高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比研究

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比研究.精品文檔.高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比研究摘要：DIS實(shí)驗(yàn)是隨高中物理新課程改革而引入高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的，是一種與現(xiàn)代科學(xué)密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方式，具有便捷、直觀、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確等特點(diǎn)。在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用DIS來(lái)設(shè)計(jì)，不僅使某些用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)得以順利完成，而且能促使學(xué)生了解先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，獲得科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，形成正確的學(xué)習(xí)態(tài)度。但是，在高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，并不是所有實(shí)驗(yàn)都適合用DIS來(lái)完成。本文結(jié)合DIS實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)各自的特點(diǎn)，分析

2、了他們各自的優(yōu)勢(shì)和弊端，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比，最后通過研究和比對(duì)，對(duì)高中物理“力學(xué)”中涉及到的絕大部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析和研究，對(duì)個(gè)別課本上已有的DIS實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案提出了改進(jìn)意見，目的是為了使實(shí)驗(yàn)過程中的變化更為明確、現(xiàn)象更為清楚，而且改進(jìn)后的設(shè)計(jì)方案能從定量的角度反映實(shí)驗(yàn)過程中的變化，改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加有效。關(guān)鍵字：DIS,高中物理,數(shù)字,實(shí)驗(yàn)教學(xué), 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、選題的背景及意義（一）傳感器及DIS實(shí)驗(yàn)的概念區(qū)分高中物理中使用的傳感器是以某些特定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則把被測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的一類測(cè)量裝置。國(guó)際電工委員會(huì)的定義為：“傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變

3、量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)”。它的功能首先在于“感”，即可將距離、速度、力、熱、聲、光、電、磁乃至酸堿度、導(dǎo)電率、氣體含量等多種變量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以電信號(hào)的不同變化體現(xiàn)對(duì)外界變量的感知；其次在于“傳”，電信號(hào)可被放大、轉(zhuǎn)換、傳輸、編碼、讀取，可以通過數(shù)碼管顯示，也可以被計(jì)算機(jī)加以處理。DIS是英文Digital Information System三個(gè)詞的縮寫，也是“數(shù)字化信息系統(tǒng)”的簡(jiǎn)稱，DIS的核心組成部分為傳感器和數(shù)據(jù)采集器，因此，“數(shù)字化信息系統(tǒng)”是一套基于傳感器技術(shù)的信息系統(tǒng)。DIS實(shí)驗(yàn)是指運(yùn)用數(shù)字化信息技術(shù)手段的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、實(shí)驗(yàn)軟件、計(jì)算機(jī)以及實(shí)驗(yàn)附件構(gòu)成。由

4、于傳感器應(yīng)用于高中物理實(shí)驗(yàn)是物理第二期課程改革中的一大亮點(diǎn)，它給高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了技術(shù)、方法的革新，體現(xiàn)了創(chuàng)新精神，改變了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想和手段，同時(shí)也更新了教育理念，甚至可以改變傳統(tǒng)的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以達(dá)到高中物理實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)目的。在新教材中，很多高中物理實(shí)驗(yàn)都可以采用這樣的設(shè)計(jì)模式：用一系列高中物理專用的教學(xué)傳感器并輔以專用的教學(xué)軟件及配套的教學(xué)儀器，快速、高精度地實(shí)時(shí)采集力、位移、速度、電流、磁感強(qiáng)度等多種物理量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過并將數(shù)據(jù)采集器處理后上傳到計(jì)算機(jī)，由教學(xué)軟件進(jìn)行處理和分析，然后得出相應(yīng)的分析結(jié)果和圖像，最后得出結(jié)論。期中傳感器是用來(lái)快速、高精度地實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并將其

5、轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)輸送給數(shù)據(jù)采集器；數(shù)據(jù)采集器是連接傳感器和計(jì)算機(jī)的紐帶，對(duì)傳感器輸送過來(lái)的電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和分析分析，然后將結(jié)果傳輸給計(jì)算機(jī)，最后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示和處理，得出結(jié)果。（二）問題的提出在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，數(shù)字信息化深刻的影響著人們現(xiàn)階段的生活，它使人們的生活方式、思維方式、交流方式都發(fā)生了質(zhì)的變化。借助先進(jìn)的信息化技術(shù)，人們可以多而快的獲取信息，分析和處理信息。中國(guó)教育當(dāng)然也收到了信息化技術(shù)的影響，極具潛力的DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)隨之在全國(guó)主要大中城市的中學(xué)教育中逐漸推廣和使用了。為加強(qiáng)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）中明確指出：“物理實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)中的重要內(nèi)容

6、”?！敖處煈?yīng)該積極開發(fā)適合自己教學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并盡可能利用各種實(shí)驗(yàn)資源，使用各種不同型號(hào)、規(guī)格的儀器做實(shí)驗(yàn)。鼓勵(lì)將電子計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代多媒體技術(shù)應(yīng)用在物理實(shí)驗(yàn)中”?！爸匾晫⑿畔⒓夹g(shù)應(yīng)用到物理實(shí)驗(yàn)室，加快中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)軟件的開發(fā)和應(yīng)用，諸如通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等”。1 新課程教學(xué)中倡導(dǎo)“探究式教學(xué)”，強(qiáng)調(diào)學(xué)生獨(dú)立思考的能力、合作學(xué)習(xí)的能力以及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，計(jì)算機(jī)和物理實(shí)驗(yàn)課程的有機(jī)結(jié)合，以人與計(jì)算機(jī)配合的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程，并借助計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，極大地方便了學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。利用計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行高中物理實(shí)驗(yàn)，形式新穎、內(nèi)容豐富、操作簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)處理方便，從而給高中物

7、理實(shí)驗(yàn)教學(xué)注入了新的活力。在高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，DIS實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比究竟有什么優(yōu)勢(shì)？使用DIS實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是否可以完全退出“歷史舞臺(tái)”？ 兩者應(yīng)如何取長(zhǎng)補(bǔ)短使高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)得到優(yōu)化？本課題將通過一些具體實(shí)例，通過選擇不同對(duì)象、不同內(nèi)容，并確定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)手段，來(lái)探討如何使高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果更有效，并能在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，以達(dá)到新課標(biāo)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平的要求。（三）選題的意義1現(xiàn)代教育理念賦予基礎(chǔ)教育新的內(nèi)涵傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”相結(jié)合的模式，“教”與“學(xué)”在實(shí)際教學(xué)中是分開的，教師只管教，至于學(xué)生是否能學(xué)會(huì)、學(xué)懂并不是教師教學(xué)過程中所關(guān)心的主要問題

