数智赋能下的高中物理实验深度学习实践研究

　　文/ 佛山市南海区教育发展研究中心 陶 科

　　佛山市南海区狮山高级中学 卢尚明佛山市南海区九江中学 刘彩霞随着教育综合改革的进一步深化，实施数字化赋能教师发展行动，有利于推动教师积极应对新技术变革。因此，开展数智赋能下的高中物理实验深度学习的实践研究具有一定的现实意义。

　　一、数智赋能下的实验深度学习的实践方向

　　1. 信息技术与实验教学策略的结合利用技术手段，提高课堂可视化及实验数据处理效率，设计出更具互动性和实践性的实验活动。例如学生用Excel、DIS 传感器等，提高数据处理的效率和准确性，利用如Tracker 等图像跟踪软件，对实验过程进行详细的观察和分析，运用AI 人工智能技术处理实验中的常见问题等，有助于培养学生的自主学习能力和探究能力。

　　2. 问题驱动实验设计，提升学生高阶思维

　　深度学习会触及学生的高阶思维。教师应采用问题驱动的教学方法，引导学生进行深度思考，鼓励学生自主设计实验方案，在小组合作中进行讨论和深入探究，提升学生的批判性思维和科学探究能力。

　　3. 开发学生创新实验与技术实践

　　引导学生利用智能设备进行科学探究，研究如何通过智能设备或手机、电脑软件进行实验设计及实践。如手机自带的传感器及Phyphox、Oscilloscope 等手机软件，鼓励学生自主探索和创新。

　　二、数智赋能下的实验深度学习教学工具

　　在高中物理实验教学中，数智赋能可以通过多种工具和平台实现，以下是几类工具及平台的分析。

　　1. 虚拟实验室工具

　　（1）应用与优势。虚拟实验室工具通过模拟各种物理现象和实验设备的操作，为学生提供了一个安全、便捷的实验平台。例如，Labster 的虚拟实验室提供了从基础力学到量子物理的广泛实验，NOBOOK 等虚拟实验室提供了跨平台支持，GeoGebro 可提供三维可视化模拟，这些都可帮助学生在虚拟环境中进行实验模拟以及观察结果。

　　（2）教学整合与案例分析。教师可以将虚拟实验室工具整合到课程中，作为实验前的预习或实验后的巩固。此外，教师可以利用虚拟实验室进行概念演示，帮助学生建立理论与实验之间的联系。例如，利用PhET 互动仿真程序来教授波的性质，学生可以通过调整波的频率和振幅，观察波在绳上的传播方式，从而深入理解波的干涉和衍射现象。在教授光学知识时，教师可以利用NOBOOK 的光学实验模块，让学生观察不同介质中的光线折射和反射现象。

　　2. 智能化实验设备

　　（1）应用与优势。智能化实验设备通过集成传感器、数据采集器和自动化控制系统，为物理实验教学提供了高效、准确的数据收集和分析手段，能够改变传统实验教学中教师手动记录处理实验数据的模式，清晰、简单地将实验结果展现在学生面前，提高课堂效率。

　　（2）教学整合与案例分析。在实验教学中，教师可以利用智能化实验设备进行实时数据展示和分析。例如，在探究牛顿第二定律的实验中，使用传感器测量物体的加速度和作用力，设备将自动记录数据并生成加速度与力的关系图，帮助学生直观地理解力和加速度的关系。利用Tracker 软件的轨迹跟踪功能，可以研究自由落体运动、探究平抛运动的规律、验证机械能守恒定律、验证动量守恒定律等。在探究弹力和弹簧伸长的关系这个实验中，学生可以使用传感器和数据采集软件来测量不同重量下弹簧的伸长量，再绘制弹力与伸长量的关系图，从而验证胡克定律。而在电学实验中，利用智能化实验设备测量电路中的电流、电压和电阻，学生可以通过改变电路元件，观察数据的变化，并利用数据分析工具，进行相关的计算。

　　三、结语

　　数智赋能工具与平台在高中物理实验教学中的应用，不仅能够提高教学效率和质量，还能够激发学生的学习兴趣和创新思维，促进学生的全面发展。随着技术的不断发展和创新，未来的物理实验教学将更加个性化和高效化，我们可以探索以下几个方面：① 探索数智赋能教学策略在跨学科教学的应用效果；② 深入分析数智赋能对提升学生科学素养的长期影响；③ 研究如何结合教师专业发展，进一步提高数智赋能教学策略的有效性。

　　注： 本文系广东省2025 年度中小学教师教育科研能力提升计划项目“数智赋能下的高中物理实验深度学习的区域应用与实践研究”（课题编号：2025ZQJK181）、佛山市教育科学“十四五”规划教育信息化应用融合创新课题“基于技术赋能的高中物理实验深度学习实践研究”( 课题编号：FSET2022X001) 的成果。

　　责任编辑 罗 峰