应用数字化实验平台优化高中物理教学的实践研究

◎温京

引言：我国新一轮信息技术高中物理课程改革，特别是基于传感器和课程整合的数字化实验室提出了明确的要求，高中物理教材和“做”等栏目的示范性实验已经出现在数字实验系统应用的具体案例中。数字实验系统是实验的开放平台，多功能传感器和计算机测量系统可以独立或与传统的仪器实验相结合，使计算机完成数据的采集，计算，分析，并显示实际的实验结果。说到底，DIS物理实验对高中物理实验教学有什么影响？

自2002年以来，我国逐渐采用数字化实验的方法，至今已有十几年的发展历程，在数字化实验教学的研究时期大部分来自一线教师，研究与实践教学紧密结合，这些研究大多局限于一个单一的实验，不是普遍的；数字化实验与传统实验的比较研究以及数字化实验在探究式教学中的应用也有一定的研究，目前，数字化教学研究取得了一些成果，但在实际教学中仍存在一些问题。

一、问题的提出

DIS传感器的引入丰富了学生的实践经验。表面上，借助传感器，实验操作已经减少，使学生更容易掌握。因此，我认为使用传感器应该是非常好的，通过这种实验设计可以更好地培养学生的自主实验能力和创新能力。DIS实验系统为学生提供了一个更广阔的发展空间，使用数字信息系统实验可以培养学生思考和探究的能力。利用信息技术学习和拓展知识的能力；分析数学图形，分析和判断复杂物理现象的能力；自主探究创新能力的培养可以更加深刻和广泛。

二、主要概念界定

1.DIS实验DIS是英文digital information system三个词的缩写，也是数字化信息系统的简称。DIS实验是指运用朗威数字化信息技术手段来做物理实验。

2.物理教学方式指体育教学中完成教学任务和使用的方法和策略，它包括教师物理教学的方法和学生学习物理方法，是教师引导学生掌握的知识，技能和方法，然后是获得身心发展和相互活动的方法。

3.实验研究 指通过在物理实验教学中以DIS实验为基础开展物理教学活动，总结与传统物理教学的差异，认识以DIS实验为基础的物理教学方式的优势与不足，从而更好地为物理教学服务。

三、理论依据

1.教学过程最优化理论 教学过程优化是指在教学规律，现代教学形式和方法的条件下，综合考虑教学系统的特点和内外部条件的综合考虑，教学过程控制的组织，确保标准的过程必须是最有效的角色。教学过程的优化还可以具体理解为教师选择合理的体现教养，教学与教学相结合的发展，并在此基础上在自己的条件范围内采取最有效的教学方法和教学组织形式，使每个学生的学习潜能得到最大限度地发挥，使教育教学能够达到最佳效果。教学过程优化理论主要基于如何提高教育教学过程的效率，努力以最小的成本达到教育教学的最佳效果。基于DIS实验的新型物理教学方法，试图尽可能地研究如何优化物理教学过程。

2.数字化学习理论 以数字化学习为核心的信息技术与课程的整合，不同于传统的学习方式，具有如下鲜明的特点：①学习是以学生为中心的，学习是个性化，能满足个体需要的；②学习是以问题或主题为中心的；③学习过程是进行通讯交流的，学习者之间是协商的、合作的；④学习是具有创造性和再生性的；⑤学习是可以随时随地终身的。

DIS的出现给教学带来了新的机遇和挑战。如何进行变革的观念，进一步研究教学过程中的各个环节，使DIS实验教学更加有针对性和有效性，逐步加强对学生科学方法的培养和科学精神的培养，科学探究的能力。这是一个不能被视为一线物理教师的问题。

利用DIS实验，我们要逐步实现教学内容的呈现，学生的学习方法，教师的教学方法和师生互动的转化，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习开发提供丰富多彩的教育环境和强大的学习工具。下面我将讨论DIS实验在改进物理教学方法上的两个优点。

（1）DIS实验与传统实验相比效率更高，提高了物理教学的效率。传统的实验是一个很大的问题，探索的学生大部分时间都花在记录数据，数据计算绘图等方面，往往没有时间钻研，得出物理定律的结论。DIS实验仪使用简单，操作方便快捷，数据采集单元可以在很短的时间内将所有记录并传输到计算机，大量的数据处理直接通过配套软件进行。在实验中，计算机完成录音，计算绘图，学生的主要任务是根据数据进行探索，研究和推测。所以有更多的时间空余，方便学生更多的观察物理现象，体验过程的体验，探索物理规律，生活与实际生产密切相关，这有利于提高学生发现问题，提出问题，探索解决问题的能力，也是提高课堂教学质量和效率。

（2）DIS丰富了学生的学习方式，有利于学生进行自主探究。新课程改革要求教学要向自主学习，合作学习，探究学习的方向发展。兴趣是学生独立探索的内在动力。他们愿意探索那些令他们感兴趣的东西。DIS实验的基本组件是位移，速度，温度，电流，电压和其他传感器。这些传感器是进行物理实验的必要工具。教师可以使用DIS并配套特殊的通用实验软件，自主设计实验，学生也可以利用这些进行独立探索。

DIS实验是培养学生学习兴趣的催化剂，也是培养学生自主学习能力，探索能力和创新能力的重要举措。培养学生实践经验，自主探究，合作交流的能力是有益的。

数字实验系统是一种新型的软硬件集成实验系统，它具有多种类型的传感器，多路数据采集单元，各种独立操作的平台和功能强大的图像处理系统，实现了实验方法，测量数字实时渲染，可视化规律的现象，测量操作的简化，在信息技术与物理实验教学相结合的基础上实现的真实实验，同时超越传统的延续。

结语：总之，在物理教学中使用DIS可以使事物和现象在实验过程中改变，使科学变革瞬息万变，使传统的实验教学方法难以完成的实验变得简单直观，激发学生对实验的兴趣，提高实验教学的主体性和象似性，同时培养学生的观察能力，实践能力和创新探索能力，合作共享能力。DIS是当今社会进步的产物，具有明显的时代性，作为新时代中学生，他们需要学习如何利用现有的先进技术更好地为我们服务，最终创造更多有价值的东西，如何更好地发挥作用值得我们去实践。

［1］上海市延安中学.朱晓波《高中物理DIS实验教学研究》2007.3

［2］南京师大附中.王峰《贯彻新课程理念，提高物理DIS实验教学质量——以摩擦力实验教学为例》

［3］蔡秋《DIS实验在中学物理教学中应用》物理教学2004.8 26卷第8期