8、。2現(xiàn)代教學(xué)觀認(rèn)為教學(xué)從本質(zhì)上是一種“溝通”與“合作”的交往活動(dòng)，交往包括對(duì)話、參與、相互建構(gòu)，其中“對(duì)話”是教學(xué)活動(dòng)的重要特點(diǎn)。在信息交流中可以很容易實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)、相互溝通、相互影響、相互補(bǔ)充，從而達(dá)到共識(shí)、共享、共進(jìn)的教學(xué)目的。傳統(tǒng)的教學(xué)過程觀中有以“教”為中心的教學(xué)過程觀和以“學(xué)”為中心的教學(xué)過程觀，后來(lái)發(fā)展為“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體”的雙主教學(xué)過程觀。華東師范大學(xué)的葉瀾教授認(rèn)為“教”與“學(xué)”在教學(xué)過程中是不可分離的，是相互依存的整體。課堂教學(xué)的基本單位不是“教”，也不是“學(xué)”，而是“教學(xué)”如何“互動(dòng)生成”。教學(xué)中的“生成”包括兩種，一是因開放性的互動(dòng)產(chǎn)生了新的教學(xué)資源，稱為“資源生

9、成”，二是對(duì)新生成的教學(xué)資源及時(shí)的重新整理、重組，形成不同于教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容和程序的新的東西。3因此，教學(xué)不是一個(gè)靜態(tài)的過程，而是一個(gè)充滿活力的動(dòng)態(tài)過程，教師和學(xué)生的角色不再是固定的教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，而是交互主體。在我國(guó)把學(xué)生的全面發(fā)展作為學(xué)校的教育目的，這就決定了學(xué)校教育要完成德、智、體、美、勞五個(gè)方面的教育任務(wù)。但是，一旦到了教學(xué)中便習(xí)慣上人為的將之分開，把德育交給政治學(xué)科，智育交給數(shù)理化學(xué)科，體育交給體育學(xué)科，美育交給美術(shù)學(xué)科，勞動(dòng)技術(shù)教育交給勞動(dòng)學(xué)科，再加上高考指揮棒的作用，這就造成了教師講，學(xué)生記，再加之反復(fù)練習(xí)的應(yīng)試教學(xué)模式，好多地方學(xué)校的實(shí)驗(yàn)課都流于形式，設(shè)而不上，怕占用學(xué)生做

10、題的時(shí)間，這樣在很大程度上抑制了學(xué)生智力的發(fā)展，掩蓋了學(xué)生的個(gè)性，使我們的學(xué)生嚴(yán)重缺乏創(chuàng)造性。基于這些方面的不足，在高中物理新課程的實(shí)施過程中，側(cè)重了學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)和個(gè)性的發(fā)展，因此，高中物理的實(shí)驗(yàn)探究自然而然成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力和個(gè)性的重要手段，也成為轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的重要過程。新的實(shí)驗(yàn)器材傳感器、數(shù)據(jù)采集器在新課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也隨之出現(xiàn)，各個(gè)學(xué)校的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室也相繼建立，物理實(shí)驗(yàn)的地位達(dá)到了相應(yīng)的高度。在高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）中提出：“重視將信息技術(shù)應(yīng)用到物理實(shí)驗(yàn)室，加快中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)軟件的開發(fā)和應(yīng)用，諸如計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等?！?4高中物理新課程具體目標(biāo)強(qiáng)調(diào)知識(shí)

11、與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀的三維目標(biāo)的統(tǒng)一。情感不僅指學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)熱情、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，更指內(nèi)心體驗(yàn)和心靈世界的充實(shí)。態(tài)度，不僅指學(xué)習(xí)態(tài)度，更是指樂觀的生活態(tài)度，求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，寬容的人生態(tài)度。價(jià)值觀，不僅指?jìng)€(gè)人的價(jià)值，更強(qiáng)調(diào)個(gè)人價(jià)值與社會(huì)價(jià)值的統(tǒng)一，從而使學(xué)生從內(nèi)心確立真、善、美的價(jià)值追求以及人與自然和諧可持續(xù)發(fā)展的理念。5當(dāng)然，每節(jié)課都要完成這些目標(biāo)是不切實(shí)際的，但是我們每節(jié)課都應(yīng)該向這些目標(biāo)去努力。為了配合新課程的實(shí)施，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式也要進(jìn)行轉(zhuǎn)變。學(xué)習(xí)方式不是指具體的學(xué)習(xí)策略和方法，而是學(xué)生在自主性、探究性和合作性方面的基本特征。轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式就是轉(zhuǎn)變學(xué)生單一的被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式，

12、提倡和發(fā)展多樣化的學(xué)習(xí)方式，特別提倡自主、探究、合作的學(xué)習(xí)方式，是學(xué)生的創(chuàng)造性、能動(dòng)性不斷地得到發(fā)展，讓學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力不斷得到增強(qiáng)。當(dāng)然，從舊的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變到適應(yīng)新課程理念的新的學(xué)習(xí)方式不是那么容易的，這其中需要教師的幫助和學(xué)生自身的努力，教師要把課堂交給學(xué)生，把提問的權(quán)利、質(zhì)疑的權(quán)利、發(fā)表意見的權(quán)利、評(píng)價(jià)的權(quán)利還給學(xué)生。從以上的論述容易看出，時(shí)代的發(fā)展、社會(huì)的需要，要求基礎(chǔ)教育要培養(yǎng)出具有創(chuàng)造能力和自主學(xué)習(xí)能力的適應(yīng)現(xiàn)階段發(fā)展需要的開拓性人才。而自主性學(xué)習(xí)、合作性學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí)必將成為學(xué)生學(xué)習(xí)的主要方式。2現(xiàn)代教育理念下的高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要DISLabDISLab是英文

13、Digital Information System Laboratoryd的縮寫，意為“數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室”。DISLab是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，電子技術(shù)，多媒體技術(shù)等相關(guān)信息加工處理技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。其特點(diǎn)為：（1）基于Windows系統(tǒng)的顯示，例如曲線圖，數(shù)據(jù)表，測(cè)量等；（2）廣泛的分析工具，包括積分，統(tǒng)計(jì)，曲線擬合，計(jì)算數(shù)列，檢查和修改等；（3）多通道的數(shù)據(jù)運(yùn)行；（4）在保存實(shí)驗(yàn)文件前，方便的傳感器設(shè)置和實(shí)驗(yàn)設(shè)置 ；（5）在文本窗口中注釋圖表和記錄。其教學(xué)功能有：（1）“科學(xué)的分配了教學(xué)時(shí)空” 6由于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室采用了傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，使得其具備了

