利用DIS實驗提高高中生物理實驗素養的研究

陳銀

摘 要：信息化時代背景下，教育改革深入，實現信息技術與課程的整合是新課程改革綱要中提出的要求，在這一指示下，高中物理實驗也在不斷地完善創新，傳統的實驗手段已經不能滿足學生的實際需求和教學改革要求。而DIS實驗，提高了高中物理實驗的教學質量，優化了物理教學，對高中物理實驗教學有著積極的作用，本文主要探索DIS實驗如何提高高中生物理實驗素養。

關鍵詞：DIS實驗;高中;物理素養;優化;提高

一、 DIS實驗

DIS實驗系統是由各種傳感器、數據采集系統、計算機、系統軟件構成，DIS（Digital Information System），也就是數字化信息系統實驗，一種現代化教學技術。其中傳感器包括了常用的有力、位移、溫度、光、壓強、電壓等等物理傳感器。數據的采集與計算機以串行的方式通信，采用四路并行輸入，同時可以接插四種傳感器。其主要的功能，可以利用系統提供的多種類型的傳感器以及多通道的數據采集器，來實現對實驗過程的各類物理量信息進行采集，再通過計算機接口技術，把其采集到的各類物理信息傳輸到計算機進行多元化的分析處理。相比較傳統的物理實驗，DIS實驗測量的數據更加精準，數據處理的速度更加快速，可以有效地提高教學效率，提升物理實驗成果，為物理的實驗教學提供更多的新手段、新方法。

二、 DIS實驗在高中物理實驗中的應用

物理實驗教學是高中物理學科中非常重要的一部分，關系著學生對高中物理中知識點的掌握和理解，可以有效地激發學生的學習興趣，以及學生的求知欲。因為實驗的直觀生動，演示實驗對學生有很大的吸引力，提高學生對物理學科的學習興趣，提高學生的動手能力。物理實驗還可以訓練學生解決問題的科學方法，培養學生的創新能力、科學素養，幫助學生掌握物理知識，提高物理學習的質量。

（一） DIS實驗在高中物理實驗中應用

把DIS實驗應用到高中物理實驗教學中，其中的理論基礎包括了：行為主義學習理論，采集獲取數據，利用計算機儲存處理數據，并快速地實現計算，更好地解釋物理規律。認知主義學習理論，在實驗過程中，有助于引導學生主動思考，主動去發現知識，建立學科的知識體系。人本主義學習理論，以人為本，從學生的實際需求出發，滿足學生學習要求。信息加工理論，DIS實驗不僅會考慮對學生形成有效的刺激，還會關注學生的新舊知識的結合，減少了學生的機械記憶，引發學生主動思考。

例如在進行摩擦力實驗：教師設計教學計劃，通過教學情景引入教學內容，在進行摩擦力試驗時，傳統的教學方法是觀察木塊從不動到運動的過程中彈簧秤的示數變化，在傳統的實驗中，數據變化不易觀察精準。而采用DIS實驗，利用力的傳感器，讓其得到的數據更加精準，更能直觀地顯示出摩擦力。如下圖。

DIS實驗摩擦力圖

超重與失重實驗：傳統的實驗會導致實驗過程不清晰，實踐時間短，不能在實驗過程中捕捉到所要描述的信息。而且學習超重和失重，因為學生實際生活的感性認識，導致對其有一定錯誤的觀念，比如會把超重理解為重力變大。而采用DIS實驗，首先要讓學生了解超重與失重的概念，然后進行實驗設計。實驗目的：通過超重失重現象，探究其產生的原因。實驗所需器材就有DIS拉力傳感器、數據采集器、不同質量的鉤碼以及專用軟件和連接線。實驗的過程：（1）完成接線，對DIS拉力傳感器進行調零，避免實驗后續出現誤差。（2）進行實驗的猜想，對“F-t”圖線的形狀進行探討猜測。（3）鉤碼懸掛在拉力的側鉤上，手握傳感器沿垂直于地面的方向進行：加速下降、加速上升、暫停幾秒再加速上升、加速下降。（4）觀察波形情況和“F-t”圖線。（5）根據具體的實驗圖線來分析運動狀態，并反思實驗前的假設。（6）對不同質量重復實驗，分析其不同，得出結論。

玻意耳定律實驗：探究氣體體積與氣體壓強的關系，就需要通過實驗來驗證。當溫度、質量一定的情況下，氣體的壓強與體積的關系，涉及p-V圖線，p-1/V圖線，需要的實驗器材有：壓強傳感器、數據采集器、計算機以及注射器。通過DIS實驗，可以直觀的顯示出其函數關系。

（二） 利用DIS實驗培養學生物理實驗素養

利用DIS實驗，提高物理教學質量，提高學生的學習效果，幫助學生更好的形成物理實驗素養：培養學生的觀察能力。觀察是實驗學習的主要過程，通過觀察才能了解實驗的主要操作和目的。比如在進行勻速直線運動實驗時，要觀察刻度尺的最小刻度、測量方法以及使用方法等多項。DIS實驗，用運動傳感器連接數據采集器，通過計算機得到圖像，觀察s-t和v-t圖像，找出規律，讓學生在觀察中思考問題，把問題帶入思考，培養學生的思維能力和自主探究能力。

DIS實驗可以培養學生的探究能力和創新能力，形成物理實驗素養，提高了學生對物理知識的掌握和理解，提高了學生的解題的能力，通過DIS實驗激發學生對物理學習的熱情和學習的積極性，全面提高高中物理教學的質量，幫助形成科學素養。

三、 結束語

本文主要探討的是利用DIS實驗來提高高中生物理實驗素養，首先分析了DIS實驗，然后通過實際的案例來研究其相比較傳統實驗的優勢。利用DIS實驗，提高學生學習的興趣和參與的積極性，提高了教學的質量和效率，幫助學生形成科學素養。在實踐的操作中，還需要進一步地進行優化，不斷地探索，充分發揮DIS實驗的教學效果，提高高中生的物理實驗素養。

參考文獻：

[1]李萍.高中物理力學DIS實驗與常規實驗有機結合實踐[D].內蒙古師范大學，2014.

[2]殷帥.基于DIS實驗優化高中物理實驗教學的分析與研究[D].山東師范大學，2014.