DIS實驗在高中物理教學中的優化應用研究

陳代全

【摘要】新課改以來，計算機技術與教學的結合成為21世紀教育發展的新方向，數字化實驗正是二者結合的產物，不僅繼承了傳統教學模式的優點，還有利于培養學生的創造性和實踐能力。當然，DIS實驗在實踐過程中也存在著一些問題，如忽視了對學生誤差分析能力的培養。本文將立足于DIS實驗的特征、優缺點，對其在高中物理教學中的優化應用進行分析。

【關鍵詞】DIS實驗 優化整合 仿真實驗

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

一、DIS實驗的內涵與優缺點

1.DIS實驗的內涵

（1）仿真實驗

仿真實驗是DIS實驗的重要表現方式，是通過一定的系統軟件來仿真一些物理學實驗，一般情況下，我們所能想象到的物理學實驗都可以通過軟件進行仿真實驗。例如，仿真系統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，可以通過軟件的設置來仿真太陽系的運動、人造衛星的軌道運轉。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上進行仿真實驗，同時獲取數據，通過對畫面的觀察、數據的分析，幫助學生建立物理學模型，找出物理規律。

（2）展示宏觀的、微觀的物理現象

數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象，以虛擬再現的方式展現在學生面前，突破物理現象的時空限制。因為DIS實驗是受電腦控制的，我們還可以將實驗進行動態的處理，用慢鏡頭表現一些實驗現象，讓實驗更便于觀察，也可以將一些不容易體會到的物理現象放大、加快處理，讓學生從感性上來感受一些物理現象。

（3）數據的自動采集

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

2.DIS實驗的優缺點

首先DIS實驗擁有多樣化的數據采集方法，強大的數據采集器能夠將實驗全過程的物理量的變化都記錄下來。對這些采集到的數據不僅能夠進行簡單的處理，還能夠進行智能化的數據處理，如數據擬合功能等，準確揭示數據之間的關系，幫助學生尋找實驗中的物理規律。在DIS實驗中，很多物理現象都能做到可視化，如電容充電，即使是一些細微的變化，也能夠通過傳感器的持續記錄，實現數據的連續性，物理現象的可視化。這種高科技化的數據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據，為實驗增加了更多的靈活性。高效的數據分析為學生爭取了更多的時間進行深入的探究，傳統的數據處理需要手動進行，需要耗費大量的時間進行數據的計算和處理，課堂時間本來就很有限，DIS實驗通過高效的數據處理軟件將學生數據處理的時間節約了下來，為他們后續的探究、綜合能力的提高爭取了時間。

當然，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。生活中的物理現象都是在復雜的環境中發生的，受各種力、各種環境因素的影響，而DIS實驗都是建立在理想化的狀態下，再加上數據采集形成的圖線有時太過完美，顯得不真實，學生理解起來反而更困難。這樣不僅不利于學生更好地掌握物理知識，還降低了實驗揭示科學的能力。此外，DIS實驗都是通過設置好的程序進行，避免了傳統實驗的很多麻煩，使得學生長期缺乏數據處理的訓練、誤差分析能力的訓練，學生的動手能力、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中的優化應用

1.通過DIS實現高中物理課堂的多樣化

DIS實驗因為其可設置性可以應用于物理課堂的探究教學，學生在學習的過程中根據自己所遇到的疑惑提出問題，老師根據學生所提出的問題與學生一起設計實驗，然后通過計算機進行DIS仿真實驗，學生來觀察實驗現象，根據傳感器記錄處理的數據進行分析，最后得到問題的解答。這樣的探究方式避免了傳統探究學習程序化的弊端，學生問題的多樣化決定了實驗設計的多樣化，設計的多樣化決定了實驗表現形式的多樣化。我們可以通過設置將這些多種多樣的形式表現出來，讓學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，只要學生有疑問就可以設計實驗進行談及，保證了課堂探究的多樣化。

2.實現針對性教學

在使用DIS實驗時，必須要考慮其與傳統實驗的連接，不能讓高科技變成作秀，我們要想好為什么要用它，有什么樣的教學目標，針對這些教學目標該如何使用，必要時可以將傳統實驗與DIS實驗相整合。例如在進行單擺實驗時，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的誤差。但是，如果都通過高科技來完成，學生的能力鍛煉就不充分，重力加速度的計算部分可以讓學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，讓學生對單擺測量重力加速度有一個切身的感受。傳統教學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來給學生講解，信息實驗系統就能很好地解決這個問題。DIS實驗能夠針對教學的內容將一些電場、力等看不見的概念展示出來，也能夠將天體運行等太過宏觀的運動現象虛擬縮小到屏幕中，讓學生有一個直觀的感受，為學生創設良好的教學情景。

3.通過DIS實驗改變學生的學習方式

DIS實驗是與構建主義學習方式相聯系的，能夠充分發揮學生主體認知的作用，教師則作為學生學習的構建者與促進者，通過DIS實驗，我們可以讓學生自己去發現自己去思考，而不是單單通過灌輸的方式進行教學。學生在上課之前進行預習，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，設計實驗尋找答案驗證觀點。這不僅是與新課程標準的要求是一致的，還能培養學生的科學素養，DIS實驗中，學生可以自己設計自己選材，更符合青少年好奇好動的心理特征，將教學要求與學生自身的特點完美結合。

參考文獻：

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

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