基于DIS物理實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容及過(guò)程,高等教育論文

基于DIS物理實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容及過(guò)程,高等教育論文基于DIS(DigitalInformationSystem,DIS)的物理實(shí)驗(yàn)在以問(wèn)題為載體,讓學(xué)生通過(guò)使用傳感器自個(gè)收集數(shù)據(jù)、利用計(jì)算機(jī)分析和處理數(shù)據(jù),體驗(yàn)知識(shí)產(chǎn)生經(jīng)過(guò),學(xué)會(huì)學(xué)習(xí),在這里經(jīng)過(guò)中鍛煉了學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力[1].基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)這種新型的學(xué)習(xí)方式以學(xué)生為主體,改變傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)探究,要優(yōu)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué).最近幾年,在物理教學(xué)中,尤其重視學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)方面的能力和發(fā)展.因而,DIS技術(shù)整合物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),對(duì)改良和完善傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法和手段具有極其重要的意義[2-4].二、DIS簡(jiǎn)介及其研究?jī)?nèi)容數(shù)字化信息實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)DIS是一種新型智能數(shù)字化教學(xué)設(shè)備,主要是利用計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué).利用數(shù)據(jù)采集器,教學(xué)傳感器,及配套的軟件對(duì)物理量測(cè)量、采集、控制、結(jié)果多模顯示和智能化數(shù)據(jù)分析.該系統(tǒng)能夠進(jìn)行組合實(shí)驗(yàn),同時(shí)采集四組數(shù)據(jù),對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可進(jìn)行線形和曲線分析(二次甚至高次).DIS實(shí)驗(yàn)研究可牽涉所有的物理量測(cè)量,并以數(shù)字或模擬信號(hào)發(fā)給數(shù)據(jù)采集器,數(shù)據(jù)采集器對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理,然后通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)相連,計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析.為普及使用,DIS傳感器和計(jì)算機(jī)組成的測(cè)量系統(tǒng),能夠獨(dú)立地或是與傳統(tǒng)的物理教學(xué)儀器相結(jié)合[5][6].為師生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教與學(xué)的互動(dòng)平臺(tái)提供了物質(zhì)基礎(chǔ).三、基于DIS物理實(shí)驗(yàn)的目的與意義開(kāi)設(shè)基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生通過(guò)查找資料、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)獲得對(duì)實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)的直接體驗(yàn).對(duì)實(shí)驗(yàn)的一般步驟有相應(yīng)的了解,為學(xué)習(xí)物理學(xué)及其專業(yè)課程打下基礎(chǔ).有研究者驗(yàn)證:基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生理解物理概念愈加有利,并且能夠提升學(xué)生的創(chuàng)新能力[7].基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)探究,多樣性的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方式方法激發(fā)了學(xué)生的興趣,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和對(duì)科學(xué)問(wèn)題探究能力.基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)將改變傳統(tǒng)按部就班的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式,轉(zhuǎn)為以學(xué)生自主探究為主的實(shí)驗(yàn)操作和知識(shí)獲取經(jīng)過(guò).四、基于DIS物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新點(diǎn)1、基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生與老師提出了新的要求基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有熟悉的套路規(guī)范,這給學(xué)生尤其是老師提出了挑戰(zhàn),物理實(shí)驗(yàn)中怎樣選擇問(wèn)題,怎樣擴(kuò)展資料以備學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備量不夠,實(shí)驗(yàn)結(jié)論與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)有多大的匹配,實(shí)驗(yàn)的不確定度的范圍是多少等等都將因人而異,老師也應(yīng)該隨機(jī)應(yīng)變.運(yùn)用自個(gè)的教學(xué)智慧創(chuàng)造性地開(kāi)展對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)工作.2、基于DIS物理實(shí)驗(yàn)的主體是學(xué)生基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的自主性、探究性學(xué)習(xí)為基礎(chǔ),老師只是起必要的引導(dǎo)、協(xié)助的作用.學(xué)生按興趣選擇和確定實(shí)驗(yàn)課題后,分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),小組成員共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、確定實(shí)驗(yàn)原理,施行實(shí)驗(yàn)步驟、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果.學(xué)生真正被置于主體地位,能夠充分發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性.3、基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和經(jīng)過(guò)并重傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,而基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)更注重的是實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò).學(xué)生在尋找資料、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、社會(huì)調(diào)查、與別人溝通、與社會(huì)交往的經(jīng)過(guò)中已經(jīng)鍛煉了多方面的能力,這些能力恰恰是將來(lái)走向社會(huì)所必備的.