DIS实验在高中物理教学中的优化应用研究

陈代全

【摘要】新课改以来，计算机技术与教学的结合成为21世纪教育发展的新方向，数字化实验正是二者结合的产物，不仅继承了传统教学模式的优点，还有利于培养学生的创造性和实践能力。当然，DIS实验在实践过程中也存在着一些问题，如忽视了对学生误差分析能力的培养。本文将立足于DIS实验的特征、优缺点，对其在高中物理教学中的优化应用进行分析。

【关键词】DIS实验 优化整合 仿真实验

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）09-0184-01

一、DIS实验的内涵与優缺点

1.DIS实验的内涵

（1）仿真实验

仿真实验是DIS实验的重要表现方式，是通过一定的系统软件来仿真一些物理学实验，一般情况下，我们所能想象到的物理学实验都可以通过软件进行仿真实验。例如，仿真系统软件可以为我们提供重力场、电场、磁场等多种多样的实验环境，也可以提供弹簧、滑动电阻等多种模拟实验器具，可以通过软件的设置来仿真太阳系的运动、人造卫星的轨道运转。无论是看不见的电场、磁场的世界还是宏观的天体世界，我们都可以在计算机上进行仿真实验，同时获取数据，通过对画面的观察、数据的分析，帮助学生建立物理学模型，找出物理规律。

（2）展示宏观的、微观的物理现象

数字化实验还可以通过多媒体的手段将一些肉眼无法观察的现象，以虚拟再现的方式展现在学生面前，突破物理现象的时空限制。因为DIS实验是受电脑控制的，我们还可以将实验进行动态的处理，用慢镜头表现一些实验现象，让实验更便于观察，也可以将一些不容易体会到的物理现象放大、加快处理，让学生从感性上来感受一些物理现象。

（3）数据的自动采集

在传统的实验中，数据都是需要借助仪器进行一遍遍的测量、观察得出的，DIS实验中，我们可以借助传感器将一些信号转换成计算机能够识别的数字，例如温度、光的强度等都可以转换成数字。再通过软件将这些数字进行计算分析，这样在实验的同时我们就能快速获得实验结果，还能在第一时间形成图表，便于学生思考分析，判断实验误差等。

2.DIS实验的优缺点

首先DIS实验拥有多样化的数据采集方法，强大的数据采集器能够将实验全过程的物理量的变化都记录下来。对这些采集到的数据不仅能够进行简单的处理，还能够进行智能化的数据处理，如数据拟合功能等，准确揭示数据之间的关系，帮助学生寻找实验中的物理规律。在DIS实验中，很多物理现象都能做到可视化，如电容充电，即使是一些细微的变化，也能够通过传感器的持续记录，实现数据的连续性，物理现象的可视化。这种高科技化的数据采集能够满足不同实验的需求，在需要手动控制的时候也可以手动采集数据，为实验增加了更多的灵活性。高效的数据分析为学生争取了更多的时间进行深入的探究，传统的数据处理需要手动进行，需要耗费大量的时间进行数据的计算和处理，课堂时间本来就很有限，DIS实验通过高效的数据处理软件将学生数据处理的时间节约了下来，为他们后续的探究、综合能力的提高争取了时间。

当然，DIS实验也不是完美的，也有很多缺陷，避开硬件缺陷不谈，其实验自身就有很多问题。生活中的物理现象都是在复杂的环境中发生的，受各种力、各种环境因素的影响，而DIS实验都是建立在理想化的状态下，再加上数据采集形成的图线有时太过完美，显得不真实，学生理解起来反而更困难。这样不仅不利于学生更好地掌握物理知识，还降低了实验揭示科学的能力。此外，DIS实验都是通过设置好的程序进行，避免了传统实验的很多麻烦，使得学生长期缺乏数据处理的训练、误差分析能力的训练，学生的动手能力、仪表的使用能力等都受到了很大的影响。

二、DIS实验在高中物理教学中的优化应用

1.通过DIS实现高中物理课堂的多样化

DIS实验因为其可设置性可以应用于物理课堂的探究教学，学生在学习的过程中根据自己所遇到的疑惑提出问题，老师根据学生所提出的问题与学生一起设计实验，然后通过计算机进行DIS仿真实验，学生来观察实验现象，根据传感器记录处理的数据进行分析，最后得到问题的解答。这样的探究方式避免了传统探究学习程序化的弊端，学生问题的多样化决定了实验设计的多样化，设计的多样化决定了实验表现形式的多样化。我们可以通过设置将这些多种多样的形式表现出来，让学生在不同的情景下看问题，这样不受仪器灵敏度的影响也不受实验难度的影响，只要学生有疑问就可以设计实验进行谈及，保证了课堂探究的多样化。

2.实现针对性教学

在使用DIS实验时，必须要考虑其与传统实验的连接，不能让高科技变成作秀，我们要想好为什么要用它，有什么样的教学目标，针对这些教学目标该如何使用，必要时可以将传统实验与DIS实验相整合。例如在进行单摆实验时，通过DIS实验可以避免变成圆锥摆，通过传感器测量周期也可以避免读数的误差。但是，如果都通过高科技来完成，学生的能力锻炼就不充分，重力加速度的计算部分可以让学生通过独立计算来完成，通过改变摆长测量不同的重力加速度值，让学生对单摆测量重力加速度有一个切身的感受。传统教学中在遇到无法展示的问题时，老师只能通过语言的解释和公式的推导来给学生讲解，信息实验系统就能很好地解决这个问题。DIS实验能够针对教学的内容将一些电场、力等看不见的概念展示出来，也能够将天体运行等太过宏观的运动现象虚拟缩小到屏幕中，让学生有一个直观的感受，为学生创设良好的教学情景。

3.通过DIS实验改变学生的学习方式

DIS实验是与构建主义学习方式相联系的，能够充分发挥学生主体认知的作用，教师则作为学生学习的构建者与促进者，通过DIS实验，我们可以让学生自己去发现自己去思考，而不是单单通过灌输的方式进行教学。学生在上课之前进行预习，查阅大量的资料，找出有疑问的地方，课堂上可以多人一组，共同探究，设计实验寻找答案验证观点。这不仅是与新课程标准的要求是一致的，还能培养学生的科学素养，DIS实验中，学生可以自己设计自己选材，更符合青少年好奇好动的心理特征，将教学要求与学生自身的特点完美结合。

参考文献：

[1]禚彦.DIS实验在高中物理实验教学中的应用[J].中国教育技术装备.2011（01）

[2]顾培林.DIS实验在高中物理教学中的优化应用及有效性探究[硕士学位论文].上海师范大学.2012（05）