袁圓

【內(nèi)容摘要】高中物理作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，其傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段已不能完全滿足教育教學(xué)的需要。DIS作為一種新型的實(shí)驗(yàn)手段，以其快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算和分析而受到師生的喜愛，有力地促進(jìn)了學(xué)生分析物理過(guò)程、教師開展探究實(shí)驗(yàn)和學(xué)生養(yǎng)成創(chuàng)新思維。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化信息系統(tǒng) 高中物理 作用

新課程改革倡導(dǎo)教師將信息技術(shù)運(yùn)用于實(shí)際教學(xué)中，促進(jìn)信息技術(shù)與各學(xué)科之間的整合。高中物理作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，其傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段已不能完全滿足教育教學(xué)的需要。伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的革新，Digital Information System（數(shù)字化信息系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)稱為DIS）作為一種新型的實(shí)驗(yàn)手段，以其在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中具有快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算和分析等優(yōu)越性而被物理教師應(yīng)用于高中物理教學(xué)之中，從而提高了物理實(shí)驗(yàn)的效率，優(yōu)化了物理課堂教學(xué)，提升了高中物理教學(xué)質(zhì)量，并成為人們研究的熱點(diǎn)之一。本文結(jié)合前人工作研究及個(gè)人工作實(shí)踐，嘗試對(duì)DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)的原理稍作簡(jiǎn)介，并分析其在高中物理教學(xué)中的重要作用，以期對(duì)大家的教學(xué)提供借鑒和幫助。

一、DIS原理簡(jiǎn)介

DIS作為一種新型的物理教學(xué)設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的種類較多。我校采用的是DIS實(shí)驗(yàn)室，它由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)軟件等構(gòu)成，其中傳感器能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地測(cè)量各種物理量，如力、位移、電流、電壓、溫度、壓強(qiáng)、聲波、磁場(chǎng)、光強(qiáng)等，并將測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)化成電信號(hào)傳送給數(shù)據(jù)采集器，然后數(shù)據(jù)采集器再將這些電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳送給計(jì)算機(jī)，最后計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件分析和處理，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以數(shù)值、圖表、曲線以及儀表等方式展示出來(lái)，且可以根據(jù)需要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)公式計(jì)算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、曲線猜想與擬合等處理。因此，DIS具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、計(jì)算和處理能力，我們利用該系統(tǒng)能夠完成以前較難完成甚至不能完成的實(shí)驗(yàn)，從而提升教學(xué)效率和效果。

二、DIS在物理教學(xué)中的作用

DIS應(yīng)用范圍較廣，僅在物理學(xué)科中的應(yīng)用就可涉及力學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)以及原子物理等方面幾乎所有的實(shí)驗(yàn)，尤其是在測(cè)量聲音響度、光強(qiáng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度等方面更具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。具體來(lái)說(shuō)，DIS在物理教學(xué)中具有以下重要作用。

1.實(shí)時(shí)測(cè)量和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有助于學(xué)生分析物理過(guò)程

眾所周知，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析物理過(guò)程是物理教學(xué)的重要目標(biāo)之一，也是學(xué)生能否真正學(xué)好物理的前提之一。然而，筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，不少學(xué)生都不能全面、完整地分析物理過(guò)程。要使學(xué)生能夠?qū)W會(huì)分析物理過(guò)程，我們就要增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理過(guò)程的了解和認(rèn)識(shí)，所以，我們?cè)诮虒W(xué)中要多向?qū)W生展示物理過(guò)程，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理過(guò)程的豐富性和多彩性，從而在此基礎(chǔ)上形成一定的物理過(guò)程分析能力。由于傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)器材應(yīng)用的局限性，一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)法得到，而DIS則可以憑借其先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)測(cè)量和記錄，并可用圖像描述出瞬間量的變化情況，從而使學(xué)生能夠?qū)⒍ㄐ苑治龊投糠治鱿嘟Y(jié)合來(lái)分析物理過(guò)程。

2.大大節(jié)約實(shí)驗(yàn)所用的時(shí)間，有助于教師開展探究實(shí)驗(yàn)

新課改倡導(dǎo)物理教學(xué)中開展探究式教學(xué)，從而發(fā)展學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析問(wèn)題的能力，讓學(xué)生通過(guò)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)探究的樂(lè)趣和曲折，提升動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，發(fā)展思維水平。然而，我們采用傳統(tǒng)器材進(jìn)行物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)處理方面就會(huì)花去大量的時(shí)間，根本沒(méi)有足夠的時(shí)間讓學(xué)生去探索研究，更沒(méi)有充裕的時(shí)間讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行質(zhì)疑、提問(wèn)、交流和表達(dá)，教學(xué)效果不理想。但在將DIS引入物理教學(xué)后，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算和分析均由計(jì)算機(jī)完成，大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)所用的時(shí)間，這樣教師就可以在剩余的時(shí)間內(nèi)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行科學(xué)探討和思維碰撞。

3.帶領(lǐng)學(xué)生步入現(xiàn)代化測(cè)量，有助于學(xué)生養(yǎng)成創(chuàng)新思維

當(dāng)有新事物產(chǎn)生時(shí)，我們教師作為教育的實(shí)施者，一定要首先接納和研究新事物。DIS作為一種高靈敏度、高精度、實(shí)時(shí)測(cè)量和記錄的教學(xué)儀器，能夠克服傳統(tǒng)器材的弊端，幫助我們測(cè)量到生活、生產(chǎn)和自然現(xiàn)象中不易測(cè)量的數(shù)據(jù)，帶領(lǐng)學(xué)生步入現(xiàn)代化測(cè)量時(shí)代，并激發(fā)學(xué)生對(duì)生活、生產(chǎn)和自然現(xiàn)象的興趣，使學(xué)生能夠重新思考和認(rèn)識(shí)周圍的事物，養(yǎng)成思考的習(xí)慣，為其今后的創(chuàng)新提供思想基礎(chǔ)。如跳繩是生活中常見的健身活動(dòng)，人們很少將該活動(dòng)與發(fā)電機(jī)聯(lián)系在一起，一方面是因?yàn)槿藗儤O少使用金屬導(dǎo)線來(lái)跳繩，另一方面是跳繩產(chǎn)生的電流小。但筆者在使用DIS進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，有學(xué)生提出用金屬導(dǎo)線作為跳繩，并將其兩端與微電流傳感器相接，觀測(cè)人們跳繩過(guò)程中切割地磁感線所產(chǎn)生的電流，且嘗試用微電流傳感器進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)。由此可見，將DIS應(yīng)用于物理教學(xué)中，不僅可以輕松地帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入現(xiàn)代化測(cè)量時(shí)代，還能極大地引發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，我們物理教師的教學(xué)手段也在不斷地革新，而DIS在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用則將物理教學(xué)推上了一個(gè)更高的層次，且有效地實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)與學(xué)科課程之間的整合。因此，我們教師要深挖DIS的各種功能，促使DIS更好地為物理教學(xué)服務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 白明俠、黃昭、張軼炳 等. 基于DIS的物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 巢湖學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，12（6）：135-139.

[2] 陳琪. 新課改下在物理教學(xué)中的應(yīng)用研究[D]. 廣西師范大學(xué)，2014.

[3] 丁瑩. 基于數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[D]. 南京師范大學(xué)，2012.