五、基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)及示例1、提出問(wèn)題老師根據(jù)物理教學(xué)內(nèi)容為基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)提出探究性問(wèn)題,并為學(xué)生在選擇問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的經(jīng)過(guò)中給予指導(dǎo),協(xié)助學(xué)生進(jìn)行實(shí)證性、綜合性和開(kāi)發(fā)性實(shí)驗(yàn).利用DIS設(shè)備促進(jìn)學(xué)生深切進(jìn)入研究問(wèn)題,使學(xué)生在有趣豐富的探究性經(jīng)過(guò)中體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)的經(jīng)過(guò).2、收集數(shù)據(jù)基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)中,學(xué)生可利用數(shù)據(jù)采集器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)保存、回放分析.學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)中的變化和發(fā)展情況,在數(shù)據(jù)采集經(jīng)過(guò)中可選擇通用軟件來(lái)感性地感受實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò),可以選擇專用軟件進(jìn)行精到準(zhǔn)確的采集和科學(xué)的分析.3、處理數(shù)據(jù)通過(guò)上一步采集好的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)者能夠利用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的強(qiáng)大功能對(duì)其進(jìn)行一系列的處理,迅速生成實(shí)驗(yàn)結(jié)果并觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,同時(shí)還能夠自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告.4、評(píng)價(jià)和檢驗(yàn)結(jié)果學(xué)生通過(guò)介入基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)探究,討論和比擬物理實(shí)驗(yàn),通過(guò)互相溝通和討論來(lái)改良和糾正實(shí)驗(yàn),為其他同學(xué)提供解決相應(yīng)問(wèn)題的思路和相關(guān)材料,驗(yàn)證科學(xué)推理經(jīng)過(guò)的正確性.進(jìn)而真正解決問(wèn)題,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方式方法.5、典型實(shí)驗(yàn)基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)一般遵循如上經(jīng)過(guò),國(guó)內(nèi)已有相關(guān)的物理老師培訓(xùn)教學(xué)資料[3]和相關(guān)的文章發(fā)表[8],在這里以電學(xué)實(shí)驗(yàn)電容器充放電為例:實(shí)驗(yàn)?zāi)康?觀察電容器充放電經(jīng)過(guò)有哪些特性.實(shí)驗(yàn)原理:電源接通時(shí),開(kāi)場(chǎng)對(duì)電容器充電;充電完成后將電源去掉換成導(dǎo)線,電容器開(kāi)場(chǎng)放電.在一樣的電氣環(huán)境下,充電時(shí)間的長(zhǎng)短取決于電容量的大小,電容量大的充電時(shí)間長(zhǎng),可根據(jù)充電的時(shí)間的大小,推斷電容器的電容大小.實(shí)驗(yàn)器材:DIS數(shù)據(jù)采集器、電學(xué)實(shí)驗(yàn)板EXB-10、計(jì)算機(jī)、學(xué)生電源、導(dǎo)線等.實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò):1、將電壓傳感器接入數(shù)據(jù)采集器的任一通道.將直流電源的正負(fù)極分別連到電學(xué)實(shí)驗(yàn)板上.打開(kāi)電源開(kāi)關(guān),選擇聯(lián)機(jī)工作形式.2、打開(kāi)DIS系統(tǒng)軟件,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)控制界面.3、單擊控制界面上的開(kāi)場(chǎng)采集按鈕,給電容器充電,當(dāng)充電電壓到達(dá)輸入電壓值時(shí),調(diào)整開(kāi)關(guān),使電容器放電.4、點(diǎn)擊結(jié)束按鈕,可得實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行分析.探究性問(wèn)題:①假如換用大容量的電容器,充放電時(shí)間會(huì)如何變化?符合什么規(guī)律?改變電壓大小會(huì)如何?能否用其它傳感器實(shí)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)?②輔材方面:即實(shí)驗(yàn)所需電源,導(dǎo)線,電路板等,怎樣確定它們的規(guī)格才能使得實(shí)驗(yàn)更易于操作?③實(shí)驗(yàn)步驟:如何布置實(shí)驗(yàn)步驟才算合理?你能否針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟贾盟枰膶?shí)驗(yàn)步驟?④軟件方面:軟件的界面應(yīng)該怎樣設(shè)置才愈加符合人性化?你能否做出相應(yīng)的改良?采用DIS設(shè)備完成的物理實(shí)驗(yàn)很多,如:加速度的測(cè)量;伏安法測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻;單縫衍射、雙縫干預(yù)、物質(zhì)透光性能研究等等.實(shí)際上對(duì)于當(dāng)前所有的物理實(shí)驗(yàn)都能夠用DIS設(shè)備來(lái)完成.結(jié)論基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)是一種全新的學(xué)習(xí)方式,學(xué)習(xí)者能夠利用DIS實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐活動(dòng)將理論知識(shí)和生活經(jīng)歷體驗(yàn)結(jié)合起來(lái),以物理概念為起點(diǎn),對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和思維推理能力進(jìn)行培養(yǎng),進(jìn)而提高學(xué)生多方面素質(zhì).基于DIS的物理實(shí)驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)是轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探究問(wèn)題的能力,使物理教學(xué)和學(xué)習(xí)進(jìn)入嶄新的一頁(yè).以下為參考文獻(xiàn)[1]劉炳升.中學(xué)物理老師專業(yè)技能訓(xùn)練[M].北京:高等教育出版社,2004:7.[2]劉炳升.走進(jìn)高中新課改---物理老師必讀[M].南京:南京師范大學(xué)出版社,2005:4.[3]錢揚(yáng)義.數(shù)字化化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與學(xué)生探究能力的培養(yǎng)[J].中國(guó)電化教育,2006(11):49-52.[4]魏慧軍.基于DIS的上海二期課改高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)在狀況調(diào)查及分析[D].上海:上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文,2006:4.[5]丁玲.高中物理教學(xué)中的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)優(yōu)化整合的實(shí)踐研究[D].上海:上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008:4.[6]易勇,李