淺談數字化信息系統與物理教學的有效整合

淺談數字化信息系統與物理教學的有效整合

　　淺談數字化信息系統與物理教學的有效整合

　　王 影

　　（吉林省松原市實驗高中）

　　《普通高中物理課程標準》明確指出：“物理課程必須與信息技術整合，構建信息平臺，建立數字化信息系統實驗室。物理教材要適應信息時代的變革，整合物理教學與信息技術，及時構建信息技術平臺。

　　“DIS”是英文“digital information system”三個詞的縮寫，全稱為數字化信息系統。主要由傳感器、數據采集器和計算機三部分組成，是通過傳感器獲取信息，經數據采集器傳入計算機并轉化為數據，由計算機對信息進行數據處理的數字化技術平臺。DIS是傳統中學教學實驗儀器的一次革命性的改進，隨著課改的推進，DIS在中學物理教學中發揮著越來越重要的作用。

　　一、DIS系統與高中物理教學的有機整合

　　1.利用DIS對傳統實驗進行改進

　　傳統實驗由于受到實驗儀器、實驗環境、測量工具的諸多實驗條件的限制，具有實驗結果不穩定、實驗數據精度低、可視性差等問題，而利用DIS強大的數據采集系統和處理軟件成功地改進一些已有的物理實驗，增加原來不能做或實驗現象不明顯的實驗，有時效果令人震撼。

　　比如在“超重和失重”一節，我們經常會做這個實驗：用彈簧秤掛著一個鉤碼，然后向上加速運動，觀察彈簧秤示數的變化，實驗效果不好。而利用力傳感器代替彈簧秤，可以清晰地顯示出整個過程中力的變化情況，并通過計算機大屏幕顯示出來，能夠讓學生感性認識超重、失重，加深對問題的理解。

　　2.利用DIS開發新實驗

　　利用DIS的高精度與強大的數據處理能力，可以開發出很多傳統實驗無法完成的一些新實驗，可以彌補傳統實驗在定量研究的不足。

　　在研究電容器電荷量和兩極板間電壓的關系時，用兩個規格分別為（25 V，4 700 μF）和（25 V，10 000 μF）的電解電容器，學生電源，DIS傳感器和相應軟件，小燈泡，導線若干，電鍵進行實驗。實驗電路如下圖。

　　接電鍵1讓電容器充電，充電完畢電容器兩端電壓等于電源電壓。此電壓可以通過電壓傳感器測得。

　　接電鍵2讓電容器放電測放電電流隨時間變化關系圖像，通過軟件操作求出電容器所帶電荷量。

　　建立電荷量和電壓關系直角坐標系，通過軟件生成趨勢線。此處數據處理也可用Excel進行處理，從而引入電容器電容的概念。

　　二、物理教學中運用DIS的經驗與反思

　　1.不能過分依賴DIS，要重視基本實驗技能的培養

　　物理是以實驗基礎的學科，做好實驗是學好物理的關鍵。傳統實驗可以為我們“重現”物理學家們科學探究的情景，讓學生了解物理規律發現的過程，學習科學家們的各種精神。傳統物理實驗對學生觀察能力的要求較高，需要多次測量，有利于培養學生耐心觀察的習慣。在數據處理方面，學生要經過計算或描點作圖，并通過結果或做出的圖像進行分析、歸納，得出結論。DIS實驗能培養學生對知識與規律的探究能力，有利于培養學生的數形結合能力，完成一些傳統實驗無法完成的實驗，提高學生的計算機操作技能，有利于學生掌握現代化信息技術學習、拓展知識的能力，但不利于培養學生的動手操作及讀數的技能，用計算機強大的數據處理能力，實驗數據處理的時間少，方便、快捷，但不利于鍛煉學生的數據處理能力。

　　2.DIS的應用要適度，要與傳統實驗優勢互補

　　數字化實驗是一種教學輔助手段，應用應建立在傳統實驗的基礎上，為教學過程中遇到的困難提供技術支持，教學中兩者應努力實驗優勢互補。將DIS與傳統實驗恰當整合，取長補短，以取得最佳效果。對于一些傳統測量物理量的基本實驗，就不必費盡心思使用DIS。在定性問題上，先做一些傳統實驗，再輔之以DIS實驗，使實驗更準確、更科學。在實時數據采集上可優先考慮DIS，在實驗原理的演示上輔之以傳統實驗，實驗優勢互補。

　　總之，隨著科技的進步，DIS是我們物理實驗教學的必然趨勢，DIS對物理課程的教學模式和教學理念都將產生深遠的影響，如何揚長避短，與物理教學有效整合，將是我們長期探討的課題。