iDisLab模板設(shè)計(jì)在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

蔡武林

摘 要：新課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來，課堂的探究借助了新技術(shù)的輔助，但技術(shù)裝備與實(shí)際教學(xué)還存在很多問題。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓牟煌晟朴绊懼處煹氖褂酶惺?，破壞了課堂的流暢性。主要研究了iDisLab數(shù)字化物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（下文簡(jiǎn)稱iDisLab）模板設(shè)計(jì)的方法來輔助教學(xué)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化模板；模板設(shè)計(jì)；物理實(shí)驗(yàn)

信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，也使物理教育模式發(fā)生巨大的變化。《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》明確提出，要加快教育信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進(jìn)教育內(nèi)容、教學(xué)手段和方法現(xiàn)代化；《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》也提出，要將新的信息技術(shù)應(yīng)用到物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，用計(jì)算機(jī)來獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理和分析等。于是各學(xué)校也迅速裝備數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱DIS），DIS生產(chǎn)商眾多，雖然其功能大同小異，但是實(shí)際操作使用起來卻存在各種各樣的問題，如模板的兼容性等，這些都制約著教師采用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)靈活開展課堂教學(xué)。本文將積極探索DIS模板設(shè)計(jì)與物理實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，以更好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能。

一、iDisLab數(shù)字實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)介紹

本文研究的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是由深圳市申議實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的iDisLab，具有收集、記錄、保存、數(shù)據(jù)分析、從傳感器獲取的各種數(shù)據(jù)的功能。硬件主要部件是傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)，以一系列傳感器替代了傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器。

iDisLab包括通用軟件部分和專用軟件部分。通用軟件部分，師生可以利用預(yù)先設(shè)計(jì)好的模板進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和分析，同時(shí)在此部分當(dāng)中，教師也可以根據(jù)課堂實(shí)際需要，進(jìn)行相應(yīng)的軟件模板設(shè)計(jì)，如數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容、新增物理量分析等。簡(jiǎn)單容易上手的專用軟件可以進(jìn)行某個(gè)方面的專題實(shí)驗(yàn)探究，只需要幾個(gè)按鍵就可以完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與分析，極大地方便了課堂教學(xué)的需求。

二、模板設(shè)計(jì)方法研究

本部分以位移傳感器為例，先來看一下軟件啟動(dòng)后的界面：

啟動(dòng)iDisLab通用軟件部分，在菜單欄中找到模板索引，進(jìn)行相應(yīng)的查找，沒有找到探究加速度與力、質(zhì)量的模板，于是進(jìn)行相應(yīng)的模板設(shè)計(jì)。我們先來打開位移通用實(shí)驗(yàn)?zāi)０澹缦聢D：

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探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系模板設(shè)計(jì)完成圖及變量設(shè)計(jì)展示

從軟件界面上，可以看到大致有三個(gè)部分內(nèi)容：點(diǎn)線圖和統(tǒng)計(jì)模塊、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)模塊、實(shí)驗(yàn)報(bào)告模塊。

上圖中橢圓框中依次是添加的手工變量、自定義公式變量，在界面的左邊顯示了每次實(shí)驗(yàn)需要輸入的小車的質(zhì)量和拉力的大小，在下方可以看到三個(gè)最小化的對(duì)話框，分別是速度時(shí)間點(diǎn)線圖和加速度時(shí)間點(diǎn)線圖，這些圖形的形成是在添加速度變量和加速度變量后，軟件會(huì)生成對(duì)應(yīng)的函數(shù)圖形，而本次實(shí)驗(yàn)我們需要的就是小車運(yùn)動(dòng)過程中的加速度，通過圖像可以形象直觀地看到，小車是否做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，速度時(shí)間點(diǎn)線圖不嚴(yán)格是一條傾斜的直線，加速度時(shí)間點(diǎn)線圖也不嚴(yán)格是一條水平直線，說明小車在運(yùn)動(dòng)過程中受到環(huán)境影響沒有做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，如果在誤差允許范圍內(nèi)，可以認(rèn)為是勻加速度直線運(yùn)動(dòng)，這也說明了傳感器的精確測(cè)量，這是一般實(shí)驗(yàn)器材辦不到的。在這里得到a-M圖像是一條曲線，我們并不能說明這條曲線是反比例函數(shù)，雖然軟件可以用反比例函數(shù)進(jìn)行擬合，但是我們?nèi)钥梢酝ㄟ^添加變量的方法得到1/M，畫出a-1/M函數(shù)，既能兼容普通實(shí)驗(yàn)，又能通過計(jì)算機(jī)方便的進(jìn)行檢驗(yàn)，讓學(xué)生明白課本當(dāng)中為什么要畫a-1/M函數(shù)。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓脑O(shè)計(jì)不僅是實(shí)驗(yàn)工具的靈活演繹，更是教育理念的更新，這是不斷提升中學(xué)物理數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ氖侄魏头椒?，已越來越能體現(xiàn)新課改物理教學(xué)中素質(zhì)教育的重要內(nèi)容。

總之，隨著社會(huì)進(jìn)步，越來越先進(jìn)的教育儀器和設(shè)備會(huì)被運(yùn)用到教學(xué)過程當(dāng)中，只要我根據(jù)實(shí)際情況，合理利用好新技術(shù)，定能使我們的課堂根據(jù)實(shí)際情況，靈活伸縮，保證課堂正常、高質(zhì)量的進(jìn)行。這也為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐精神和創(chuàng)新意識(shí)孕育著種子，我們期待有更好更人性的科技產(chǎn)品進(jìn)入我們的課堂。

參考文獻(xiàn)：

王強(qiáng).論多媒體技術(shù)在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)：高三版，2013（12）.

編輯 韓 曉