應用數字化實驗平臺優化高中物理教學的實踐研究

◎溫京

引言：我國新一輪信息技術高中物理課程改革，特別是基于傳感器和課程整合的數字化實驗室提出了明確的要求，高中物理教材和“做”等欄目的示范性實驗已經出現在數字實驗系統應用的具體案例中。數字實驗系統是實驗的開放平臺，多功能傳感器和計算機測量系統可以獨立或與傳統的儀器實驗相結合，使計算機完成數據的采集，計算，分析，并顯示實際的實驗結果。說到底，DIS物理實驗對高中物理實驗教學有什么影響？

自2002年以來，我國逐漸采用數字化實驗的方法，至今已有十幾年的發展歷程，在數字化實驗教學的研究時期大部分來自一線教師，研究與實踐教學緊密結合，這些研究大多局限于一個單一的實驗，不是普遍的；數字化實驗與傳統實驗的比較研究以及數字化實驗在探究式教學中的應用也有一定的研究，目前，數字化教學研究取得了一些成果，但在實際教學中仍存在一些問題。

一、問題的提出

DIS傳感器的引入豐富了學生的實踐經驗。表面上，借助傳感器，實驗操作已經減少，使學生更容易掌握。因此，我認為使用傳感器應該是非常好的，通過這種實驗設計可以更好地培養學生的自主實驗能力和創新能力。DIS實驗系統為學生提供了一個更廣闊的發展空間，使用數字信息系統實驗可以培養學生思考和探究的能力。利用信息技術學習和拓展知識的能力；分析數學圖形，分析和判斷復雜物理現象的能力；自主探究創新能力的培養可以更加深刻和廣泛。

二、主要概念界定

1.DIS實驗DIS是英文digital information system三個詞的縮寫，也是數字化信息系統的簡稱。DIS實驗是指運用朗威數字化信息技術手段來做物理實驗。

2.物理教學方式指體育教學中完成教學任務和使用的方法和策略，它包括教師物理教學的方法和學生學習物理方法，是教師引導學生掌握的知識，技能和方法，然后是獲得身心發展和相互活動的方法。

3.實驗研究 指通過在物理實驗教學中以DIS實驗為基礎開展物理教學活動，總結與傳統物理教學的差異，認識以DIS實驗為基礎的物理教學方式的優勢與不足，從而更好地為物理教學服務。

三、理論依據

1.教學過程最優化理論 教學過程優化是指在教學規律，現代教學形式和方法的條件下，綜合考慮教學系統的特點和內外部條件的綜合考慮，教學過程控制的組織，確保標準的過程必須是最有效的角色。教學過程的優化還可以具體理解為教師選擇合理的體現教養，教學與教學相結合的發展，并在此基礎上在自己的條件范圍內采取最有效的教學方法和教學組織形式，使每個學生的學習潛能得到最大限度地發揮，使教育教學能夠達到最佳效果。教學過程優化理論主要基于如何提高教育教學過程的效率，努力以最小的成本達到教育教學的最佳效果?；贒IS實驗的新型物理教學方法，試圖盡可能地研究如何優化物理教學過程。

2.數字化學習理論 以數字化學習為核心的信息技術與課程的整合，不同于傳統的學習方式，具有如下鮮明的特點：①學習是以學生為中心的，學習是個性化，能滿足個體需要的；②學習是以問題或主題為中心的；③學習過程是進行通訊交流的，學習者之間是協商的、合作的；④學習是具有創造性和再生性的；⑤學習是可以隨時隨地終身的。

DIS的出現給教學帶來了新的機遇和挑戰。如何進行變革的觀念，進一步研究教學過程中的各個環節，使DIS實驗教學更加有針對性和有效性，逐步加強對學生科學方法的培養和科學精神的培養，科學探究的能力。這是一個不能被視為一線物理教師的問題。

利用DIS實驗，我們要逐步實現教學內容的呈現，學生的學習方法，教師的教學方法和師生互動的轉化，充分發揮信息技術的優勢，為學生的學習開發提供豐富多彩的教育環境和強大的學習工具。下面我將討論DIS實驗在改進物理教學方法上的兩個優點。

（1）DIS實驗與傳統實驗相比效率更高，提高了物理教學的效率。傳統的實驗是一個很大的問題，探索的學生大部分時間都花在記錄數據，數據計算繪圖等方面，往往沒有時間鉆研，得出物理定律的結論。DIS實驗儀使用簡單，操作方便快捷，數據采集單元可以在很短的時間內將所有記錄并傳輸到計算機，大量的數據處理直接通過配套軟件進行。在實驗中，計算機完成錄音，計算繪圖，學生的主要任務是根據數據進行探索，研究和推測。所以有更多的時間空余，方便學生更多的觀察物理現象，體驗過程的體驗，探索物理規律，生活與實際生產密切相關，這有利于提高學生發現問題，提出問題，探索解決問題的能力，也是提高課堂教學質量和效率。

（2）DIS豐富了學生的學習方式，有利于學生進行自主探究。新課程改革要求教學要向自主學習，合作學習，探究學習的方向發展。興趣是學生獨立探索的內在動力。他們愿意探索那些令他們感興趣的東西。DIS實驗的基本組件是位移，速度，溫度，電流，電壓和其他傳感器。這些傳感器是進行物理實驗的必要工具。教師可以使用DIS并配套特殊的通用實驗軟件，自主設計實驗，學生也可以利用這些進行獨立探索。

DIS實驗是培養學生學習興趣的催化劑，也是培養學生自主學習能力，探索能力和創新能力的重要舉措。培養學生實踐經驗，自主探究，合作交流的能力是有益的。

數字實驗系統是一種新型的軟硬件集成實驗系統，它具有多種類型的傳感器，多路數據采集單元，各種獨立操作的平臺和功能強大的圖像處理系統，實現了實驗方法，測量數字實時渲染，可視化規律的現象，測量操作的簡化，在信息技術與物理實驗教學相結合的基礎上實現的真實實驗，同時超越傳統的延續。

結語：總之，在物理教學中使用DIS可以使事物和現象在實驗過程中改變，使科學變革瞬息萬變，使傳統的實驗教學方法難以完成的實驗變得簡單直觀，激發學生對實驗的興趣，提高實驗教學的主體性和象似性，同時培養學生的觀察能力，實踐能力和創新探索能力，合作共享能力。DIS是當今社會進步的產物，具有明顯的時代性，作為新時代中學生，他們需要學習如何利用現有的先進技術更好地為我們服務，最終創造更多有價值的東西，如何更好地發揮作用值得我們去實踐。

［1］上海市延安中學.朱曉波《高中物理DIS實驗教學研究》2007.3

［2］南京師大附中.王峰《貫徹新課程理念，提高物理DIS實驗教學質量——以摩擦力實驗教學為例》

［3］蔡秋《DIS實驗在中學物理教學中應用》物理教學2004.8 26卷第8期