14、“實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)”的功能，即可以對(duì)實(shí)驗(yàn)的過程進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤與數(shù)據(jù)的采集，同時(shí)還完成了數(shù)據(jù)處理。這就將教師與學(xué)生從以前那種數(shù)據(jù)讀取、記錄、運(yùn)算以及圖線描繪等繁瑣的勞動(dòng)中解放出來(lái)，為學(xué)生的自主探究、小組協(xié)作與充分的體驗(yàn)提供了足夠的時(shí)間和空間。（2）利用新技術(shù)填補(bǔ)了測(cè)量的空白數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室憑借傳感器技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的多個(gè)空白，解決了物理實(shí)驗(yàn)中精確采集數(shù)據(jù)的難題，同時(shí)系統(tǒng)輔以相對(duì)完善的軟件系統(tǒng)，可以進(jìn)行很多利用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置想做而又做不到的實(shí)驗(yàn)。（3）實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科融合教學(xué)在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，物理、化學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)室相互獨(dú)立，實(shí)驗(yàn)室的功能單一。在新課標(biāo)中提倡跨學(xué)科的探究實(shí)驗(yàn)，而這種實(shí)驗(yàn)在傳統(tǒng)條件下即費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，而且實(shí)

15、驗(yàn)效果并不理想。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室依托軟件平臺(tái)，能較好的解決上述問題。學(xué)生可以同時(shí)、同地的測(cè)量同一實(shí)驗(yàn)的理、化、生的不同量，在真正意義上實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。（4）實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果的可視化在有些物理實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并不明顯，或是實(shí)驗(yàn)過程十分短暫。例如高中物理中“研究彈性形變中的微小形變”實(shí)驗(yàn)，教師與學(xué)生在觀察此類實(shí)驗(yàn)時(shí)難度較大，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量也很困難。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室由于裝備了高靈敏的傳感器探頭、攝像裝置，可以將實(shí)驗(yàn)過程以視頻方式儲(chǔ)存并重放，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的可視化，同時(shí)可以根據(jù)要求放慢或加快播放速度，而且攝像頭的變焦功能可以對(duì)實(shí)驗(yàn)的某個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行放大，便于觀察。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)者在實(shí)驗(yàn)后為了直觀的理解測(cè)量值

16、之間的關(guān)系，通常要手工繪制函數(shù)圖像。在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的軟件系統(tǒng)中提供了曲線擬合功能。計(jì)算機(jī)在采集、計(jì)算、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后會(huì)按照實(shí)驗(yàn)者要求自動(dòng)繪制函數(shù)圖像，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果以圖像方式直觀的呈現(xiàn)出來(lái)。 （5）將“黑箱”變?yōu)橥该?，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)于外界來(lái)說(shuō)是不可見的“黑箱”，很少有學(xué)生去探究實(shí)驗(yàn)器件本身的原理。而在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室中，大多數(shù)的儀器外殼是透明的材質(zhì)。學(xué)生可以很清晰的看清楚各種儀器的內(nèi)部構(gòu)造，有利于激發(fā)學(xué)生探究未知世界的興趣?？傊?，DISLab 提供了許多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室無(wú)法達(dá)到的教學(xué)功能，符合新課程的教學(xué)理念，能激發(fā)學(xué)生的探究熱情，能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。（四） 研究目標(biāo)在烏

17、海市第一中學(xué)，DIS實(shí)驗(yàn)用于高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)剛剛起步，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室正在籌建中，很多有關(guān)高中物理DIS實(shí)驗(yàn)方面的問題還在探討。例如：如何將DIS合理地運(yùn)用于教學(xué)，高中物理哪些實(shí)驗(yàn)適合使用DIS來(lái)完成，哪些實(shí)驗(yàn)不適合使用由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、實(shí)驗(yàn)軟件、計(jì)算機(jī)以及實(shí)驗(yàn)附件構(gòu)成新型DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，巧妙地做到了課程與信息技術(shù)的有效結(jié)合，具有強(qiáng)大的信息采集和信息處理能力，可以實(shí)時(shí)、高效地處理各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)互通，具有便捷的交互功能。DIS因新課程改革而出現(xiàn)，新課程改革因DIS的出現(xiàn)而深入。但是，并非所有的高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)都適合用DIS來(lái)完成，這就需要深入了解傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)與DIS實(shí)驗(yàn)各自的特點(diǎn)

18、和優(yōu)勢(shì)，將兩者有機(jī)的結(jié)合，以達(dá)到教學(xué)效果的優(yōu)化處理。DIS的出現(xiàn)使教學(xué)面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。如何通過觀念的轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步研究教學(xué)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，使DIS的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更具針對(duì)性和實(shí)效性，逐步加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)方法的訓(xùn)練和科學(xué)精神的培養(yǎng)，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。這是作為一名一線教師不得不思考的問題。本課題在文獻(xiàn)研究和現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過教學(xué)實(shí)踐與研究，總結(jié)出部分高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)的DIS設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行部分傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和DIS實(shí)驗(yàn)的結(jié)合與互補(bǔ)；研究出高中物理“力學(xué)”DIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略與方法，并對(duì)部分高中物理的“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)書寫出教學(xué)案例，同時(shí)對(duì)DIS實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)、運(yùn)作與管理方式進(jìn)行一定探索和研究。通過教學(xué)

19、研究實(shí)踐，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變教師教學(xué)方式，并拓展學(xué)生探索活動(dòng)的范圍，提高學(xué)生的探究能力。同時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)探索，為本學(xué)校其他教師的教學(xué)提供經(jīng)驗(yàn)和范例，充分發(fā)揮教學(xué)資源共享的教學(xué)理念。利用傳感器技術(shù)對(duì)部分傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)過程變得簡(jiǎn)單、清楚，使教學(xué)模式得以更新，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。本文通過對(duì)DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用作一個(gè)充分的調(diào)查和研究，以了解學(xué)生在DIS實(shí)驗(yàn)運(yùn)用方面的總體情況，比較DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)各自的優(yōu)勢(shì)和教學(xué)弊端，研究如何應(yīng)用好實(shí)驗(yàn)器材才使學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)造思維能力有更好的發(fā)展。（五） 研究?jī)?nèi)容1 DIS系列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的開發(fā)研究在新課程中，教學(xué)目標(biāo)發(fā)生

