DIS實驗在高中物理教學(xué)中的優(yōu)化應(yīng)用研究

陳代全

【摘要】新課改以來，計算機(jī)技術(shù)與教學(xué)的結(jié)合成為21世紀(jì)教育發(fā)展的新方向，數(shù)字化實驗正是二者結(jié)合的產(chǎn)物，不僅繼承了傳統(tǒng)教學(xué)模式的優(yōu)點，還有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性和實踐能力。當(dāng)然，DIS實驗在實踐過程中也存在著一些問題，如忽視了對學(xué)生誤差分析能力的培養(yǎng)。本文將立足于DIS實驗的特征、優(yōu)缺點，對其在高中物理教學(xué)中的優(yōu)化應(yīng)用進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】DIS實驗 優(yōu)化整合 仿真實驗

【中圖分類號】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）09-0184-01

一、DIS實驗的內(nèi)涵與優(yōu)缺點

1.DIS實驗的內(nèi)涵

（1）仿真實驗

仿真實驗是DIS實驗的重要表現(xiàn)方式，是通過一定的系統(tǒng)軟件來仿真一些物理學(xué)實驗，一般情況下，我們所能想象到的物理學(xué)實驗都可以通過軟件進(jìn)行仿真實驗。例如，仿真系統(tǒng)軟件可以為我們提供重力場、電場、磁場等多種多樣的實驗環(huán)境，也可以提供彈簧、滑動電阻等多種模擬實驗器具，可以通過軟件的設(shè)置來仿真太陽系的運動、人造衛(wèi)星的軌道運轉(zhuǎn)。無論是看不見的電場、磁場的世界還是宏觀的天體世界，我們都可以在計算機(jī)上進(jìn)行仿真實驗，同時獲取數(shù)據(jù)，通過對畫面的觀察、數(shù)據(jù)的分析，幫助學(xué)生建立物理學(xué)模型，找出物理規(guī)律。

（2）展示宏觀的、微觀的物理現(xiàn)象

數(shù)字化實驗還可以通過多媒體的手段將一些肉眼無法觀察的現(xiàn)象，以虛擬再現(xiàn)的方式展現(xiàn)在學(xué)生面前，突破物理現(xiàn)象的時空限制。因為DIS實驗是受電腦控制的，我們還可以將實驗進(jìn)行動態(tài)的處理，用慢鏡頭表現(xiàn)一些實驗現(xiàn)象，讓實驗更便于觀察，也可以將一些不容易體會到的物理現(xiàn)象放大、加快處理，讓學(xué)生從感性上來感受一些物理現(xiàn)象。

（3）數(shù)據(jù)的自動采集

在傳統(tǒng)的實驗中，數(shù)據(jù)都是需要借助儀器進(jìn)行一遍遍的測量、觀察得出的，DIS實驗中，我們可以借助傳感器將一些信號轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能夠識別的數(shù)字，例如溫度、光的強(qiáng)度等都可以轉(zhuǎn)換成數(shù)字。再通過軟件將這些數(shù)字進(jìn)行計算分析，這樣在實驗的同時我們就能快速獲得實驗結(jié)果，還能在第一時間形成圖表，便于學(xué)生思考分析，判斷實驗誤差等。

2.DIS實驗的優(yōu)缺點

首先DIS實驗擁有多樣化的數(shù)據(jù)采集方法，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集器能夠?qū)嶒炄^程的物理量的變化都記錄下來。對這些采集到的數(shù)據(jù)不僅能夠進(jìn)行簡單的處理，還能夠進(jìn)行智能化的數(shù)據(jù)處理，如數(shù)據(jù)擬合功能等，準(zhǔn)確揭示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，幫助學(xué)生尋找實驗中的物理規(guī)律。在DIS實驗中，很多物理現(xiàn)象都能做到可視化，如電容充電，即使是一些細(xì)微的變化，也能夠通過傳感器的持續(xù)記錄，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)性，物理現(xiàn)象的可視化。這種高科技化的數(shù)據(jù)采集能夠滿足不同實驗的需求，在需要手動控制的時候也可以手動采集數(shù)據(jù)，為實驗增加了更多的靈活性。高效的數(shù)據(jù)分析為學(xué)生爭取了更多的時間進(jìn)行深入的探究，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理需要手動進(jìn)行，需要耗費大量的時間進(jìn)行數(shù)據(jù)的計算和處理，課堂時間本來就很有限，DIS實驗通過高效的數(shù)據(jù)處理軟件將學(xué)生數(shù)據(jù)處理的時間節(jié)約了下來，為他們后續(xù)的探究、綜合能力的提高爭取了時間。

