利用DIS实验提高高中生物理实验素养的研究

陈银

摘 要：信息化时代背景下，教育改革深入，实现信息技术与课程的整合是新课程改革纲要中提出的要求，在这一指示下，高中物理实验也在不断地完善创新，传统的实验手段已经不能满足学生的实际需求和教学改革要求。而DIS实验，提高了高中物理实验的教学质量，优化了物理教学，对高中物理实验教学有着积极的作用，本文主要探索DIS实验如何提高高中生物理实验素养。

关键词：DIS实验;高中;物理素养;优化;提高

一、 DIS实验

DIS实验系统是由各种传感器、数据采集系统、计算机、系统软件构成，DIS（Digital Information System），也就是数字化信息系统实验，一种现代化教学技术。其中传感器包括了常用的有力、位移、温度、光、压强、电压等等物理传感器。数据的采集与计算机以串行的方式通信，采用四路并行输入，同时可以接插四种传感器。其主要的功能，可以利用系统提供的多种类型的传感器以及多通道的数据采集器，来实现对实验过程的各类物理量信息进行采集，再通过计算机接口技术，把其采集到的各类物理信息传输到计算机进行多元化的分析处理。相比较传统的物理实验，DIS实验测量的数据更加精准，数据处理的速度更加快速，可以有效地提高教学效率，提升物理实验成果，为物理的实验教学提供更多的新手段、新方法。

二、 DIS实验在高中物理实验中的应用

物理实验教学是高中物理学科中非常重要的一部分，关系着学生对高中物理中知识点的掌握和理解，可以有效地激发学生的学习兴趣，以及学生的求知欲。因为实验的直观生动，演示实验对学生有很大的吸引力，提高学生对物理学科的学习兴趣，提高学生的动手能力。物理实验还可以训练学生解决问题的科学方法，培养学生的创新能力、科学素养，帮助学生掌握物理知识，提高物理学习的质量。

（一） DIS实验在高中物理实验中应用

把DIS实验应用到高中物理实验教学中，其中的理论基础包括了：行为主义学习理论，采集获取数据，利用计算机储存处理数据，并快速地实现计算，更好地解释物理规律。认知主义学习理论，在实验过程中，有助于引导学生主动思考，主动去发现知识，建立学科的知识体系。人本主义学习理论，以人为本，从学生的实际需求出发，满足学生学习要求。信息加工理论，DIS实验不仅会考虑对学生形成有效的刺激，还会关注学生的新旧知识的结合，减少了学生的机械记忆，引发学生主动思考。

例如在进行摩擦力实验：教师设计教学计划，通过教学情景引入教学内容，在进行摩擦力试验时，传统的教学方法是观察木块从不动到运动的过程中弹簧秤的示数变化，在传统的实验中，數据变化不易观察精准。而采用DIS实验，利用力的传感器，让其得到的数据更加精准，更能直观地显示出摩擦力。如下图。

DIS实验摩擦力图

超重与失重实验：传统的实验会导致实验过程不清晰，实践时间短，不能在实验过程中捕捉到所要描述的信息。而且学习超重和失重，因为学生实际生活的感性认识，导致对其有一定错误的观念，比如会把超重理解为重力变大。而采用DIS实验，首先要让学生了解超重与失重的概念，然后进行实验设计。实验目的：通过超重失重现象，探究其产生的原因。实验所需器材就有DIS拉力传感器、数据采集器、不同质量的钩码以及专用软件和连接线。实验的过程：（1）完成接线，对DIS拉力传感器进行调零，避免实验后续出现误差。（2）进行实验的猜想，对“F-t”图线的形状进行探讨猜测。（3）钩码悬挂在拉力的侧钩上，手握传感器沿垂直于地面的方向进行：加速下降、加速上升、暂停几秒再加速上升、加速下降。（4）观察波形情况和“F-t”图线。（5）根据具体的实验图线来分析运动状态，并反思实验前的假设。（6）对不同质量重复实验，分析其不同，得出结论。

玻意耳定律实验：探究气体体积与气体压强的关系，就需要通过实验来验证。当温度、质量一定的情况下，气体的压强与体积的关系，涉及p-V图线，p-1/V图线，需要的实验器材有：压强传感器、数据采集器、计算机以及注射器。通过DIS实验，可以直观的显示出其函数关系。

（二） 利用DIS实验培养学生物理实验素养

利用DIS实验，提高物理教学质量，提高学生的学习效果，帮助学生更好的形成物理实验素养：培养学生的观察能力。观察是实验学习的主要过程，通过观察才能了解实验的主要操作和目的。比如在进行匀速直线运动实验时，要观察刻度尺的最小刻度、测量方法以及使用方法等多项。DIS实验，用运动传感器连接数据采集器，通过计算机得到图像，观察s-t和v-t图像，找出规律，让学生在观察中思考问题，把问题带入思考，培养学生的思维能力和自主探究能力。

DIS实验可以培养学生的探究能力和创新能力，形成物理实验素养，提高了学生对物理知识的掌握和理解，提高了学生的解题的能力，通过DIS实验激发学生对物理学习的热情和学习的积极性，全面提高高中物理教学的质量，帮助形成科学素养。

三、 结束语

本文主要探讨的是利用DIS实验来提高高中生物理实验素养，首先分析了DIS实验，然后通过实际的案例来研究其相比较传统实验的优势。利用DIS实验，提高学生学习的兴趣和参与的积极性，提高了教学的质量和效率，帮助学生形成科学素养。在实践的操作中，还需要进一步地进行优化，不断地探索，充分发挥DIS实验的教学效果，提高高中生的物理实验素养。

参考文献：

[1]李萍.高中物理力学DIS实验与常规实验有机结合实践[D].内蒙古师范大学，2014.

[2]殷帅.基于DIS实验优化高中物理实验教学的分析与研究[D].山东师范大学，2014.