20、了的轉(zhuǎn)變很大，由以往的教會(huì)學(xué)生某些知識(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學(xué)生掌握某些技能。烏海市第一中學(xué)物理組本著運(yùn)用DIS的優(yōu)勢(shì)，輔以傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)，包括問題的提出方案的制定，方法的運(yùn)用，過程的展開，數(shù)據(jù)的采集，結(jié)果的分析。針對(duì)不同的學(xué)生，分層次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。2 DIS實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的整合研究通過DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的整合，使學(xué)生在探究過程中培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力，逐步實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)方法的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生掌握新課程下的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生能養(yǎng)成敢于質(zhì)疑，善于交流，樂于合作，勇于實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度。高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程是讓學(xué)生再發(fā)現(xiàn)、再創(chuàng)造的過程，讓學(xué)生在教師引導(dǎo)下，自主地進(jìn)行發(fā)展與創(chuàng)新，是DIS實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)整

21、合教學(xué)的基本思路。3 DIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略與方法的研究新教材中的高中物理教學(xué)以科學(xué)探究為主線，以物理現(xiàn)象、概念和規(guī)律為的掌握為主要教學(xué)目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的參與和體驗(yàn)。 為了達(dá)到以上教學(xué)效果，在物理組內(nèi)我們經(jīng)常加強(qiáng)有關(guān)的理論學(xué)習(xí)，對(duì)有關(guān)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新梳理，深刻領(lǐng)會(huì)有關(guān)這一課題的理論在實(shí)際中的運(yùn)用和操作方法，并且聘請(qǐng)有關(guān)的專家和學(xué)者從工作和理論上給予指導(dǎo)。另外，在實(shí)驗(yàn)過程中，通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)表、興趣調(diào)查表、教師的觀察等收集有關(guān)的資料和數(shù)據(jù)，進(jìn)行總結(jié)和研究。通過兩個(gè)學(xué)年的行動(dòng)研究，期中和期末、各學(xué)年實(shí)驗(yàn)班進(jìn)行過程性評(píng)價(jià)和定性分析，總結(jié)出研究經(jīng)驗(yàn)，以論文的形式形成研究成果，并把優(yōu)秀的教學(xué)案例

22、向本校教師進(jìn)行推廣。（六）研究方法在研究中，堅(jiān)持科學(xué)性、系統(tǒng)性的原則，循序漸進(jìn)地進(jìn)行研究，通過集中培訓(xùn)、觀摩公開課以及物理備課組討論和個(gè)人自學(xué)相結(jié)合的方式，致力于新課程改革下高中物理“力”學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革。1案例研究法在烏海市第一中學(xué)高一兩個(gè)平行班（330班、334班）實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上，選取10個(gè)教學(xué)個(gè)案進(jìn)行深入研究。通過對(duì)課題教學(xué)效果的反思及測(cè)試，對(duì)學(xué)科數(shù)據(jù)的分析，從中提煉出具有說(shuō)服力的案例，以支撐課題研究的結(jié)論。2文獻(xiàn)調(diào)查法借助學(xué)校訂閱的教學(xué)報(bào)刊、雜志和各類教育網(wǎng)站搜集高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略和方法，去圖書館查找相關(guān)的文獻(xiàn)資料，然后把資料分類整理，在相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加以應(yīng)用和實(shí)踐

23、。3比較研究法 在高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)同一個(gè)教學(xué)案例中的實(shí)驗(yàn)采用不用的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，即用DIS實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)和用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，然后比較實(shí)驗(yàn)效果，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行系統(tǒng)的分析，通過問卷調(diào)查的方式反饋學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的情況，以得出在此實(shí)驗(yàn)中DIS實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)及弊端，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)及弊端，最后將各自的優(yōu)勢(shì)加以整合，最終設(shè)計(jì)出一套較為適用的實(shí)驗(yàn)方案，在此方案中可能既有DIS實(shí)驗(yàn)，也穿插有傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，目的就是為了通過研究，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化處理。4行動(dòng)研究法本文在研究過程中，充分收集學(xué)校每位物理教師在教學(xué)過程中積累的經(jīng)驗(yàn)，充分利用網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字化系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，加強(qiáng)自己與其他教師之間的合

24、作與交流，在解決教學(xué)疑難問題的過程中多思考，多琢磨，以發(fā)現(xiàn)新的問題，最終將問題得以解決。在研究過程中，自己要多去制作教學(xué)課件，多寫教學(xué)反思，多問問題，爭(zhēng)取讓自己的研究課題有價(jià)值，有助于高中物理“力學(xué)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能幫助高中學(xué)生既學(xué)到知識(shí)，又掌握了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能，最終培養(yǎng)他們的科學(xué)探究能力和創(chuàng)造力。5調(diào)查研究法在上面幾種主要方法的支撐下，還要輔以調(diào)查研究法，研究學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)與實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)時(shí)，對(duì)其學(xué)習(xí)的影響，掌握第一手材料，為課題研究提供充足的事實(shí)依據(jù)。二、 DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)案例對(duì)比研究（一） 研究方案設(shè)計(jì)1研究目標(biāo)在烏海地區(qū)，高中物理實(shí)施DIS的實(shí)驗(yàn)教學(xué)剛剛開始，高中物理

25、實(shí)驗(yàn)?zāi)男┻m合DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并為高中學(xué)生所接受，哪些實(shí)驗(yàn)不適合DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還需要深入研究、探索和實(shí)踐。由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、實(shí)驗(yàn)軟件、計(jì)算機(jī)以及實(shí)驗(yàn)附件構(gòu)成新型DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，巧妙地做到了課程與信息技術(shù)的整合，具有強(qiáng)大的信息收集、處理能力，可以實(shí)時(shí)、高效處理各種數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)互通，具有便捷的交互功能。將傳感器應(yīng)用于高中物理實(shí)驗(yàn)是高中新課程改革的一大亮點(diǎn)，新課程改革因DIS的誕生而深入。DIS的出現(xiàn)使教學(xué)面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。如何通過觀念的轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步研究教學(xué)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，使DIS的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更具針對(duì)性和實(shí)效性，逐步加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)方法的訓(xùn)練和科學(xué)精神的培養(yǎng)，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力

26、。這是作為一名一線教師不得不思考的問題。2研究?jī)?nèi)容和研究對(duì)象高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)中，DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比研究。通過對(duì)比，找出高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，哪些實(shí)驗(yàn)適合使用DIS，哪些實(shí)驗(yàn)適合用傳統(tǒng)教學(xué)方式，哪些實(shí)驗(yàn)適合將DIS與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。并探索利用DIS實(shí)驗(yàn)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。研究對(duì)象是烏海市第一中學(xué)高一334班（69人）和330班（68人），這兩個(gè)班的學(xué)生入學(xué)時(shí)的成績(jī)相當(dāng)。 3研究步驟和研究方法（1）研究步驟 確定所要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（主要以高中物理新教材必修1和必修2中的實(shí)驗(yàn)為主）。 選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)班烏海市第一中學(xué)334班和330班。 用對(duì)比研究的方法，在一個(gè)班實(shí)施實(shí)施DIS實(shí)驗(yàn)，另一個(gè)班

