1、貫徹新課程理念 提高物理DIS實驗教學(xué)質(zhì)量以摩擦力實驗教學(xué)為例 南師附中 王峰              社會發(fā)展日新月異，各行各業(yè)的數(shù)字化和信息化程度越來越高，對人的能力發(fā)展提出更多方面的要求 ，比如：借助各種手段使用各種工具收集信息的能力； 對各類信息進行分類、比較、分析和綜合等方面的能力。        這些要求使作為基礎(chǔ)教育的高中教育也要相應(yīng)的做出改革和適應(yīng)，所以數(shù)字化信息化的教學(xué)方式不斷被引入各學(xué)

2、科的課堂教學(xué)中，物理DIS實驗教學(xué)就是大環(huán)境發(fā)展的一個方向。 一、高中物理課標(biāo)教材中的DIS實驗       高中物理新課程對學(xué)科探究及實驗?zāi)芰μ岢龈叩囊螅膭顚㈦娮佑嬎銠C等多媒體技術(shù)應(yīng)用在物理實驗中，強調(diào)信息技術(shù)要進入物理實驗室，在實驗的過程中要求學(xué)生采用多種方式收集數(shù)據(jù)，充分利用傳感器和計算機的功能，實時測量、處理實驗數(shù)據(jù)、分析實驗結(jié)果等，使實驗過程和數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)能自動進行，提高實驗的效率和效果。        同時在高中物理新課程三維目標(biāo)中的“ 過程與方法”

3、目標(biāo)中也提出：要培養(yǎng)學(xué)生信息收集的能力、分析解決問題的能力和交流合作的能力。在高中新教材中許多章節(jié)都提到DIS實驗，比如必修1中第一章第4節(jié)用打點計時器測速度提到“用傳感器測速度”；第四章第5節(jié)相互作用力中提到“用傳感器探究作用力與反作用力的關(guān)系”等。       所以在高中教學(xué)中滲透DIS實驗教學(xué)是一種必然趨勢，掌握這種新型的授課技術(shù)也是十分緊迫和必要的，教師可以根據(jù)實際情況進行不同方式的教學(xué)，比如課堂演示實驗、學(xué)生分組實驗或知識拓展實驗等等。二、DIS系統(tǒng)用于中學(xué)物理實驗教學(xué)的特點    &

4、#160;  DIS實驗是一套數(shù)字化信息系統(tǒng)，由“傳感器數(shù)據(jù)采集器實驗軟件包（教材專用軟件、教材通用軟件）計算機”構(gòu)成，它能夠完成高中階段幾乎所有定性研究和定量測量物理實驗，同時也填補了多項實驗空白，大幅度提高了實驗精度和效率。       作為基于傳感器的數(shù)字化實驗系統(tǒng)，DIS與傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)儀器的最大區(qū)別就是把儀表盤、數(shù)碼盤、示波器、坐標(biāo)系和表格等都集成到計算機屏幕上，因此，軟件已經(jīng)成為實驗教學(xué)過程中重要的人機交互窗口。       DIS 實驗系統(tǒng)

5、通過許多傳感器獲取實驗信息，經(jīng)數(shù)據(jù)采集器傳遞給電腦，進行數(shù)據(jù)和圖形處理，實現(xiàn)了實驗數(shù)據(jù)的即時處理和直觀呈現(xiàn)。粗略統(tǒng)計表明，許多實驗使用 DIS 系統(tǒng)后，用于數(shù)據(jù)處理的時間比例至少比過去減少一半以上。同時，諸如“最大靜摩擦力的測量”、“電容充放電”、“自感電流變化規(guī)律”等過去條件下不易實施的實驗也能輕松完成。       在具體實施物理課堂教學(xué)的過程中，DIS實驗具有比較明顯的特點，主要可以概括為以下幾方面：      1、信息的收集和顯示更精細(xì)   

6、60;   DIS系統(tǒng)充分利用傳感器收集各類物理量的信息，并把它們轉(zhuǎn)化成同步變化的電信號，如力的大小信號轉(zhuǎn)化成電壓大小信號。實驗過程中采用高頻方式采樣，使收集到的信號更加精確和細(xì)致，當(dāng)然，也可以根據(jù)需要調(diào)整采樣頻率，一般頻率可以從5Hz調(diào)整到1000 Hz，基本上滿足了各種實驗的需要。當(dāng)然，如果不需要采集器自動采樣，也可用手動采樣，即在需要的時候手動控制，進行采樣，這樣使實驗的操作更靈活。    對于收集到的信息，DIS軟件系統(tǒng)采用三種方式顯示，即數(shù)字式、儀表式和圖線式，數(shù)字式比較精確，儀表觀察動態(tài)化比較好，圖線方式記錄物理量隨時間的變化規(guī)律，

7、更形象，且具有連續(xù)性。三種方式各有千秋，采用哪種方式看具體情況而定，在研究摩擦力的變化規(guī)律時，圖形方式比較好，因為它可以顯示從靜摩擦力到滑動摩擦力的變化過程。        2、數(shù)據(jù)的處理和分析更快捷       傳統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)都需要學(xué)生自己來處理，雖然可以提高學(xué)生的運算能力，但耗費大量時間，使學(xué)生沒有更多時間來對結(jié)果作進一步的分析和運算，而后面的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)往往又是學(xué)生分析綜合能力得以提升的大好時機。所以，借助DIS實驗，縮短數(shù)據(jù)的處理時間，是非常有必要的。DIS實驗系統(tǒng)提供了

