DIS數字化信息系統在高中物理實驗教學中的應用研究*

摘" 要：高中物理教學中，DIS數字化信息系統的運用不僅可以豐富物理實驗教學方法，還可以補充實驗教學內容，調動學生的主觀能動性，為學生創新思維能力提升提供支持。所以高中物理教師在物理實驗教學中需要結合教材內容，找準DIS數字化信息系統引入點，轉變傳統物理教學模式，為學生提供實踐操作機會，確保學生能夠真正理解物理知識，提升實踐操作能力。

關鍵詞：DIS數字化信息系統;物理實驗;物理素養;高中物理

在教育信息化背景下，物理課程與信息技術的整合已經成為教育發展的必然趨勢，而對DIS數字化信息系統而言，通過以現代教育技術為載體，幫助學生從原有的知識積累向著探求知識方向轉變，有利于實現能力培養目標，加深學生對物理概念、規律等的理解，自覺參與物理實驗操作，進而加深對物理知識的印象，為物理素養養成提供支持。

一、DIS數字化信息系統概述

DIS數字化信息系統中主要包含傳感器、數據采集器、實驗軟件包、計算機幾個部分，對教育教學活動開展有著促進作用。在教學中使用這一系統能夠有效轉變傳統物理實驗教學中的不足，實現現代技術與物理教學的深度融合。

在傳感器中包含電流、電壓、壓強等不同傳感器，其功能就是能夠及時動態地測量不同物理量，同時也可以進行統一轉化，形成電信號，并輸入到數據采集器中，滿足組合使用等要求。尤其是對比較復雜的物理實驗而言，使用信息系統能夠有效提升教學效果。在數據采集器中需要將不同計算機進行串行，滿足通信等需求，同時應當連接傳感器，將所采集的物理量轉變成能夠被計算機所接受的數字量。軟件中主要包含專用軟件、通用軟件兩種，對專用軟件而言，主要是針對物理教材實驗提出的，能夠滿足實驗開展要求。對通用軟件而言，在功能方面更加多樣，如分析計算等，能夠滿足知識探索需求。

二、DIS數字化信息系統在物理實驗中的運用優勢

（一）智能性

借助DIS數字化信息系統開展物理實驗教學能夠有效發揮傳感器的優勢，及時采集不同物理量，實現對數據的有效匯總，滿足數據采集要求，提升數據精準性。所以，在DIS數字化信息系統下的物理實驗是真實存在的，能夠讓學生更好地理解物理知識。

（二）靈活性

在開展數字化物理實驗時，需要將不同的傳感器串聯在一起，針對不同物理量進行同步測量，而這一過程也可以實現對實驗數據變化的有效控制，保障實驗過程的順利進行，完成數據的有效采集，為后續工作的開展提供支持。所以在DIS數字化信息系統的使用下，能夠有效提升物理實驗的靈活性，激發學生自主探究的欲望，嘗試設計出不同的實驗項目，提升物理學習效果。

（三）直觀性

物理知識具有復雜、抽象等特點，如果直接要求學生進行物理實驗，容易造成學生難以真正理解物理知識，從而降低了學生的學習效果。所以在DIS數字化信息系統的使用下，可以及時將所測物理量的具體情況展現出來，借助計算機軟件的有效轉換，能夠將所獲取的信號以直觀的形式展示在學生面前。借助具體的圖像、表格等形式，可以降低學生的物理學習難度，加深對物理知識的理解與認識，為后續知識分析與使用提供支持。

三、DIS數字化信息系統在高中物理實驗教學中的運用策略

（一）在力學實驗中的運用

1. 牛頓第二定律設計。牛頓第二定律屬于力學教學中的重點，也是高中物理教學的基礎，屬于探究性實驗，對學生的物理學習態度等有著直接影響。但是要想做好實驗設計存在一定的難度，所以在教學中需要重點針對定量解決兩個摩擦力、解決對小車的作用力等問題。在定量解決兩個摩擦力問題時可以從改紙帶、數字毫秒計等方面入手，以此來解決摩擦力問題，從過去的定性轉變成為定量，實現平衡摩擦力的目標。