27、實(shí)施傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行教學(xué)。通過課堂提問、課后作業(yè)、問卷調(diào)查等形式發(fā)現(xiàn)問題，反思實(shí)施DIS實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)各自的利弊。 做好平時(shí)實(shí)驗(yàn)記錄。利用各種研究方法、研究方式，讓學(xué)生逐漸形成科學(xué)的思維習(xí)慣及能力，達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。（2）研究方法對(duì)比研究法、案例分析法、實(shí)踐反思法等研究方法。（二）加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)案例1 DIS實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【設(shè)計(jì)探究方案】1. 猜想加速度a與力F、質(zhì)量m之間存在怎樣的關(guān)系？如何研究加速度、力、質(zhì)量的關(guān)系？2. 怎樣用實(shí)驗(yàn)測(cè)定a、F、m這些物理量？3. 怎樣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集器的表格及相關(guān)的圖像坐標(biāo)？【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 研究小車在質(zhì)量一定的條件下，加速度與作用力的關(guān)系。2. 研究小

28、車在作用力一定的條件下，加速度與質(zhì)量的關(guān)系。3. 練習(xí)使用DIS實(shí)驗(yàn)設(shè)備。【實(shí)驗(yàn)器材】位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)，帶滑輪的軌道，小車，小桶，小車專用重片，天平，彈簧測(cè)力計(jì)等。圖2-1位移傳感器 圖2-2數(shù)據(jù)采集器圖2-3 實(shí)驗(yàn)裝置圖1. 用DIS研究加速度與力的關(guān)系（質(zhì)量m保持不變）【具體實(shí)驗(yàn)過程】 用天平稱裝有位移傳感器的小車的質(zhì)量。 用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小桶加里面放置砝碼的重力，并以此作為小車收到的拉力。 在軌道安裝滑輪的一端，安裝位移傳感器的接收器，并與數(shù)據(jù)采集器連接。將細(xì)繩連接小車，跨過滑輪系住2個(gè)鉤碼。 開啟電源（包括位移傳感器發(fā)射器電源），運(yùn)行DIS應(yīng)用軟件，點(diǎn)擊“用DIS研究加速

29、度與力的關(guān)系，加速度與質(zhì)量的關(guān)系條目，釋放小車測(cè)定加速度。 保持小車質(zhì)量不變，改變鉤碼數(shù)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)圖像截圖如下圖所示：圖2-4 v-t圖像2.用DIS研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系（保持作用力F不變） 調(diào)節(jié)天平，測(cè)配重片的質(zhì)量。 將位移傳感器的接收器固定在軌道沒有滑輪的一端，并連接到數(shù)據(jù)采集器，用細(xì)線連接小車，跨過滑輪系住三個(gè)鉤碼。釋放小車，測(cè)定加速度。將加速度的平均值記錄在表格中。 保持鉤碼數(shù)量不變（以保證小車收到的作用力不變），改變小車的質(zhì)量（增加配重片數(shù)量），重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 處理數(shù)據(jù)歸納得出結(jié)論。2傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.研究小車在質(zhì)量一定的條件下，加速度與作

30、用力的關(guān)系。2.研究小車在作用力一定的條件下，加速度與質(zhì)量的關(guān)系。3.練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器?！緦?shí)驗(yàn)器材】電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車、天平、帶滑輪的木板、小桶、小車專用重片、彈簧測(cè)力計(jì)?！緦?shí)驗(yàn)過程】1. 研究加速度與力的關(guān)系（保持小車質(zhì)量不變）。調(diào)節(jié)天平，測(cè)小車的質(zhì)量；用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)小桶加里面砝碼的重力并以此作為小車的拉力。將木板放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，調(diào)節(jié)木板，使小車放在木板上剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)。將小車末端與紙帶相連，前端系細(xì)繩，繩子跨過定滑輪連接一個(gè)鉤碼；紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。打開電源，釋放小車，在小車帶動(dòng)下，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上留下一系列清晰的點(diǎn)。 小桶中增加或換較大質(zhì)量的砝碼，再重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。 利用紙

31、帶計(jì)算出相應(yīng)的加速度，繪制a-F圖像。實(shí)驗(yàn)過程裝置圖如下：圖2-5 實(shí)驗(yàn)裝置圖記錄加速度與外力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入表格中。表格如下所示：表2-1加速度與外力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表研究加速度與外力的關(guān)系m/g（砝碼）F/NX/cma/m·s-2114.10 1.3814.82 0.6417.40 224.10 2.3620.60 1.0524.80 334.10 3.3430.20 1.4435.94 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，繪制a-F圖像 圖2-6 a-F圖像根據(jù)圖像得出結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，加速度與物體受到的外力成正比。2. 研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系（保持小車所受作用力不變

32、） 小桶中放置20g砝碼，測(cè)量出第一次小車的質(zhì)量為200.2g ,進(jìn)行第一次實(shí)驗(yàn)，取下紙帶。 安裝新的紙帶，并在小車中放入100g砝碼，此時(shí)小車的總質(zhì)量為300.2g ，進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)，取下紙帶。 安裝新的紙帶，并在小車中再放入100g砝碼，此時(shí)小車的總質(zhì)量為400.2g ，進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)，取下紙帶。 利用紙帶，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、研究。記錄加速度與質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入表格中。表格如下所示表2-2 加速度與質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系M/g（小車）1/MX/cma/m·s-21200.20 5.0020.60 1.0524.802300.20 3.3317.46 0.71

33、20.303400.20 2.5015.80 0.5517.98 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，繪制a-1/m 圖像。圖2-7 a-1/m 圖像【結(jié)論】根據(jù)圖像可得，當(dāng)小車受到的外力一定時(shí)，在誤差允許的范圍內(nèi)，加速度與質(zhì)量成反比。（三）探究“最大摩擦力與滑動(dòng)摩擦力的大小關(guān)系”實(shí)驗(yàn)案例1 DIS實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹勘容^最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力的大小。【實(shí)驗(yàn)器材】力傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)、木塊、白紙、【具體實(shí)驗(yàn)過程】將木塊置于白紙上，與力傳感器相連。用力拉白紙，觀察力的變化圖線。當(dāng)木塊隨白紙一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，圖線逐漸上升，表示木塊與白紙間的靜摩擦力逐漸增大；當(dāng)木塊不動(dòng)，白紙運(yùn)動(dòng)時(shí)，木塊與白紙間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦

