摘 要：分析了傳統(tǒng)高中物理儀器設(shè)備的不足和DIS實驗的優(yōu)點(diǎn)，研究了DIS實驗在物理課堂教學(xué)中的作用，表明利用DIS實驗可使學(xué)生形成積極主動的學(xué)習(xí)態(tài)度、實現(xiàn)課堂教學(xué)實驗方式的多樣化、科學(xué)的分配教學(xué)時空、引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新實驗，啟發(fā)探究、促進(jìn)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的改變。

關(guān)鍵詞：DIS實驗 傳感器 優(yōu)點(diǎn) 課堂教學(xué)作用

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（c）-0168-01

物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理教學(xué)中怎樣體現(xiàn)這一學(xué)科特性是新課程標(biāo)準(zhǔn)理念下高中物理教學(xué)改革的重要內(nèi)容。隨著新課程改革的推進(jìn)，DIS實驗技術(shù)逐漸成為物理教學(xué)“新式武器”和學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的“技術(shù)平臺”。

DIS是數(shù)字化信息系統(tǒng)的簡稱，是利用傳感器獲取信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集器由計算機(jī)對信息進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖形處理的數(shù)字化技術(shù)平臺[1]。DIS實驗技術(shù)實現(xiàn)了物理教學(xué)和信息技術(shù)的整合，是運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行實驗研究的一種手段，是物理新課改的一個亮點(diǎn)。

1 傳統(tǒng)中學(xué)物理儀器設(shè)備的不足

傳統(tǒng)高中物理儀器設(shè)備很難表現(xiàn)一些物理教學(xué)中的新科學(xué)現(xiàn)象，成為阻礙實驗教學(xué)質(zhì)量提高的瓶頸[2]。主要表現(xiàn)在：多種物理量的測量手段欠缺，例如在聲學(xué)、光學(xué)、運(yùn)動學(xué)、磁學(xué)實驗所要求的基本數(shù)據(jù)較難獲取，往往靠虛擬或仿真加以代替；儀器設(shè)備普遍精確度較低，計數(shù)有誤差，可重復(fù)性差，影響學(xué)生對物理規(guī)律的深入理解；儀器設(shè)備的讀數(shù)僅靠人眼觀察，手工記錄，操作耗時費(fèi)力，實驗教學(xué)的效率低下；傳統(tǒng)的高中儀器設(shè)備品種少、技術(shù)含量低、功能弱、性能不穩(wěn)定、精確度、精密度低。

2 DIS實驗與傳統(tǒng)實驗相比的優(yōu)點(diǎn)

2.1 傳感器靈敏度高

高靈敏度的傳感器使很多普通高中物理儀器無法測得的數(shù)據(jù)較好地顯現(xiàn)出來，提高了教學(xué)的效果。如用超聲波測距儀測量房屋的長度時，只需用一個超聲波測距儀靠在墻上，對準(zhǔn)對面的墻壁，按下按鈕，屏幕上立即就能顯示距離的數(shù)值，測量值可以精確到0.1 cm。

2.2 精確度高，易操作

數(shù)字化、信息化技術(shù)給物理量的測量帶來了革命性的變化，不僅簡單方便，而且減少了主觀判斷引起的誤差，測量精度高、誤差小。

2.3 數(shù)據(jù)處理快

DIS實驗的數(shù)據(jù)處理是由計算機(jī)完成的，大量的實驗數(shù)據(jù)可以在瞬間處理完畢，可以把學(xué)生從大量的計算中解脫出來。

2.4 效率高

數(shù)字化實驗的特點(diǎn)是直觀、效率高。例如，打點(diǎn)計時器探究自由落體運(yùn)動大約用時15 min，DIS大約2 min就探究出了自由落體運(yùn)動的規(guī)律，并測出了加速度。

2.5 形象、直觀

利用攝像機(jī)或數(shù)碼相機(jī)將整個實驗過程拍攝下來，再將視頻導(dǎo)入計算機(jī)，并與保存的數(shù)據(jù)文件放在同一目錄下，可以實現(xiàn)實驗視頻和實驗數(shù)據(jù)（圖像）同步運(yùn)動。

3 DIS實驗在高中物理課堂教學(xué)中的作用

物理課堂上用DIS采集真實數(shù)據(jù)，學(xué)生能夠及時獲得實驗結(jié)果，記錄和處理數(shù)據(jù)快速、便捷，學(xué)生能夠?qū)⒏嗟臅r間用于實驗研究，深入認(rèn)識物理現(xiàn)象、理解物理規(guī)律，促進(jìn)學(xué)生由應(yīng)試型學(xué)習(xí)到探究型學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，使教育回歸其本原。

