清晰地表现出来、记录下来，并在数据文件中进行存储，数据采集器能够对实验数据的最小值以及平均值进行正确的求解，具有对数据进行拟合的功能，规避了学生手工作图不准所产生的失误，减少了学生对细微实验数据记录的误差和烦恼，免除了学生使用传统的图像法、公式法对数据处理的费时，有效的提高了实验的精确度和效率。例如，“在对电磁感应进行教学中，需要对导线切割感线以及产生的感应电流警醒详细的讨论与研究，然而由于仪表精确度无法感到导线切割磁线所产生的微电流，所以，往往无法得到准确的实验数据，传统的实验方式通常采用线框对其进行代替，但这种方法不够直观，没有足够的说服力。针对这种情况，数字化实验突破了传统试验所存在缺陷与不足，更加直观、准确的反映了实验数据，取得了明显的实验效果，同时也更能让学生理解和接受。”
物理实验中，数据的自动拟合是处理数据的关键，也是中学生课堂知识的盲区。学生能够理解数据拟合是揭示数据之间关系、找出物理规律的必要方法，也有一次函数、二次函数、幂函数等数学知识，但缺乏把离散的数据进行拟合的数理统计的高等数学基础。系统软件直接给出了对给定的一系列数据进行“傻瓜式”、“菜单型”拟合操作，提供给中学师生一种强有力的科学工具，使学生的实验范围大大拓宽，实验水平极大提高。DIS为培养学生的创新能力和探索能力提供了很好的平台。
参考文献：
[1]刘家庆.数字化实验与高中物理教学有效整合研究[J].语数外学习，2013（05）.
[2]朱国强.数字化特点概述[N].人民教育网，2008-04-02.
[3]徐永霞.浅谈数字化实验室在物理教学中的应用[J].课程教育研究，2012，（23）.
[4]闫磊，乔会洋.高中物理利用数字化实验提升效率研究[J].速读，2015（12）.
关键词：数字化实验；高中物理；教学效率
数字化的概念包括两方面的定性，即可计算性和可量化性。由数字化概念延伸到数字化技术可知，数字化技术由硬件技术、软件技术、嵌入式技术组成，其智能性的特点是存储海量、高速运算、感觉能力强，数据的传输和使用便捷可靠。数字化实验是建立在数字化信息系统DIS（digital information system三个词的缩写，由传感器、数据采集器、配套软件、电脑等组成）使用基础上的，是信息社会的到来和社会科技进步的产物，将对数字化信息系统运用与高中物理实验教学，符合教育部颁布的《普通高中物理课程标准》中提出的：“信息技术要进入物理实验室”，“重视将信息技术应用到物理实验室，加快中学物理实验软件的开发和应用，诸如通过计算机实时测量、处理实验数据、分析实验结果等”的精神，是对传统的高中物理实验教学应用先进的工具性能的變革，拓展了物理实验教学的深度和广度，開创了崭新的物理实验教学体系，为物理教学提供了全新的技术手段和教学平台，有利于增加课堂教学容量、可视化物理概念和规律、激发学生的问题意识、准确、快速的获取数据处理能力和实验效果，获取高效的课堂教学效率。
一、数字化实验时半功倍，有益于增加课堂教学容量
在传统的物理实验课堂上，教师指导学生做实验是通过自己的参与和动手操作来明确实验想象、分析实验原理、解释实验现象、得出实验结论的。这样的实验耗费时间，且有些必须在实验室中完成，面对一个班的学生，教师很难逐个的指导到位，而且高中学生学习压力大，学习时间宝贵，逐个的完成教学实验的过程很耗时，常常会出现学生觉得实验课不过瘾和有些学生未能自己动手完成全部实验的问题。数字化实验则通过对传感器、计算机与传统实验仪器的结合来演示实验的全部过程，进而清晰明了、轻轻松松地解决了这方面的问题。