34、力，由圖線可看到滑動(dòng)摩擦力保持不變；在靜摩擦力圖線與滑動(dòng)摩擦力圖線銜接處，有一個(gè)最高點(diǎn)，此最高點(diǎn)即為最大靜摩擦力。從圖線中可以很明顯地看出，最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示：圖2-8 DIS實(shí)驗(yàn)過程圖2 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【實(shí)驗(yàn)器材】彈簧測(cè)力計(jì)、砝碼、白紙、木塊【具體實(shí)驗(yàn)過程】將測(cè)力計(jì)與木塊連接，在木塊下方放一條白紙，用向左的力拉紙，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化。當(dāng)木塊隨紙一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸增加，此示數(shù)表示木塊與白紙間的靜摩擦力；當(dāng)木塊不動(dòng)，白紙運(yùn)動(dòng)時(shí)，木塊與白紙間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力；當(dāng)木塊與白紙?zhí)幱趯⒁獎(jiǎng)訁s未動(dòng)時(shí)，木塊與白紙間的摩擦力為最大靜摩擦力，并且發(fā)現(xiàn)從此位置稍微

35、拉動(dòng)白紙，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)會(huì)突然略微減小，然后便保持不動(dòng)。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示：圖2-9 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過程圖【結(jié)論】最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力。（四）實(shí)驗(yàn)案例對(duì)比研究1加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)案例對(duì)比研究本實(shí)驗(yàn)在研究過程中設(shè)計(jì)了兩種不同的實(shí)驗(yàn)方案，即DIS實(shí)驗(yàn)方案和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，并且在教學(xué)中將這兩種不同的實(shí)驗(yàn)方案分別應(yīng)用到了兩個(gè)高一年級(jí)教學(xué)班中（烏海一中330班、334班）。在330班的“加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使用DIS實(shí)驗(yàn)方案；在334班的“加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。在教學(xué)中，DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，具有很多的優(yōu)點(diǎn)： （1）現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)結(jié)論

36、易得出 在此實(shí)驗(yàn)中，加速度與質(zhì)量、加速度與力的關(guān)系最終是要通過a-1/m圖線和a-F圖線來(lái)得出的，DIS實(shí)驗(yàn)得出a-1/m圖線和a-F圖線的速度快，不用學(xué)生通過計(jì)算來(lái)完成，準(zhǔn)確率很高。 （2）精度高，易操作 數(shù)字化、信息化技術(shù)給物理量的測(cè)量帶來(lái)了革命性的變化，不但簡(jiǎn)單方便，而且由于減少了主觀判斷引起的誤差，所以測(cè)量精度高、誤差小。 （3）數(shù)據(jù)處理快DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理是由計(jì)算機(jī)完成的，大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以在瞬間處理完畢，可以讓學(xué)生從大量的數(shù)據(jù)處理中解脫出來(lái)。 （4）效率高 在此實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，DIS實(shí)驗(yàn)用時(shí)20分鐘，便完成了全部實(shí)驗(yàn)過程；利用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，一節(jié)課（40分鐘）基本完成實(shí)驗(yàn)，課容量很大

37、，學(xué)生的絕大部分時(shí)間都在讀數(shù)據(jù)，記錄數(shù)據(jù)。DIS實(shí)驗(yàn)的效率高這是顯而易見的。正因?yàn)镈IS實(shí)驗(yàn)具有以上種種優(yōu)點(diǎn)，因此在教學(xué)中對(duì)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)的能力就提出了較高的要求，有效的培養(yǎng)學(xué)生自主合作的能力就顯得尤為重要了。DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，在某些方面也具有弊端：由于DIS實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理及其作圖全部由計(jì)算機(jī)來(lái)完成，雖然簡(jiǎn)易、快捷，但是卻不能訓(xùn)練同學(xué)們處理紙帶數(shù)據(jù)的能力，數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，作圖能力。而這些能力恰恰是學(xué)生必須要具備的能力，在期中、期末考試，在兩年后的高考中，都要考察學(xué)生這些能力。由于兩個(gè)班采用了不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，330班的學(xué)生利用較短的時(shí)間就掌握了“加速度與作用力成正比，與質(zhì)量成反比”的關(guān)

38、系，也了解了數(shù)字化、信息化技術(shù)給物理實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的革命性變化。但是，他們?cè)谔幚砑垘У臄?shù)據(jù)、利用描點(diǎn)法作圖等方面比334班的學(xué)生要有所欠缺。而334班學(xué)生又沒有體驗(yàn)到DIS實(shí)驗(yàn)給物理實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的快捷、方便。如何來(lái)彌補(bǔ)學(xué)生們的這些不足呢？最終決定兩個(gè)教學(xué)班各拿出一節(jié)課，在330班演示傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生分析紙帶，計(jì)算加速度，并作圖；在334班演示DIS實(shí)驗(yàn)。2“最大摩擦力與滑動(dòng)摩擦力的大小關(guān)系”實(shí)驗(yàn)案例對(duì)比研究由于此實(shí)驗(yàn)案例簡(jiǎn)單，不存在讀取數(shù)據(jù)計(jì)算的問題，只需要學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論即可。DIS實(shí)驗(yàn)連接過程比較復(fù)雜，但實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯，從圖線中直接便能看出靜摩擦力隨拉力增大而增大，最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)

39、摩擦力，并且能讓學(xué)生直觀的看到f-t圖線做出的過程，最后將圖線保留下來(lái)，便于學(xué)生日后進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究。相比之下，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案就顯現(xiàn)出很多的不足，由于用彈簧測(cè)力計(jì)看摩擦力的大小變化，學(xué)生們?nèi)缛羯圆蛔⒁?，就?huì)錯(cuò)過最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力這一現(xiàn)象出現(xiàn)的瞬間，并且這種現(xiàn)象不能保留，不便于研究。因此，這種設(shè)計(jì)方案要想讓絕大部分學(xué)生看到現(xiàn)象并得出結(jié)論，就需要教師不斷的重復(fù)實(shí)驗(yàn)，這給教學(xué)帶來(lái)了很大的麻煩。因此，“最大摩擦力與滑動(dòng)摩擦力的大小關(guān)系”實(shí)驗(yàn)適合使用DIS實(shí)驗(yàn)。三 對(duì)高中物理“力學(xué)”中DIS實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的整體思考（一）高中物理“力學(xué)”中DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比從形象的層面上講，DIS實(shí)驗(yàn)在

