DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

文/祝秋瑩

DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

文/祝秋瑩

在新課改的推行下，中學(xué)物理教學(xué)也發(fā)生了極大的改變。DIS技術(shù)的引入在很大程度上改變了物理教學(xué)的教學(xué)理念和教學(xué)方式，也在很大程度上提高了學(xué)生的物理課堂效率。本文就DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究和探討。

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)的過程在整個(gè)物理課程中也占據(jù)著十分重要的地位。在此前提下，對(duì)中學(xué)物理課堂的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)應(yīng)該進(jìn)行一次有效地變革，以物理實(shí)驗(yàn)來提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力。而DIS技術(shù)在很大程度上解決了傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問題，因此在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以加大DIS技術(shù)的使用，一方面可以精準(zhǔn)地完成實(shí)驗(yàn)的演示作用，另一方面可以彌補(bǔ)學(xué)生數(shù)據(jù)處理方面的不足，同時(shí)也可以在很大程度上提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力。

1 DIS技術(shù)的特點(diǎn)及重要性

DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)又被稱為數(shù)字化信息系統(tǒng)，主要組成部分是傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等。它能夠通過精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，進(jìn)而有效保障中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的效率。DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)的主要特點(diǎn)為：能夠方便快捷的采集各種物理量信息，并通過計(jì)算機(jī)接口，將各類物理量交付計(jì)算機(jī)方面進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算處理。同時(shí)，DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)還有強(qiáng)大的函數(shù)圖像功能，能夠?qū)⑻幚砗玫膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過函數(shù)圖像展現(xiàn)給學(xué)生，大大節(jié)省了學(xué)生描點(diǎn)作圖的時(shí)間，也減少了學(xué)生個(gè)體引起的偶然誤差。因此，在目前中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，先進(jìn)的DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)能夠在一定程度上使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有一個(gè)更為準(zhǔn)確、直觀的掌握。

中學(xué)階段對(duì)于學(xué)生來說是整個(gè)學(xué)習(xí)生涯承上啟下的關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)打好物理學(xué)科的基礎(chǔ)有利于學(xué)生將來能夠更好地將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于社會(huì)。DIS技術(shù)由于能夠?qū)⑤^為抽象的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具體化，并且擁有數(shù)據(jù)分析能力和計(jì)算能力，能夠幫助學(xué)生更好地加深對(duì)物理公式和物理概念的理解，從而幫助學(xué)生打好物理基礎(chǔ)，同時(shí)還能在一定程度上提升學(xué)生的動(dòng)手能力和自主思考能力，進(jìn)而使學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力有效提高。

2 DIS技術(shù)相比于傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)

2.1 DIS技術(shù)能夠降低學(xué)生出錯(cuò)概率

傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)以及對(duì)數(shù)據(jù)的分析整理都需要學(xué)生自行去運(yùn)算，而部分運(yùn)算又相對(duì)比較麻煩，因此在物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，部分學(xué)生會(huì)算錯(cuò)，既影響了實(shí)驗(yàn)的精確度，也在一定程度上浪費(fèi)了時(shí)間，導(dǎo)致課堂效率降低。而借助先進(jìn)的DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)，學(xué)生能夠通過計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算，同時(shí)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的分析能力相比于人工也更具有準(zhǔn)確性。例如，在進(jìn)行歐姆定律的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生通過DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)，將各種實(shí)驗(yàn)器材接入計(jì)算機(jī)和傳感器，隨后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，通過改變電流和電壓得出多組數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過計(jì)算機(jī)的對(duì)比分析和對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果的運(yùn)算，就可以很容易得出電流、電壓、電阻三者的關(guān)系為I=U/R，進(jìn)而得出歐姆定律的結(jié)論：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。由此可見，在實(shí)驗(yàn)中使用DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)作為支撐，能夠有效降低學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的出錯(cuò)概率，同時(shí)DIS技術(shù)也能使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果認(rèn)識(shí)更加清晰。

2.2 DIS技術(shù)使中學(xué)物理課堂更加活躍

偉大的科學(xué)家愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師。”對(duì)于物理教學(xué)而言實(shí)驗(yàn)顯然是能夠抓住學(xué)生注意的最佳途徑。在傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式下，由于條件有限，不能保證每一堂課學(xué)生都能夠親身投入實(shí)踐。因此，在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，主要還是以教師演示為主，甚至出現(xiàn)以講代做。學(xué)生由于不能進(jìn)行有效的實(shí)際操作而對(duì)物理課堂感到枯燥，從而降低對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣。而DIS技術(shù)為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)注入了新的生機(jī)。DIS技術(shù)由于其自身的便捷性，使得教師愿意做實(shí)驗(yàn)，更愿意讓學(xué)生去動(dòng)手實(shí)踐；由于其自身的實(shí)時(shí)性，能夠形象地展示物理量的動(dòng)態(tài)變化過程；由于其自身的直觀性，省去了教師繁瑣的口頭闡述，使得學(xué)生有更多的時(shí)間和機(jī)會(huì)去質(zhì)疑、去探究。而這無一不在激發(fā)著學(xué)生對(duì)物理的興趣，從而使物理課堂氣氛變得更加活躍。例如在《牛頓第三定律》教學(xué)中，教師需要驗(yàn)證作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化，雖然一些傳統(tǒng)手段也能得到結(jié)論，但是利用DIS系統(tǒng)中的力傳感器對(duì)拉可以更便捷、直觀。DIS技術(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析可以將力F隨時(shí)間變化的圖像直觀地展示在學(xué)生面前，學(xué)生可以觀察到作用力與反作用力是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化的，還能得到這兩個(gè)力大小相等、方向相反的結(jié)論，可謂一舉多得。

3 結(jié)語

現(xiàn)階段的教育要求教師將“學(xué)生為主體”的教學(xué)理念貫徹到底，因此在教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)該注重學(xué)生的親身體驗(yàn)、實(shí)踐、參與和創(chuàng)造。物理作為一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更應(yīng)該意識(shí)到學(xué)生親身參與到實(shí)驗(yàn)中的重要性。因此，在現(xiàn)階段的物理實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，將先進(jìn)的DIS技術(shù)引入到物理實(shí)驗(yàn)中，能夠有效增加學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，提升學(xué)生的動(dòng)手能力和探究能力，同時(shí)也是對(duì)“學(xué)生為主體”教學(xué)理念的貫徹落實(shí)。現(xiàn)階段DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)還不夠成熟，還有許多細(xì)節(jié)方面有待于改進(jìn)，DIS全面應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)還需時(shí)日，DIS技術(shù)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)這一目標(biāo)的真正實(shí)現(xiàn)需要所有中學(xué)物理教育者的共同努力。

（作者單位：常州市武進(jìn)區(qū)禮嘉中學(xué)）