當(dāng)然，DIS實驗也不是完美的，也有很多缺陷，避開硬件缺陷不談，其實驗自身就有很多問題。生活中的物理現(xiàn)象都是在復(fù)雜的環(huán)境中發(fā)生的，受各種力、各種環(huán)境因素的影響，而DIS實驗都是建立在理想化的狀態(tài)下，再加上數(shù)據(jù)采集形成的圖線有時太過完美，顯得不真實，學(xué)生理解起來反而更困難。這樣不僅不利于學(xué)生更好地掌握物理知識，還降低了實驗揭示科學(xué)的能力。此外，DIS實驗都是通過設(shè)置好的程序進(jìn)行，避免了傳統(tǒng)實驗的很多麻煩，使得學(xué)生長期缺乏數(shù)據(jù)處理的訓(xùn)練、誤差分析能力的訓(xùn)練，學(xué)生的動手能力、儀表的使用能力等都受到了很大的影響。

二、DIS實驗在高中物理教學(xué)中的優(yōu)化應(yīng)用

1.通過DIS實現(xiàn)高中物理課堂的多樣化

DIS實驗因為其可設(shè)置性可以應(yīng)用于物理課堂的探究教學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中根據(jù)自己所遇到的疑惑提出問題，老師根據(jù)學(xué)生所提出的問題與學(xué)生一起設(shè)計實驗，然后通過計算機(jī)進(jìn)行DIS仿真實驗，學(xué)生來觀察實驗現(xiàn)象，根據(jù)傳感器記錄處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后得到問題的解答。這樣的探究方式避免了傳統(tǒng)探究學(xué)習(xí)程序化的弊端，學(xué)生問題的多樣化決定了實驗設(shè)計的多樣化，設(shè)計的多樣化決定了實驗表現(xiàn)形式的多樣化。我們可以通過設(shè)置將這些多種多樣的形式表現(xiàn)出來，讓學(xué)生在不同的情景下看問題，這樣不受儀器靈敏度的影響也不受實驗難度的影響，只要學(xué)生有疑問就可以設(shè)計實驗進(jìn)行談及，保證了課堂探究的多樣化。

2.實現(xiàn)針對性教學(xué)

在使用DIS實驗時，必須要考慮其與傳統(tǒng)實驗的連接，不能讓高科技變成作秀，我們要想好為什么要用它，有什么樣的教學(xué)目標(biāo)，針對這些教學(xué)目標(biāo)該如何使用，必要時可以將傳統(tǒng)實驗與DIS實驗相整合。例如在進(jìn)行單擺實驗時，通過DIS實驗可以避免變成圓錐擺，通過傳感器測量周期也可以避免讀數(shù)的誤差。但是，如果都通過高科技來完成，學(xué)生的能力鍛煉就不充分，重力加速度的計算部分可以讓學(xué)生通過獨立計算來完成，通過改變擺長測量不同的重力加速度值，讓學(xué)生對單擺測量重力加速度有一個切身的感受。傳統(tǒng)教學(xué)中在遇到無法展示的問題時，老師只能通過語言的解釋和公式的推導(dǎo)來給學(xué)生講解，信息實驗系統(tǒng)就能很好地解決這個問題。DIS實驗?zāi)軌蜥槍虒W(xué)的內(nèi)容將一些電場、力等看不見的概念展示出來，也能夠?qū)⑻祗w運行等太過宏觀的運動現(xiàn)象虛擬縮小到屏幕中，讓學(xué)生有一個直觀的感受，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)情景。

3.通過DIS實驗改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式

DIS實驗是與構(gòu)建主義學(xué)習(xí)方式相聯(lián)系的，能夠充分發(fā)揮學(xué)生主體認(rèn)知的作用，教師則作為學(xué)生學(xué)習(xí)的構(gòu)建者與促進(jìn)者，通過DIS實驗，我們可以讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)自己去思考，而不是單單通過灌輸?shù)姆绞竭M(jìn)行教學(xué)。學(xué)生在上課之前進(jìn)行預(yù)習(xí)，查閱大量的資料，找出有疑問的地方，課堂上可以多人一組，共同探究，設(shè)計實驗尋找答案驗證觀點。這不僅是與新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求是一致的，還能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，DIS實驗中，學(xué)生可以自己設(shè)計自己選材，更符合青少年好奇好動的心理特征，將教學(xué)要求與學(xué)生自身的特點完美結(jié)合。

參考文獻(xiàn)：

[1]禚彥.DIS實驗在高中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國教育技術(shù)裝備.2011（01）

[2]顧培林.DIS實驗在高中物理教學(xué)中的優(yōu)化應(yīng)用及有效性探究[碩士學(xué)位論文].上海師范大學(xué).2012（05）