40、學(xué)生的腦海中形成了直觀、深刻的印象，將人類思維空間的抽象信號(hào)比較準(zhǔn)確地展現(xiàn)在電腦屏幕上，例如：利用運(yùn)動(dòng)傳感器研究小車在人的拉動(dòng)下作變速直線運(yùn)動(dòng)，從電腦顯示器上可以直接看到小車的瞬時(shí)速率隨時(shí)間的變化情況，形象直觀。但是，由于學(xué)習(xí)者本身的差異性，并不是每個(gè)學(xué)習(xí)者對(duì)DIS實(shí)驗(yàn)的適應(yīng)程度都相同。由于DIS實(shí)驗(yàn)涉及到綜合性、技術(shù)性的知識(shí)較多，如非電學(xué)量的轉(zhuǎn)換、信號(hào)的放大、信號(hào)的采集、模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換、軟件的編制等，許多內(nèi)容學(xué)生都比較生疏，容易分散學(xué)生的注意力。再者，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化程度較高，易使學(xué)生忽視實(shí)驗(yàn)的物理意義，而單純的關(guān)注采集、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)成了數(shù)字“游戲”。在培養(yǎng)學(xué)生各方面

41、能力上，DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有明顯的差異：DIS實(shí)驗(yàn)側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)側(cè)重于培養(yǎng)細(xì)致、認(rèn)真、耐心的觀察習(xí)慣；傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)重視培養(yǎng)學(xué)生正確的選擇儀器和使用儀器的能力，而DIS實(shí)驗(yàn)在這方面則相對(duì)欠缺，因?yàn)樵贒IS實(shí)驗(yàn)中，基本的儀器就是某些固定的傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)；DIS實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生掌握利用現(xiàn)代化信息技術(shù)，可以幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生的知識(shí)層面，而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)比較重視學(xué)生技能的訓(xùn)練，如用秒表反復(fù)測(cè)量單擺的周期，可以使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中掌握秒表的使用方法；在數(shù)據(jù)處理過程中，DIS實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生的數(shù)學(xué)圖形分析能力、對(duì)復(fù)雜物理問題的分析判斷能力的培養(yǎng)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)可以充分培養(yǎng)學(xué)生的

42、計(jì)算能力、作圖能力及利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力；在高中物理“力學(xué)”的實(shí)驗(yàn)中，很多DIS實(shí)驗(yàn)都可以由學(xué)生自行設(shè)計(jì)、選材、完成，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力、研究能力和創(chuàng)新能力的目的，而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要求具有很大的局限性,限制了學(xué)生探究和鉆研的深度和廣度。綜上所述，DIS實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在高中物理“力學(xué)”教學(xué)中只有取長(zhǎng)補(bǔ)短，才會(huì)達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，才會(huì)達(dá)到新教材中培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的教學(xué)目標(biāo)。（二） 新課程改革下“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)教師的能力要求 新教材中，高中物理“力學(xué)”中的很多實(shí)驗(yàn)都可以用DIS來(lái)完成，但為了達(dá)到教學(xué)效果的最優(yōu)化、為了培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、數(shù)據(jù)處理等多方面能

43、力的教學(xué)目標(biāo)，很多實(shí)驗(yàn)單方面用DIS來(lái)完成是不行的，需要DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的有機(jī)整合。這樣，對(duì)教師的能力就提出了較高的要求。首先，教師要有自我學(xué)習(xí)能力，要將“數(shù)字化信息系統(tǒng)”即DIS這套實(shí)驗(yàn)裝備熟練掌握。DIS實(shí)驗(yàn)設(shè)備綜合了現(xiàn)代的電子、計(jì)算機(jī)、程序開發(fā)等一系列前沿尖端技術(shù)，想要熟練應(yīng)用這套設(shè)備，就需要教師不斷地學(xué)習(xí)和進(jìn)取、不斷地鉆研新的科學(xué)知識(shí)。其次，教師要改變自己的觀念，排除畏懼心理，要敢于迎難而上，主動(dòng)地對(duì)DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了解和學(xué)習(xí)，就像學(xué)習(xí)電腦技術(shù)一樣，只要多使用，多鉆研，虛心向其他有經(jīng)驗(yàn)的教師請(qǐng)教，最終一定會(huì)達(dá)到：能使用、能操作、能創(chuàng)新的地步。同時(shí)還要對(duì)學(xué)生進(jìn)行必要的課前技術(shù)培訓(xùn)，

44、教給他們DIS的簡(jiǎn)單操作原理，強(qiáng)化和提升他們的DIS實(shí)驗(yàn)技能。只有這樣，才可能達(dá)到最終的教學(xué)目的。再者，課前要做好充分的準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備用DIS完成，還是設(shè)計(jì)成傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，還是兩者結(jié)合使用，提前都要想好設(shè)計(jì)好。并且，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要有創(chuàng)新，能吸引學(xué)生的注意力，能讓他們也參與到實(shí)驗(yàn)過程中。當(dāng)然，提前做好充分的準(zhǔn)備，也能讓實(shí)驗(yàn)課順利、快捷的完成，以達(dá)到最終的教學(xué)目的，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。（三）要科學(xué)、有效地利用DIS實(shí)驗(yàn)DIS雖然在現(xiàn)階段高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用，但也不能不加分析地到處使用，在高中物理“力學(xué)”中使用DIS實(shí)驗(yàn)要注意以下幾點(diǎn)：1 不能所有“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)都用DIS來(lái)完成在教學(xué)

45、實(shí)踐中，學(xué)生是主體，教師是主導(dǎo)。如果不考慮學(xué)生能否接受，全部“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)都使用DIS來(lái)設(shè)計(jì)，就會(huì)出現(xiàn)有些DIS實(shí)驗(yàn)學(xué)生接受不了，也不符合高中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，教師就成為DIS實(shí)驗(yàn)的“講解員”，學(xué)生就盲目成為DIS實(shí)驗(yàn)的“聽客”。例如：研究“平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向和水平方向的運(yùn)動(dòng)情況”實(shí)驗(yàn)，利用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案（平臺(tái)上放置一個(gè)斜槽，斜槽末端必須水平，末端帶有一個(gè)支柱，支柱和斜槽末端中間有一個(gè)小空隙，恰好能讓小球落下。支柱上放置一個(gè)小球，讓一個(gè)與其等大的小球從斜槽的某一位置自由滾下，與另一個(gè)小球發(fā)生碰撞，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象），學(xué)生通過仔細(xì)觀察，很容易能夠得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論：做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，豎直方向做自由落體