借助數字化信息系統，可以運用光電門與數據采集器完成平衡工作，同時利用位移數傳感器畫出具體圖像，便于學生直觀觀察小車變化，提升學生的信服感。在解決對小車的作用力時，雖然許多研究人員已經進行了探索，但是在設計方面存在一定的不足，所以針對這一現象，教師可以鼓勵學生自行設計，雖然會存在誤差，但是這一過程鍛煉了學生的自主動手能力，能夠讓學生對知識點產生深刻印象。

2. 傾軌法模型原理。在教學中教師需要利用好閱讀材料，組織學生在課堂中進行閱讀，為后續教學活動的開展奠定基礎。因為光電門與氣墊導軌對學生今后的學習、高考等有著重要的影響，所以教師在知識講解中需要做好問題設計工作，調動學生的思考欲望，借助有效的教學鋪墊來幫助學生掌握知識點，讓學生在聯想、分析中創造性解決問題。

3. 傾軌法上滑塊運動性質。開展本實驗的目的就是要求學生完成物體運動性質分析，利用圖像描述等方法，完成數學處理，同時針對加速度因素進行研究，使用控制變量法探究物理規律，完成運用外推法獲取物理規律思想的滲透工作。在使用DIS數字化信息系統開展物理實驗時，學生需要掌握硬件聯系方法，明確各軟件功能的使用方法。且在實驗中可以使用圖像發現規律方法、控制變量法等，確保實驗的順利完成，為后續實驗開展提供支持。在實驗中還需要加強師生之間的互動，教師要及時幫助學生解決存在的問題，觀察學生的實驗情況，如果實驗時間不足，則可以進行課外實驗，進一步強化學生的操作能力，掌握物理方法。

4. 探索牛頓第二定律的實驗。在該實驗中需要學生掌握力與加速度的定量關系，明確物體質量與加速度的關系，感受運用傾軌法在獲取恒力測量方法，明確氣墊導軌的使用，利用系統完成數據采集與處理。通過有效的操作能夠加深學生對控制變量實驗法的認識，借助圖像完成物理規律探索。在開展本實驗時需要控制好光電門放置方向，滿足垂直等要求。在角度發生相應的變化后，應當及時調整角度，最大限度消除誤差。

在系統的支持下，能夠保障結果的精準性，所以教師在實驗教學中需要從落實物理新課程標準要求出發，提升對實驗方法的滲透、設計等的重視度。在正式開展實驗教學以前，需要利用好定性實驗等幫助學生理解物理知識，明確速度與力、質量的關系，產生深刻的印象，完善物理知識結構。在學生學習好物理知識后，教師需要組織學生運用所掌握的知識嘗試設計實驗，以此來調動學生的物理思維，讓學生對物理學習保持濃厚的興趣。另外，在實驗模型的支持下，能夠幫助學生理順學習思路，完成知識總結，嘗試進行實驗探究，在主動與其他同學的交流中真正學習好物理知識。因為學生的學習能力、觀點不同，所使用的方案也各不相同，所以在教學中教師還需要組織學生之間完成實驗結果的對比分析，分析存在的誤差，找出問題出現的根本原因，以此來鞏固知識點。

5. 探索功的作用效果的實驗。開展本實驗的目的是要讓學生掌握物理知識點，利用圖像法自行探索物理規律，提升操作能力，產生物理學習主動性。將理論知識推演與物理實驗探索結合，能夠幫助學生深入理解知識，延伸知識視野，學習好控制變量等物理方法。

在結論方面應當避免從理論層面出發，而是借助猜想分析將學生帶入實驗，要求學生通過實驗推導理論知識。為了讓學生更好地學習物理知識，需要控制好物理教學難度，從初速度為0入手，以循序漸進的方式幫助學生掌握物理知識。但是由于實驗中所需要處理的數據、繪畫的圖像相對較多，如果沒有DIS數字化信息系統的支持，勢必會影響學生的學習效果。加之系統的便捷性較強，數據處理速度較高，能夠為學生預留充足的思考與探究時間，確保實驗的高效開展。所以在教學中教師需要落實以生為本教育理念，要求學生自行設計與思考，嘗試梳理實驗步驟，重點關注數據處理，體現出運用圖像探索物理規律，實現物理教學目標。

（二）在電磁學實驗中的運用

1. 圖像功能。系統本身具有精準度高等特點，在數據采集與處理功能方面較強，所以在開展電磁學實驗教學中，教師可以運用DIS數字化信息系統的圖像功能，有效創新傳統實驗教學，幫助學生理解知識。

