物理实验是探索和开拓新认知、新科技领域的有力工具，而实验理念、方法、操作及数据处理能够有效提升学生物理学科素养，是培养学生严谨的科学态度、实事求是的科学精神以及拓宽学生科学思维的重要渠道
［1］。随着科技的迅速发展，数字化实验进入物理实验课堂，以朗威、NB、Phyphox和Working Model为代表的数字化实验进入课堂，在演示实验、探究性实验和模拟实验中均可以发挥积极的作用，极大提高了物理实验的直观性、趣味性和针对性。数字化实验走进物理课堂是社会所需，也是教学所求，同时面临一线教学的现实困难，为此笔者从物理实验中的“变”与“不变”来探讨数字化实验与传统实验的底层逻辑，最后从实验融合的“可能”与“可成”两方面来剖析实验教学的未来走向。
1 数字化实验的“之需”与“之难”
1.1 数字化实验“之需”
（1） 政策之需。陕西省教育厅办公室发布《关于做好2023年普通高中学业水平考试理化生实验操作考试工作的通知》（陕教基二办〔2022〕23号）文件，要求2023年高中实验操作考试将继续开展数字化实验操作考试试点，各市（区）试点县（区）不得少于本辖区县区总数的50%。《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称课程标准）明确提出，利用信息技术，引导学生理解学科的本质，整体认识自然界，形成科学思维的习惯，增强科学探究能力和解决实际问题的能力，建议有条件的学校建设数字化实验室或引进教师演示用的数字化实验系统。无论是考试需要，还是课程标准，都强调数字化实验是政策需求，也是社会诉求。
（2） 教学之需。数字化实验是物理实验教学的重中之重，NB和Phyphox以及Working Model软件扮演关键角色。在常规实验面临现象不明显、数据测量比较困难、动态分析不精确等问题时，迫切需要数字化实验来填充这一缺陷。数字化实验可使实验现象可视化、动态过程暂态化、数据测量定量化、结果分析智能化以及实验操作便捷化。数字化实验需要在教学中进行实践，实际教学需要对数字化实验进行完善和创新。
1.2 数字化实验“之难”
（1） 难在定位。教师都认识到数字化实验亟须进入教学，走进课堂，但如何定位数字化实验？是在第二课堂开展还是在辅助课堂开展？是否必须在教学中使用数字化方式进行实验教学？该如何衡量数字化实验水平？数字化实验是否是学生实验的备用选项？同样的实验对学生素养提升的差异有多大？很显然，这些未解决的问题导致10年来数字化实验进程缓慢。
（2） 难在抉择。数字化实验的教学时间该怎样分配？传统实验与数字化实验都能做的实验，该采用哪种方式？是选择传统实验的扎实过程呈现，还是选择精准的数字化实验？学生或许更有发言权。许多学校的实验设备并非同一厂家同一型号，教师在数字化实验交流方面的障碍就会变多，面对这一困境又该怎样解决？
（3） 难在思想畏惧。数字化实验对大多数教师来说相对较新，尤其是农村学校普及性并不高，有的教师躲在公办体制内，对新鲜实验缺乏探究意识和探究能力，怕这怕那，最终淹没在“怕”的海洋里。其实，数字化实验本身不难，难在教师心里畏惧。
2 实验中的“变”与“不变”
数字化实验为传统实验带来了契机，也迎来了挑战，数字化实验融入课堂哪些是“变”的，哪些将保持“不变”，需要辩证看待，笔者有幸聆听了贝鸿特级教师的“非常规实验的创新”讲座，参观了西安85中实验创新团队的创新成果，剖析了何武刚老师Phyphox的案例开发，与陕西师范大学张红洋教授进行了深入交流，过程中思想的交汇与思维的碰撞，实现了对实验教学的“冷思考”，可尝试从实验教学的深层逻辑看待实验中的“变”与“不变”。
2.1 实验中的“变”
实验的载体和工具发生了变化，更多的智能化实验“变”到我们面前，实验中的选择多了，实验过程中可融入自动生成数据模式。如手机嵌入的传感器可让物理实验时时发生，学生不但可以做指定实验，也可做新实验；学生的创新思想实践起来更加便捷，实验中的异空错位交流可让教师与专家、教师与学生的想法碰撞更及时，尤其是手机端的物理实验可从课堂延伸到课外，打破实验的场地限制。传统实验有了数字化实验的二次验证，误差分析就变得简单不少。例如，在力的平行四边形定则中，传统实验用弹簧来完成，弹簧本身就存在系统误差，即使我们不断改善实验精度，学生得到的规律依然不能满足学生的认知，实验结果与理论结果相差较大，教师讲解实验误差时就显得牵强突兀，在课余时间利用数字化实验进行实际操作，得出的结论符合实验误差要求，数字化实验让物理课堂变得更有信度，让实验结论与理论结论的吻合变得更真实。
