DIS系統輔助實驗教學培養物理核心素養

摘要：高中物理有許多都是01S實驗，必須借助DIS實驗系統完成，否則學生的物理核心素養將難以有效提升。但DIS只是傳統實驗方法的重要補充，起著輔助的作用。在教學實踐中要將兩者更好的融合在一起，發揮各自獨特的作用，這樣才能真正從各方面提高學生的物理核心素養。

關鍵詞：DIS系統 物理實驗 核心素養 使用誤區

一、變定性為定量，培養科學思維

教學案例1.平行板電容器的電容

原有實驗：人民教育出版社高中教材《物理選修3-1》第30頁介紹的實驗方案

存在問題：實驗只能定性得出平行板電容C與兩板正對面積S和板間距離d的關系，實際是不能得出教材上的有關電容關系式的，學生只能被動硬記了。

DIS實驗：可以將兩極板接入微電壓傳感器上，這樣可以準確測出兩極板間的電壓值。將電容器放在直線位移傳感器上，這樣就可以精確測出電壓變化量以及兩極板的移動情況。通過計算機可以實時的反映S，d與電壓U之間的變化情況，這是運用傳統實驗工具所無法達到的效果。通過DIS實驗系統學生有機會深層次的進入實驗，而不是只聽老師給結論。培養了學生實事求是，不迷信權威，通過自己親自實驗從而得出正確結論，養成一個科學的責任與態度。

教學案例2.探究通電導線受力的因素

原有實驗：人民教育出版社高中教材《物理選修3-1》第83至84頁存在問題：

（1）-根導線受力較小，且磁體磁性不夠強，實驗現象不明顯。

（2）只能定性知道兩次導線受力是大了還是小了，并不能定量得出F=ILB這個公式。傳統實驗優化：

1_用兩塊長方形強磁替代原有的蹄形磁鐵。

2.將一根導線換成繞有多匝導線的線圈。

由于電流表靈敏度較低，電流變化不能精準測量。導體的受力究竟多大，這些傳統實驗手段根本無法得知。 DIS實驗： 1_將多匝導線圈豎直掛在力傳感器下方，現在力傳感器的示數就是線圈的重力，我們可以將這一基數去除，則在實驗過程中力傳感器的讀數就是線圈受到的安培力。

2.將微電路傳感器接入電路中，則可精準測出電路電流。

DIS實驗系統可以定量的得出F=ILB這一表達式。

這樣的案例還有很多，如“向心力”演示實驗，最大靜摩擦力與滑動摩擦力的測量實驗， “受迫振動”演示實驗等。這些實驗用傳統實驗工具無法精準測量，電能生磁，磁也能生電，通電導體在磁場中還能受到力的作用。這些物理現象真的很神奇，可是由于實驗器材限制，很長時間學生只能接受老師的理論灌輸，而無法親自實驗，學生有質疑也沒有條件去驗證，物理核心素養的培養也就形同虛設了。DIS系統為學生提供了平臺，使學生能夠親自體驗科學的神奇，形成物理觀念，養成用物理學視角去描述自然現象的習慣，從定性和定量兩個方面進行科學推理，培養學生的科學思維能力。

二、變復雜為簡單，培養科學探究能力

教學案例3.“閉合電路外電阻與其所消耗功率關系”實驗

原有實驗：首先畫一個表格包括電流，路端電阻，路端電壓，路端功率。多次實驗測出多組數據填入表格中。其次再根據表中數據畫出P-R圖像。

存在問題：

主要是實驗過程太繁雜，費時耗力，還容易算錯，電表儀器的穩定性也不能保證，往往花很長時間也不能成功。

DIS實驗：我們用微電流傳感器替代電流表，用微電壓傳感器替代電壓表，這樣測量結果將更加精確。再將它們接入計算機中，這樣可在屏幕中自動得到閉合電路外電阻與其所消耗功率關系圖，簡單可靠。

像這類復雜實驗過去一般不會做，而恰恰是數據多的實驗更能培養學生收集信息，分析信息和解釋實驗探究結果的能力，也能在實驗過程中培養學生合作與交流的能力，更有助于提升學生的科學探究能力，這也是DIS系統帶給我們的便利。

DIS實驗系統給學生更多實驗的機會，但是往往忽略了學生的動手能力和數據計算能力。所以作為中學物理教師，我們既要看到DIS實驗系統的優點但也千萬不能過分依賴它。

三、注重計算能力

教學案例4.測物體運動的瞬時速度實驗

原有實驗：人民教育出版社高中教材《物理必修1》第20至21頁介紹了利用打點計時器測瞬時速度。這樣的實驗即使我通過紙帶自己獨立算出瞬時速度也花費不了太長時間，更重要的是高考試題中往往考察的還是學生的數據處理能力和計算能力。如果學生平時沒有經常鍛煉，考試肯定不行。有經驗的老師都知道，在高一剛學勻加速直線運動時，能把瞬時速度和物體加速度計算正確的都是成績好的學生，可見計算能力是需要培養的，而DIS實驗系統卻滿足不了這方面要求。還有作圖題，在DIS系統中圖像也是自動生成提供給學生的，學生根本不能親自動手畫圖，這在考試中也會吃虧。

本文通過幾個教學案例一方面展示了DIS實驗系統確實給我們的物理教學帶來了極大的方便，我感覺作為一名中學物理教師，我們一定要跟上技術潮流，享受高科技給我們帶來的便利。另一方面在使用DIS實驗系統時也不能陷入誤區，認為其無所不能可以完全替代傳統實驗。在教學實踐中要各取所長，這樣才能真正提升學生的物理核心素養。

參考文獻

[1]孔秋艷：同實驗異演示——優化物理課堂演示實驗教學《教學儀器與實驗》（京），2015.5.6-10

[2]黃國龍：物理教學中培養學生創新技法探索《物理通報》（保定），2015.7.9～13， 17