電磁學中DIS實驗與常規實驗的優化整合探究

孫會妙

【摘 要】物理電磁學的教學離不開實驗這一基礎，實驗是物理電磁學教學十分重要的手段。伴隨著科學技術的飛速發展，DIS實驗開始被逐漸應用于電磁學實驗當中，但傳統實驗仍舊具有其不可替代性，只有將兩者進行優化整合才能最優化電磁學的教學效果與質量。因此，本文首先分析電磁學中DIS實驗的優勢與傳統實驗優勢，然后在此基礎上提出電磁學中DIS實驗與傳統實驗的優化整合對策，給相關工作者以參考。

【關鍵詞】高中電磁學;DIS實驗;傳統實驗;優化整合

【基金項目】本文系邢臺市教育科學規劃課題“電磁學DIS實驗與常規實驗的比較研究”的階段性成果，課題編號為1701306

【中圖分類號】G634.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）20-0-02

引言

伴隨著DIS實驗逐漸被應用于高中物理電磁實驗教學中，物理電磁實驗教學的效果得到了極大的提升，也同也時對物理常規實驗提出了挑戰。一些人偏愛DIS實驗，覺得DIS實驗要優勢于常規實驗;而有些人則偏愛常規實驗，認為DIS實驗只能對一些實驗效果不好的常規實驗進行彌補;有些人則認為應該將DIS實驗與常規實驗進行優化整合，以實現物理電磁教學的效果的最優化。本文主要基于此觀點，來探究分析電磁學中DIS實驗與常規實驗的優化整合。

一、電磁學中DIS實驗的優勢與常規實驗的優勢

（一）DIS實驗的優勢

DIS實驗是數字化信息系統實驗室的簡稱，其是一種用來實時采集數據的智能系統。DIS實驗能夠取代如電磁流量計等常規儀表，還能直接測量磁感應強度、微電流等常規儀表沒辦法測量的物理量。傳感器數據被數據采集器處理之后，會上傳到計算機相對應的教學軟件開展實時處理與分析工作。從這一過程中，我們會發現，DIS實驗的優勢之處主要體現在實時性、高精度性以及強大數據處理能力這三個方面[1]。

（二）常規實驗的優勢

常規實驗的優勢和不可替代性主要體現于實驗儀器與一些常規實驗手段、教學方法上。首先，在實驗儀器方面，DIS實驗就無法完全取代，雖然DIS實驗取代部分實驗儀表，但一些實驗數據還是需要通過常規實驗裝置來收集。如磁鐵、螺線管等實驗裝置，又比如探究自感現象、電感電容對交直流作用等實驗，其數據源都來自于常規實驗裝置。其次，許多實驗中的常規實驗手段、實驗教學方法也是DIS實驗無法取代的。一方面，學生在知識的理解和掌握上有其自身的規律，直觀的感性認識往往是進行抽象與歸納的前提，這是常規實驗方法的優勢。另一方面，實驗教學的基礎就是具體，通過直觀明了的實驗過程展示，來幫助學生準確理解電磁學物理意義，這也是常規實驗的優勢所在。

二、電磁學中DIS實驗與常規實驗的優化整合對策

DIS實驗和常規實驗各有所長，因此在面對這兩種實驗技術的時候，我們應該理性看待，有效優化與整合這兩者，進行優勢互補，以提高高中物理電磁學教學的質量與效率。

（一）對實驗儀器進行優化整合

雖然DIS實驗擁有實時性、高精度性以及強大數據處理能力的優勢，但其結果得來的太簡單完美，學生沒有實驗操作的踏實感，因此容易對數據抱持懷疑的態度。而常規實驗器材采集到的數據又不夠精準與確實。針對這種狀況，我們就應該優化整合兩種實驗的實驗儀器。例如，在進行電磁學“自感現象”教學的時候，自感現象演示儀器仍舊是主要角色，但連接于電路上的卻不是演示電表，而是DIS實驗的電流與電壓傳感器。這一改變，使原本只能通過小燈泡明滅與演示電表擺動來進行觀察的自感實驗教學過程，變成了通過“電壓、電流—時間”圖線來進行觀察，該實驗因此變得直觀清晰，學生也能深入認知自感現象。

（二）對實驗方法進行優化整合

學生在理解與掌握知識的時候往往有其自身規律，而抽象與歸納的前提通常都是直觀的感性。DIS實驗展示出的實驗現象雖然更加科學合理，但卻有著高標準的理解歸納能力要求，反而會影響學生對物理規律的掌握[2]。而常規實驗相比而言，則更加直觀與明了，有助于學生的感性認識。所以，應該將兩種實驗方法整合使用，針對不同內容采用不同實驗，更容易提升學生的理解效率。

例如，在教學生電容器的時候，如果只用DIS實驗的方法，給學生呈現電容器電流流動的變化圖，往往不利于學生的快速理解，這時只采用常規實驗的效果會更好。但是，在得出電容定義式C=Q/U的時候，常規實驗方法則缺乏數據的支撐，科學嚴謹性不足，這時則可以采用DIS實驗方法，得出電容充電放電的i-t圖像，并根據充電圖像下圍“面積”的計算，來得出充電電荷量，將不同電勢差下的電量進行對比，以此得出結論為：統一平行板充電器Q/U是常量，換不同電容器Q/U仍舊是常量。通過這種實驗方法得出的電容定義式，學生會有更深刻的認識與理解。

（三）對實驗能力進行優化整合

實驗能力是高中學生物理學習過程中應當具備基礎能力，有序準確的實驗操作，能使實驗目標得到更快更好的實現。電磁學常規實驗需要用到的測量儀器多，要花費的時間也長，要反復的測量與觀察，在這一過程中，學生的實驗耐心與實驗觀察能力能得到有效的培養。DIS實驗相比于常規實驗而言，雖無需觀察儀表刻度、構造與使用方法，但在電磁實際實驗操作過程中計算機操作和理解能力必不可少。因此DIS實驗能有效鍛煉學生的計算機操作能力，拓展學生的現代信息技術知識使用能力。所以，將常規實驗和DIS實驗結合起來，能有效實現高中學生物理能力的全方面培養[3]。

例如，教師在教學生電磁學中的測繪小燈泡的伏安特性曲線時，可根據物理教材中的實驗步驟來操作，但需要做一些改變，比如將電流表換成電流傳感器。如此一來既能有效鍛煉學生的實驗操作能力，又能保證測試數據的準確性，同時，學生電腦數據分析歸納與總結的能力也得到了增強，可以說是一舉多得。

三、結語

總而言之，在實際物理電磁學教學過程中，應該既提倡DIS實驗，又不偏廢常規實驗，保持兩者的優勢互補，相輔相成。同時，教師在日常電磁教學中，還可通過實驗儀器、實驗方法以及實驗能力這三方面的優化整合，來實現物理電磁學教學效果與質量的有效提升。

參考文獻

[1]謝建興.博采眾長相得益彰——DIS實驗與傳統實驗的對比分析[J].中學理科園地，2019，15（02）：21-22+24.

[2]夏煜明.例談DIS實驗在高中物理教學中的應用策略[J].物理教學探討，2018，36（03）：73-74+78.

[3]李相臻.傳統實驗與DIS實驗的有效整合[J].中學物理教學參考，2017，46（14）：84.