一是提升測量精準化。通過發揮系統精確性作用，完成安倍力測量，研究磁感應強度，將其中的現象展示出來，便于學生理解知識。二是能夠將短暫的過程顯示出來，便于學生直觀觀察。如可以將感應電流產生的過程借助系統展示在學生面前，提升教學直觀性。三是運用圖像數據處理功能，幫助學生快速掌握物理規律。系統中包含大量數學工具，能夠為學生探索物理規律提供支持。四是借助同步現實功能，有助于學生掌握物理量的關系。在顯示功能的支持下，能夠將物理量聯系在一起，學生可以直觀觀察電容、電感等的相位關系，進而掌握物理規律。

2. 定量研究點電荷電場的實驗。物理實驗教學中應當結合實驗目標做好指導與設計工作，將學生帶入體驗活動中，確保學生能夠真正學習好物理知識點，提升知識運用能力。在電場教學中所涉及的概念比較抽象，與學生的現實生活距離較遠，加之靜電實驗難度較大，如果直接使用說教模式，容易增加學生的學習壓力。所以在教學中教師可以運用DIS數字化信息系統的數據處理功能，促進學生進行實驗操作，或是可以教學完知識點后為學生提供驗證機會，進一步強化學生的物理素養與實踐探究能力。

3. 定量研究無限長帶電導線電場的實驗。借助實驗能夠幫助學生發現物理規律，強化實踐意識與探究能力，掌握圖像運用方法，完成數據處理工作，進而學習好物理規律。學生只有真正參與到實驗活動中，才能感受到學習物理知識的樂趣，保持物理學習主觀能動性。因為本實驗屬于探究性實驗，所以在教學中需要借助系統平臺完成數據采集，發揮軟件平臺數據處理作用，便于學生及時發現物理規律。

在正式開展實驗教學以前，教師應當指導學生結合具體問題進行探究，在保障探究方向準確性的基礎上加深學生對物理知識的理解;在數據擬合階段中需要利用所收集的數據完成數學關系探究，進而找出最為適合的組合;在完成實驗以后，需要指導學生進行知識反思，嘗試從畫出等式等方面入手，找出二者之間的區別;在實驗結束以后，可以布置任務，要求學生自行設計模擬電路等，以此來鍛煉學生的知識運用能力。

4. 定量精確測量電阻的實驗。在本實驗中需要學生正確理解伏安法系統誤差，借助系統功能優勢，完成電阻測量工作，同時還需要學生掌握好電壓表等。完成本實驗能夠幫助學生準確理解伏安法系統誤差，所以在教學中教師需要組織學生探究解決伏安法系統誤差問題，借助系統完成電壓表的調整，確保讀數的精準度，找準解決問題的方向，讓學生能夠真正理解測量誤差知識點。

5. 定量探究法拉第電磁感應定律的實驗。在實驗中需要學生從定量層面出發，完成法拉第電磁感應定律研究工作，提升使用圖像分析物理規律的能力，同時可以在數學方法的支持下探索物理規律。

在過去，本知識點主要以定性層面研究為主，學生只能被動接受教師所講述的知識，且在學習中容易出現難以及時解決問題等現象。在使用DIS數字化信息系統開展實驗教學時，可以從定性實驗出發，調動學生的思考欲望，發揮實驗導向作用，要求學生結合自身觀點作出相應的推測。隨后需要組織學生自行設計實驗，完成猜想驗證。或是可以展示出實驗圖等，要求學生說出應當怎樣測量、需要使用哪些儀器設備等。所以，在教學中教師需要做好引導工作，組織學生運用觀察法等方法分析出磁通量變化率等，在對比其他知識的基礎上完成觀點驗證。在實驗教學中通過展現學生主體地位，不僅可以激發學生的學習主動性，也能夠調動學生的思考欲望，自覺進行創新，加深對知識點的理解，為實驗意識養成提供支持。

綜上所述，在物理實驗教學中使用DIS數字化信息系統能夠有效提升教學效果，強化學生的觀察能力、動手操作能力等。所以在物理實驗教學中，教師需要從教材內容出發分析其中的典型實驗，主動運用數字化信息系統，做好實驗開發工作，明確實驗開展目標，讓學生在自行操作、探索中運用物理知識，強化解決問題能力，為物理素養提升提供支持。

參考文獻：

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（責任編輯：鄭" 暢）