46、運(yùn)動(dòng)，水平方向做運(yùn)算直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)裝置圖如下：圖3-1 研究平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的運(yùn)動(dòng)圖 圖3-2 研究平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的運(yùn)動(dòng)若此實(shí)驗(yàn)采用DIS來(lái)設(shè)計(jì)，最后通過位移時(shí)間圖像來(lái)得出結(jié)論。相比之下，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)便顯示出了明顯的優(yōu)勢(shì)：既便于通過觀察得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，又能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能激發(fā)他們?nèi)ピO(shè)計(jì)一些其它的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)來(lái)得出同樣的結(jié)論，可以培養(yǎng)他們的實(shí)驗(yàn)探究能力。而DIS實(shí)驗(yàn)最終又回到了枯燥的圖像研究中，使教學(xué)起不到應(yīng)有的作用，必然會(huì)導(dǎo)致學(xué)生聽不懂、厭學(xué)、成績(jī)不好等事情的出現(xiàn)。2要合理把握DIS實(shí)驗(yàn)的使用度人的認(rèn)知是有規(guī)律的，記憶的基礎(chǔ)是反復(fù)，記憶的工具是理解。DIS實(shí)驗(yàn)只不過是學(xué)生認(rèn)

47、知道路上的一個(gè)“助跑器”，而不是學(xué)生達(dá)到認(rèn)知目標(biāo)的特效工具。高中物理“力學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的提高還需要教師刻苦地鉆研教材，認(rèn)真并且具有創(chuàng)新地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，將DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有效結(jié)合，這樣一點(diǎn)一滴的不斷積累，不斷實(shí)踐，最后以達(dá)到從量變到質(zhì)變的效果。不能盲目地認(rèn)為幾個(gè)DIS實(shí)驗(yàn)就可以直接使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力達(dá)到質(zhì)的提升。在DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)合使用的過程中，不難發(fā)現(xiàn)課堂教學(xué)中出現(xiàn)了因技術(shù)崇拜而忽視教育規(guī)律的形式主義。有的教師片面追求效果的最優(yōu)化，不分課型、內(nèi)容，不顧實(shí)際教學(xué)需要，盲目使用各種媒體，熱衷于在計(jì)算機(jī)上模擬操作而忽視學(xué)生的實(shí)際操作，結(jié)果弄巧成拙，使課堂中的信息過多過剩，造成無(wú)效信息的泛濫，分

48、散了學(xué)生的注意力，不僅不能提高教學(xué)效率，反倒影響了教學(xué)目標(biāo)的落實(shí)。此外，教學(xué)過程是動(dòng)態(tài)的、發(fā)展的過程，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)見的情況。教學(xué)中過分依賴傳感器技術(shù)，全部教學(xué)環(huán)節(jié)由技術(shù)手段再現(xiàn)，用電子數(shù)據(jù)代替教師豐富的情感交流語(yǔ)言，用熒屏畫面代替教師形體交流語(yǔ)言，使得傳統(tǒng)教學(xué)方式下師生情感交流的優(yōu)勢(shì)蕩然無(wú)存，反而使師生間產(chǎn)生一種“教與學(xué)的阻隔”，不可避免地抑制了學(xué)生的創(chuàng)造力，影響了學(xué)生的聽課效果，最終可能會(huì)使他們喪失質(zhì)疑、創(chuàng)新的欲望和能力。對(duì)此，在DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)合使用的過程中，必須貫徹適時(shí)、適量地使用DIS的原則，正確處理好DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰艚o學(xué)生的一定的思考的時(shí)間和空間，在

49、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一定要體現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)結(jié)合以DIS實(shí)驗(yàn)，兩者互相補(bǔ)充，揚(yáng)長(zhǎng)避短，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生各方面能力的目的。3不能用DIS實(shí)驗(yàn)的演示代替學(xué)生的實(shí)際操作DIS演示實(shí)驗(yàn)不能代替學(xué)生的操作而直接塞給學(xué)生結(jié)論，知識(shí)的探求還需要學(xué)生自己動(dòng)手去揣摩。我們對(duì)知識(shí)的真正獲取是有一定過程的，這是不可否認(rèn)的認(rèn)知規(guī)律。當(dāng)我們的學(xué)生通過這樣的認(rèn)知過程后仍舊對(duì)某些規(guī)律心存不解時(shí)，在他們的腦海中急需要有一種可以從想象中抽取出來(lái)的形象的場(chǎng)景來(lái)解開心中的疑問，DIS實(shí)驗(yàn)在此時(shí)出現(xiàn)，可以說(shuō)是給學(xué)生解決疑問的最佳工具，是學(xué)生動(dòng)手操作與動(dòng)腦思索的完美結(jié)合。例如：如何能較為準(zhǔn)確地繪制出物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡？在此實(shí)驗(yàn)中，可以先

50、給學(xué)生們提供一些傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)器材，如小球、斜槽、木板、支架、白紙、重錘等，讓學(xué)生們自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。在實(shí)驗(yàn)中，不難發(fā)現(xiàn)學(xué)生們都知道小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線，要想描出這條拋物線，就必須先描出拋物線上的一些點(diǎn)，但如何能準(zhǔn)確描出這些點(diǎn)呢？學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，想了很多辦法，有的根本實(shí)施不了，有的則誤差非常大，而且很耗時(shí)間。這時(shí)我們提供DIS設(shè)計(jì)方案，如下圖所示： 圖3-3 用DIS研究平拋運(yùn)動(dòng)的裝置圖利用DIS，幫助學(xué)生輕易而準(zhǔn)確地在計(jì)算機(jī)屏幕上描出了小球做平拋運(yùn)動(dòng)的過程中，在其軌跡上相應(yīng)的一些點(diǎn)，把這些點(diǎn)我們用一條平滑的曲線連起來(lái)，就是學(xué)生們想要?jiǎng)澇龅膾佄铿F(xiàn)了。這樣，利用DIS幫助學(xué)生解決了他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中解決不了的問題，讓他們對(duì)DIS的實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生濃厚的興趣，刺激他們?nèi)ヌ骄俊⑷?chuàng)造，這才是DIS實(shí)驗(yàn)的真正魅力所在。4要注重DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的配合使用高中物理“力學(xué)”DIS實(shí)驗(yàn)應(yīng)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理統(tǒng)籌安排。高中物理“力學(xué)”DIS實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)特征是以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，它突出表現(xiàn)為師生互動(dòng)。學(xué)生的積極參與不僅活躍