物联网技术在中学物理实验教学中的应用研究 ——以探究电磁感应定律实验为例

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物理课程是一门注重实验探究的自然科学基础课程,物理课程中的各种实验教学是培养具有核心素养的创新型人才的重要途径。新时代培养创新型人才,就要求提升学生的核心素养,明确培育核心素养“关键能力”和“必备品格”的“两大抓手”,促进学生全面发展,以适应不断发展的社会。现今,中国教育即将进入“基础现代化”迈入“整体实现现代化”新阶段,新时代的教育更加关注物联网、人工智能等技术对教育的推动作用,以落实教育现代化建设的目标,这为将物联网技术引入教育带来了新的发展契机,也为创新型人才的培养提供了莫大的帮助。首先,本文从现今教育现代化发展角度出发,通过查阅国内外文献资料,初步了解了中学物理实验中存在的问题、物联网技术在教育教学中的应用,主要包括实验室建设、实验室管理、实验教学系统构建、物理实验仪器研制,确定了本课题研究的案例——中学物理电磁感应定律探究实验,并通过查阅资料了解了本实验仪器的研究,这为本次研究的方案提供了理论基础。其次,对于电磁感应定律探究实验教具的设计,从硬件电路设计和软件设计两方面展开。硬件电路设计中,主要以ESP32S微控制器为核心部件,由其控制各模块硬件芯片的运作和读取、传输数据,其他硬件模块包括信号发生器模块、功率放大模块、霍尔采样模块和电源模块等,共同配合起来,构成整个实验装置,相应地,还运用相关编程软件使用C语言进行程序设计,其程序主要包括自动联网程序、智能配网程序、TCP客户端连接和数据读取程序、ADC数据读取和发送程序等,其中还运用了TCP协议、SPI协议、IIC协议等,将该设计的程序传输给ESP32S微控制器,就能发挥芯片的强大功能,达成实验目的。最后,运用制作出的实验教具完成实验,观察实验现象,总结实验结论,阐述本次实验教具取得的阶段性结果,分析该实验的创新之处和不足之处,并将其运用于实际教学中,对学生和教师进行访谈,了解其对该实验教具的反馈和建议,由此提出今后该努力的方向,并且展望基于物联网技术的物理实验教学今后发展的方向,希望该研究对中学物理实验教学改革有所启示。
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