基于DISLab的高中物理實驗教學實踐思考

王先府

數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）應用傳感器和數(shù)據(jù)采集器自動獲取和輸入實驗數(shù)據(jù)，并使用計算機對實驗數(shù)據(jù)進行處理，從而得到準確的實驗數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)結(jié)果，大大提高了物理實驗課堂的效率。如果我們能將DIS與高中物理實驗結(jié)合起來，想必高中物理實驗課堂的效率會提高很多，而且會在一定程度上給師生帶來更多分析，討論實驗數(shù)據(jù)結(jié)果的時間。

一、DISLab應用于高中物理實驗的數(shù)據(jù)準確

數(shù)字化實驗室是傳統(tǒng)實驗室與現(xiàn)代計算機技術等相關信息加工處理技術的有機結(jié)合，將其應用到高中物理實驗會帶來意想不到的好處。物理實驗易變而且內(nèi)容復雜，準確地完成實驗需要很長時間，甚至因為某些數(shù)據(jù)要求過于精密，有些實驗單憑人為控制是很難完成的，那么這時候采用DIS便可以很容易地控制數(shù)據(jù)，從而得出準確的結(jié)果。而且大部分的物理實驗需要我們采用圖像來解決，數(shù)據(jù)兩組數(shù)據(jù)差值過小時，人工作圖時兩點容易擠在一起，難以區(qū)分，而采用信息化系統(tǒng)進行作圖對于差值很小的數(shù)據(jù)也能準確地在圖像描點，從而使得實驗數(shù)據(jù)更加準確。例如運動傳感器，可用來測量物體直線運動的速度與加速度，但如果物體采用曲線運動便很難測出，若此時采用數(shù)字化信息系統(tǒng)就能測出最終數(shù)據(jù)。再例如電螺線管中的磁場特性實驗中，為研究連接在電路中不同長度對磁場的影響，我們需要磁傳感器向線罔外方向每次移動0.5cm，而如果我們?nèi)藶椴僮骱茈y控制移動長度的精確度，但是在DIS很容易控制。再例如研究簡諧運動和阻尼振動時，傳統(tǒng)實驗中由于小球運動較快，實驗數(shù)據(jù)難以采集，致使學生很難準確地完成實驗，而傳感器能準確，快速，精確地采集實驗信息，而且還可以采用數(shù)字化對實驗數(shù)據(jù)進行圖像處理，為師生研究實驗現(xiàn)象，分析實現(xiàn)結(jié)論提供數(shù)據(jù)基礎。

二、DISLab應用于高中物理實驗的時間控制

高中面臨的是事關重大的高考，師生都不敢有一絲馬虎，所以此時時間格外珍貴，不能被浪費一分一秒。但是物理實驗是必須要進行的，而且傳統(tǒng)的物理實驗課堂總是占用大量的時間，實驗結(jié)果也差強人意，此時提高物理實驗課堂的效率，節(jié)省其占用時間似乎成了首要任務。當然，完成這個任務也很容易，數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）便可以幫助我們解決。DIS遵循科學性的原則，通過計算機的快速處理得到實驗的結(jié)果，提高了教學效率，能幫助學生快速，準確地完成物理實驗，使學生可以有更多的時間用于自主探究活動，改變傳統(tǒng)的效率低下的教學模式。例如，當復習完《穩(wěn)恒電流》一章時，教師通常會將所有的常見電學元件的電學特性綜合到一起進行分析，傳統(tǒng)的實驗中，教師采用器材進行課堂演示，想要把所有的元件分析完需要占用幾節(jié)課時間，然而采用數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）來進行電路元件的分析，可以節(jié)省很多時間。我們可以在一節(jié)課時間內(nèi)完成電阻的伏安特性、電感的特性、電容對直流和交流電的影響、電容器的允放電實驗，在采用數(shù)字化信息系統(tǒng)進行的實驗中，我們可以用計算機將電路很快連接好，并能準確地收集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，從而得出實驗結(jié)論，完成實驗。如果教師能更好地指導學生，想必這一節(jié)課可以做更多的實驗。再例如進行牛頓第二定律實驗加速度的實驗中，我們可以將實驗器材整理好，實驗開始后我們可以采用數(shù)據(jù)處理軟件來進行數(shù)據(jù)的記錄與處理，可以節(jié)省大量復雜數(shù)據(jù)處理的時間，并且能提高實驗結(jié)果的準確度。

三、DISLab應用于高中物理實驗的優(yōu)化改進

隨著新課程的改革及數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）的推廣，想必中國高中實驗教學已經(jīng)在DIS的幫助下進行了華麗的蛻變。然而結(jié)果并非如此，在中國大部分地區(qū)，數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）還未得到普及。究其原因，是DIS設備價格過高，學校沒有足夠的經(jīng)費來安裝，再者，學校擔心學生在使用過程中會破壞實驗儀器，所以就算某些學校擁有這些器材，也不敢放心讓學生使用。以上原因致使DIS未得到普及。DISLab價格昂貴，為了能讓更多的學生了解傳感器在物理實驗中的運用，我們可以嘗試設計簡化的基于傳感器的實驗儀器。這些低價格實驗儀器的創(chuàng)作還需要每一位創(chuàng)造工作者的努力。

就算將數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）普及完成，也很難完成物理實驗教學目標。只因教師還沒有足夠的實力將物理課本實驗與DIS很好地結(jié)合，雖然有高科技的裝備，但是教師的教授方法還是幾乎沒有改變，教師只是簡單的將物理實驗與高科技的實驗處理設備進行關聯(lián)，并沒有達到我們所期待的效果?？梢哉f教師只是生搬硬套地將課本實驗遷移到采用DIS進行的實驗中，并沒有根據(jù)學生學習的實際情況進行改善。那么針對此類問題，我們需要每一位高中物理教師的努力。

數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）所帶來的益處是我們以往所不敢想象的，雖然在應用過程中會存在一系列問題，但傳統(tǒng)實驗模式與數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）物理實驗教學是遠遠不能相比的。只要教師能好好設計物理實驗，采用適合的方法，并認真指導學生正確使用儀器，高中物理實驗就能在師生共同協(xié)作下出色地完成。教師應該在以后的實驗教學過程中多多積累采用DIS教學的經(jīng)驗，為以后的實驗教學奠定基礎。