8、數(shù)據(jù)表格功能，它能夠及時錄入數(shù)據(jù)，并且根據(jù)事先編寫好的公式，及時地輸出運算結(jié)果。       3、圖像的顯示和轉(zhuǎn)化更方便       收集和處理好數(shù)據(jù)后，DIS系統(tǒng)可以迅速地繪制各類圖像，讓學(xué)生通過圖像觀察物理量之間的關(guān)系。如利用圖像功能研究滑動摩擦力與壓力之間關(guān)系時，所顯示出來的摩擦力正壓力圖像是一條直線，關(guān)系一目了然。       然后可以通過“擬合功能”對圖像分析，研究圖像的特性，如正反比函數(shù)，還是多次冪函數(shù)等

9、，也可對圖像進行進一步的處理，如對圖像進行求導(dǎo)或求取平均值等，如對一段滑動摩擦力求取平均值，可解決滑動摩擦力不易測量的弊端。       4、開放式學(xué)習(xí)與半開放式學(xué)習(xí)相結(jié)合       DIS軟件系統(tǒng)提供了兩種軟件系統(tǒng)，通用軟件系統(tǒng)和專用軟件系統(tǒng)。       專用軟件系統(tǒng)是事先根據(jù)實驗需要而設(shè)計好的軟件程序，包括一些常規(guī)的實驗，如速度測量、加速度與力的關(guān)系、機械能守恒定律等。實驗過程中，只需要根據(jù)實驗要求，連接好相

10、應(yīng)的傳感器，點擊運行按鈕就可以順利研究了，不需要學(xué)生進行多余的操作。這種方式過程簡單，操作方便，有利于提高實驗的效率，但也有不足，如內(nèi)容呆板，對學(xué)生思維的限制較大，學(xué)生想探究的許多內(nèi)容都無法實現(xiàn)，可以說這是一種半開放式的學(xué)習(xí)。         通用軟件系統(tǒng)是最基本的操作界面，只有最初的數(shù)據(jù)顯示，沒有任何的處理和限定，學(xué)生可以根據(jù)實驗的目的，結(jié)合系統(tǒng)的功能，進行自由的實驗設(shè)計，對得到數(shù)據(jù)可以根據(jù)自己的思考、猜想，進行深入的分析、思考和處理。這種方式操作上相對麻煩一些，需要的時間和技能更多一些，但它給了學(xué)生更多的探究空間，使學(xué)生

11、的思維得到更好地拓展和延伸，可以說這是一種開放式的學(xué)習(xí)。       三、 客觀認(rèn)識DIS實驗的功能，處理好DIS實驗的利弊關(guān)系       多媒體教學(xué)是一把“雙刃劍”，既可促進教學(xué)，也會拖累教學(xué)，DIS實驗也具有這樣的特點，從它的誕生到今天，許多人一直抱有懷疑的態(tài)度，筆者認(rèn)為他們的想法是有道理的，但大家的關(guān)注點應(yīng)該在于如何更好發(fā)揮它的優(yōu)勢，而避免它的不足。在實踐的過程中筆者有以下心得和體會，與大家分享：     &

12、#160; 1、明確運用DIS實驗對物理教學(xué)而言只是一種輔助手段       不能以為采用DIS實驗這種手段就萬事大吉了，而是應(yīng)該充分了解DIS實驗的功能，設(shè)計好DIS系統(tǒng)在物理教學(xué)中的應(yīng)用策略，結(jié)合各種教學(xué)手段，如視頻，圖片、課堂競答、課堂小游戲等，恰如其分地將DIS實驗融入到教學(xué)內(nèi)，實現(xiàn)物理教學(xué)效果的最優(yōu)化。       2、強化和提升DIS實驗技能，避免實驗過程的低效問題       DIS實驗課堂效率不高是教

13、學(xué)過程中遇到的一個很大問題，究其原因主要有兩個：     （1）老師和學(xué)生的實驗操作技術(shù)不過關(guān)，對軟件系統(tǒng)的不熟悉，都影響著物理教學(xué)順利進行；     （2）學(xué)生對實驗課不重視，又受到計算機中各種因素的干擾，實驗過程中目標(biāo)不明確，隨意性、盲目性比較大。        對于這兩個問題，有其相應(yīng)當(dāng)解決方法：     （1）老師首先要改變自己的觀念，排除畏難情緒，主動的對DIS實驗系統(tǒng)進行了解和學(xué)習(xí)，就像學(xué)習(xí)電腦

14、技術(shù)一樣，只要多用幾次，自然便熟悉了，同時對學(xué)生要進行必要的課前技術(shù)培訓(xùn)，強化和提升DIS實驗技能，“磨刀不負(fù)砍柴功”，這是很簡單的道理；     （2）課前要做好充分的準(zhǔn)備，讓學(xué)生在進入實驗室之前就明確實驗的目的和要求，同時在課堂上合理分組，每個小組都要由組長進行監(jiān)督和調(diào)控，保證各個小組實驗的效率。        通過對筆者的摸索經(jīng)驗，只要有23次培訓(xùn)后，DIS實驗課就可以比較快捷和順利的實施和完成了，其基本環(huán)節(jié)與傳統(tǒng)實驗相當(dāng)，基本沒有拖累的感覺。   

15、     3、利用調(diào)控軟件，控制課堂的各個環(huán)節(jié)        有經(jīng)驗的老師都知道，學(xué)生一旦進入實驗室，就很難調(diào)控，他們會不自覺地去擺弄實驗器材，甚至是玩電腦；在實驗的過程中想要暫停一下也是十分困難的。如何將學(xué)生在實驗過程中好的做法、優(yōu)秀的成果展現(xiàn)出來也是不易的。       筆者在課堂上采用專用的計算機課堂管理系統(tǒng)，如蘇亞星、傳奇等。在課開始的時候，鎖定電腦（黑屏或統(tǒng)一桌面），讓學(xué)生無法操作電腦，在實驗的過程中也可以隨時鎖定電腦，如果發(fā)現(xiàn)某學(xué)生的實驗效果很好