3.1 利用DIS實驗為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情景，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生形成積極主動的學(xué)習(xí)態(tài)度

DIS實驗操作簡單、靈活，能自動、實時快捷地采集數(shù)據(jù)并能將其顯示在相應(yīng)的表格里，可以依據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制出相應(yīng)的圖像。用DIS實驗創(chuàng)設(shè)問題情景，容易使學(xué)生感悟到思考問題的方向。

學(xué)生公認(rèn)為“最有趣”的牛頓第三定律教學(xué)時DIS實驗的現(xiàn)象和結(jié)果，使“相互作用的力，大小相等方向相反”的規(guī)律直觀的展現(xiàn)出來，學(xué)生感性認(rèn)識到“相互作用的兩個力，大小相等、方向相反的規(guī)律與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)”，輕易地突破教學(xué)的難點(diǎn)。

3.2 利用DIS實驗實現(xiàn)課堂教學(xué)實驗方式的多樣化

以“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”為例，教材上采用閉合電路所在的空間的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化來獲得電磁感應(yīng)現(xiàn)象，實際上要獲得電磁感應(yīng)現(xiàn)象有多種途徑，學(xué)生可能有多種設(shè)計思路。使用傳統(tǒng)實驗器材，學(xué)生的設(shè)計方案往往會由于感應(yīng)電流微弱且儀器靈敏度不高、精確度不高而無法實現(xiàn)，利用DIS實驗可解決這一困難。如此，既可以采用教材上提供的實驗方案，又可以采用其它方案，實現(xiàn)了物理課堂教學(xué)實驗方式的多樣化。

3.3 利用DIS實驗科學(xué)的分配教學(xué)時空，為實現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的多樣化提供了時間和空間

DIS實驗數(shù)據(jù)采集、處理和圖線描述都由計算機(jī)完成，師生可以從數(shù)據(jù)讀取、記錄、公式計算和圖線描繪等簡單勞動中解脫出來，為實現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的多樣化，培養(yǎng)學(xué)生的自主探索研究進(jìn)行廣泛的體驗、合作和交流提供了時間和空間。大量課堂實驗教學(xué)證明：采用DIS實驗只需要3%的時間用于數(shù)據(jù)處理，40%的時間用于實驗準(zhǔn)備，57%的時間可用于探索研究。

3.4 利用DIS實驗引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新實驗，啟發(fā)探究

物理實驗教學(xué)所承載的教育功能不僅是讓學(xué)生學(xué)會物理知識本身，而且必須有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和思維品質(zhì)，能夠?qū)W(xué)生的自主學(xué)習(xí)和自主探究形成有力的支持，DIS實驗?zāi)芎芎玫貪M足這一要求。

部分學(xué)生不滿足于給定的實驗設(shè)計，他們提出將磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器與位移傳感器組合使用，組合后的新裝置能夠?qū)崟r描繪出“位移-磁感應(yīng)強(qiáng)度”關(guān)系，利用控制變量法，改變電流強(qiáng)度，依次獲得了多條“位移-磁感應(yīng)強(qiáng)度”關(guān)系圖，進(jìn)一步提高了實驗效率。

3.5 利用DIS實驗有利于促進(jìn)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的改變

改觀物理教學(xué)，必須建立“以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的教學(xué)結(jié)構(gòu)，在這種教學(xué)結(jié)構(gòu)中，教師是教學(xué)過程的組織者、指導(dǎo)者，學(xué)生是教學(xué)的主體，是知識建構(gòu)過程的積極參與者，要求充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動性、積極性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生主動、有目的地獲取材料。

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代教育技術(shù)進(jìn)入課堂，給傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式注入了活力。新技術(shù)的引入，是現(xiàn)代化的要求，也是新課程改革的需要。DIS實驗既注重知識與技能，又強(qiáng)化了過程與方法，兼顧了情感、態(tài)度、價值觀的培養(yǎng)，把學(xué)生的主動性、積極性充分的調(diào)動起來，促進(jìn)了學(xué)習(xí)方式的改變，促進(jìn)了課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的改變。在物理課堂中應(yīng)合理的使用DIS實驗的進(jìn)行實驗教學(xué)，使其更好的為物理課堂教學(xué)服務(wù)，發(fā)揮其最大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]韓海波.利用DIS實驗系統(tǒng)改進(jìn)自感演示實驗[J].物理通報，2011（10）：66-67.

[2]徐海龍.利用數(shù)字化實驗系統(tǒng)重構(gòu)實驗教學(xué)[J].物理通報，2010（9）：42-44.