2.2 实验中的“不变”
戴同德教授在面向未来教育的不变因子中提出：不同分数层学生的学习问题及经验有共同点，都把心态放在了第一位，学生的智商和学习方法不再是重要的学习差异，而优良的学习习惯和卓越的学习品质将变得尤为关键
［2］。学习习惯与学习品质的培养都需要教师为学生创设更多的真实情境，可将生活中的情境搬到课堂上让学生进行体验。从培养物理学科核心素养方面来看：“力的平行四边形定则”中的传统实验与数字化实验，都能培养学生观察实验现象、发现并提出物理问题的能力，并能对实验结果做出初步的假设；能根据已有实验方案，使用弹簧、测力计等器材采集数据，通过图形分析寻找规律，形成初步的结论；能与猜想进行比较，撰写有一定要求的实验报告，在报告中呈现对实验数据的分析过程；能够培养学生交流能力、提问能力、猜想假设能力和利用图像进行分析论证的能力。在探究“力的平行四边形定则”的两类实验中，都是让学生经历“观察—猜想—分析—质疑—解释（数字化实验）—交流—应用”等一系列动手与动脑活动，帮助学生构建一种思想（多个力的效果可以用一个力来替代），探究一个物理法则（合力与分析矢量都符合的平行四边形定则），得出一个矢量定则（矢量的合成都符合“平行四边形定则”），解决一个实际问题（用平行四边形解决一个实际问题），帮助学生形成解决问题的思维特点，从这方面来看确实是“不变”的。笔者在参加陕西省实验教师培训时，与西安著名实验教师多次进行了实验不变因素的讨论，亲身体验传统实验与数字化实验的区别。
无论是物理概念课教学还是规律课教学，总能找出实验与实践的影子，不变的是实验起到的情境作用毋庸置疑和不可替代，对学生的科学思维与科学探究能力提升比较明显，把学生的抽象认知直接变为直观感受，不变的是激发学生的学习兴趣，提高学生的动手实践能力，但进一步延伸就是按需使用，让实验“载体”为学生“主体”服务，不能要求学生“主体”去适应实验“载体”，从教学的理念上就要坚信：实验为学生的发展服务、为学生的成才铺路。
3 数字化实验与传统实验融合的“可能”与“可成”
在教育数字化的大背景下，数字化实验与传统实验相互融合是必然趋势，两种实验的融合需要一线教师去实践探索，如在向心加速度的实验课堂中，可充分汲取传统实验与数字化实验的双重优点，完美地把传统实验与数字化实验结合起来，直观又精确可行，让大家看到融合的“可能”。又如在自制电压表并焊接电路的实验中，可生成形形色色的有趣器材，不但实验材料的集成性高，而且精准度非常高，可让学生近距离感受融合之路的多种多样。融合发展的可能也源于学生认知的需求，从传统实验的不完全定量与误差稍大，到现在数字化实验的定量实验，能破解学生对误差的认识。融合发展能够有效回应教育数字化下的未来教育，兼容新技术对教育的冲击与影响，又体现出数字技术对实验教学的辅助作用，让实验教学的教学效果最大化。在融合数字化实验与传统实验的过程中，在课堂上要创新实验精做，在第二课堂要用完整的课时多做，在家庭及社会中可以用手机Phyphox细做，在时间上保障实验可以完成。
数字化实验与传统实验的融合也应听听学生的建议与意见，可以利用问卷问出学生对每一个实验的需求，为学生量身定做融合性实验。不同型号不同厂家的数字化实验器材会有不同的融合方式，厂家品牌不同，但原理相同，只是呈现方式以及操作程序不同，其中操作属于技术问题，可以通过反复练习来熟练掌握，而技术要以育人为前提，社会发展的多元沟通能打破地域限制，让技术小白与技术大咖能够便捷交流，有效解决融合的技术难题，让融合变得“可成”。除此之外，数字化实验的培训增多，让数字化实验与传统实验不断碰撞融合，能够有效提高教师的数字化实验意识，培训中的融合案例分享能够触发教师的深度思考，让融合的“可成”变得实际。
4 结语
物理教学中数字化实验与传统实验的融合关键在于教师的智慧，在于“笨鸟肯飞”的动力，在于是否有原动力去创新。教师可以从解决学生点滴疑惑开始，静下心来，潜心钻研，提升教学技能。作为一名物理教师，处在实验教学融合的新机遇下，应抓住数字化物理实验这一手段，把动手实验与融合创新呈现给学生，服务于教学。
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