“数字化PK传统式”——中学理科实验测量工具数字化替代方案

武振涛

甘肃省平凉市崆峒区教育局 744000

按照现行课程标准，中学物理教学中，用到的实验测量工具有刻度尺、停表、托盘天平、量筒、温度计、弹簧测力计、电流表、电压表、、检流计、欧姆表等十种，这些测量工具目前课本中要求的、实验室所配备的还是以往的机械式、磁电系仪表为主。随着时代的进步，新型测量工具不断涌现，许多数字化的测量工具已经走进了人们的生活，中学物理实验中所用到的十种测量工具，除量筒之外，都有了新型的数字式测量工具。本方案意在中学理科教学中用数字化测量工具全面替代沿袭了三四十年的、传统测量工具，使我们的物理化学等理科教学更加贴近学生的生活实际和未来的生产实际。

一、方案简介

在“互联网+”的时代，数字化是一种不可逆转的趋势。本方案的基本思路是逐步用数字化的测量工具替代传统测量工具，如用数字电压表、电流表，替代指针式电压表、电流表，用电子秤代替托盘天平，用数字万用表替代电流表，电压表，欧姆表，检流计等多种磁电系仪表。

1.数字化测量工具的优点：一是测量范围广泛，如数字温度计的测量范围为零下50℃到200℃，数字万用表可以用来测量家庭电路电压；二是精确程度高，如数字万用表的微安挡位可以测量0.001微安的电流，数字温度计的测量可以精确到0.01℃；三是读数方便，数字式的测量仪表，测量结果以数字形式显示，既有数值，也有单位，可以避免指针式仪表在读数过程中所产生的一些错误；四是维修简单、耗材便宜，传统机械式测量仪器的部分损坏后不可修复，这些测量仪器大多数属于学校专用产品，没有配件销售，数字式测量仪表大多数保护电路比较精密，损坏率比较低，耗材主要是电池，维修相对简单；五是价格亲民，随着科技的进步，数字式测量工具的价格一路走低，价格逐渐亲民，部分已经低于传统测量工具的价格，如电子秤的价格，远低于托盘天平的价格，数字电压表，数码电流表的价格也低于指针式电流表电压表的价格，相信随着时间的推移，数字式测量工具的价格还将继续降低；六是便于携带，伴随着大规模集成电路的广泛应用，数字式测量工具大多数特别精巧，方便携带；七是一物多用，吊环式的电子秤，既可以测量质量，还可以测量压力、拉力、推力等，数字式万用表就可以代替电流表、电压表、检流计、欧姆表等多种电子测量仪表。

2.该方案应用科学方法是拓展迁移法，将人们在日常生活和生产过程中所用到的数字化测量工具，拓展应用到教学过程中，也是一种等效替代，是教育现代化的必然趋势。

3.该方案的创新点：一是数字化，用数字化测量工具测量结果直接以数字形式体现，既有数字，又有单位，方便实用；二是生活化，数字化测量工具已经广泛应用于我们的生活实际，使用方法可谓众人皆知，应用前景广阔；三是大众化，数字化测量工具家家都有，教学时，学生把家用工具带到学校，既挖掘了家长中的教学资源，也使家庭教育和学校教育联系更为紧密，还可以解决学校实验器材和教学资源不足的问题，四是拓展性强，数字化测量工具，既可以作为学生课堂实验之用，还可以用于课外的科学创新，好多数字化测量工具，拓展性特别强，学生在将来的生产生活中还要大量使用，对于培养学生的创新意识具有重要作用。

4.进一步完善的设想：积极和教材编写开发部门联系，逐步删除传统教材中的陈旧内容，增加数字化实验测量工具的使用，紧跟时代步伐；在教辅、练习题、考试题中，逐步增加数字化测量工具使用的情景创设，促进测量工具的数字化替代尽早完成。

二、实施本方案应注意的事项

1.数字化和机械式将长期并存。用数字化测量工具代替机械式的测量工具，并不是对机械式测量工具的全盘否定，机械式测量工具和数字化测量工具将长期并存，我们在教学中还应该高度重视一些机械式测量工具的原理讲述，部分机械测量工具的工作原理也是重要的教学内容，不应该为了数字化而有所忽视。

2.先试点后推广，逐步展开。在教学中，我们应该根据学校、学生、老师、实验室配备等多种情况，选择最适合的实验测量工具做好物理实验，可以先就学生社会拥有量大比较常见的数字式测量工具如数字万用表、电子秤等数字式工具的使用先行推开，再逐步推广到其他的测量工具替代，也可以先从一些班级开始试点，总结和经验后逐步推广。

3.正确处理考试成绩和实验技能的关系。用数字化测量工具代替机械式测量工具后，给学生实验技能的提高，肯定有很大的帮助，但在短时期内，不一定能提高学生的物理考试成绩，所以我们在教学中不应该忽视传统工具的使用方法的讲授，既要提高学生实验技能，也要提高教育教学质量，知识和技能相得益彰。