例如，学习“研究弹力和弹簧伸长的关系实验”时，教师通过数字化实验的方法可随堂进行实验演示，学生可同时在一个时间点上观看实验的过程，了解弹力和弹簧伸长量的定量关系，利用图像来研究两个物理量之间的关系和方法。这样的教学过程明显地缩短了教师带领学生动手做实验的时间，增加了单位时间的课堂教学容量，可谓之教学效率是时半功倍的。
二、数字化实验呈现细微，有益于可视化物理概念和规律
传统的物理实验教学只能是就实验项目做实验项目，只不过是将物理概念、原理和规律具象化了，但给予学生的视觉局限于对所准备的工具和材料的使用，对于细节和细微之处的差别不易捕捉，很容易转瞬即逝，例如弹簧振子F-t、x-t关系，电容充、放电电流i-t关系，碰撞过程研究等。
数字化实验与传统的实验教学的做法有着明显的不同，整个实验过程在时间和空间上都是图像映现、可视化极强的，即便是跟细微之处都可以观察得到，即使一时间没有观察得到，还很容易的可以重新演示和观察，显微镜可以将空间上的细微过程以及人眼难以观察的细节可视化起来。多媒体软件模拟演示可以将时间上细微过程中难以捕捉，难以记录的瞬间变化可视化起来，使得的学生所要学习的物理概念、物理规律全部生动起来、细微起来、明晰起来。例如将传感器技术引入超重、失重教学，就可以在很短的时间内清晰地记录下压力随时间变化的图像，具体再现超重、失重的过程，便于总结超重、失重现象的特点和条件，符合归纳法教学的要求。而且，数字化实验可以通过教师创设一个能够引人入胜的情景式的课堂导入，使学生能在情境中进入课堂学习，使实验教学情景化起来。而情境认知理论作为一种基于有意义学习并促进知识向真实生活情境转化的学习理论，与物理实验教学有着天然的适切性，有益于激发学生的问题意识。
三、数字化实验智能高效，有益于迅捷精确地反映实验数据
数字化实验设计通过数据采集器和传感器进行智能化读取数据的设计理念，采用计算机软件进行实验数据的采集、统计、分析，运用图像的形式将实验数据的变化清晰地表现出来、记录下来，并在数据文件中进行存储，数据采集器能够对实验数据的最小值以及平均值进行正确的求解，具有对数据进行拟合的功能，规避了学生手工作图不准所产生的失误，减少了学生对细微实验数据记录的误差和烦恼，免除了学生使用传统的图像法、公式法对数据处理的费时，有效的提高了实验的精确度和效率。例如，“在对电磁感应进行教学中，需要对导线切割感线以及产生的感应电流警醒详细的讨论与研究，然而由于仪表精确度无法感到导线切割磁线所产生的微电流，所以，往往无法得到准确的实验数据，传统的实验方式通常采用线框对其进行代替，但这种方法不够直观，没有足够的说服力。针对这种情况，数字化实验突破了传统试验所存在缺陷与不足，更加直观、准确的反映了实验数据，取得了明显的实验效果，同时也更能让学生理解和接受。”
物理实验中，数据的自动拟合是处理数据的关键，也是中学生课堂知识的盲区。学生能够理解数据拟合是揭示数据之间关系、找出物理规律的必要方法，也有一次函数、二次函数、幂函数等数学知识，但缺乏把离散的数据进行拟合的数理统计的高等数学基础。系统软件直接给出了对给定的一系列数据进行“傻瓜式”、“菜单型”拟合操作，提供给中学师生一种强有力的科学工具，使学生的实验范围大大拓宽，实验水平极大提高。DIS为培养学生的创新能力和探索能力提供了很好的平台。
参考文献：
[1]刘家庆.数字化实验与高中物理教学有效整合研究[J].语数外学习，2013（05）.
[2]朱国强.数字化特点概述[N].人民教育网，2008-04-02.
[3]徐永霞.浅谈数字化实验室在物理教学中的应用[J].课程教育研究，2012，（23）.
[4]闫磊，乔会洋.高中物理利用数字化实验提升效率研究[J].速读，2015（12）.