浅谈数字化信息系统与物理教学的有效整合

浅谈数字化信息系统与物理教学的有效整合

　　浅谈数字化信息系统与物理教学的有效整合

　　王 影

　　（吉林省松原市实验高中）

　　《普通高中物理课程标准》明确指出：“物理课程必须与信息技术整合，构建信息平台，建立数字化信息系统实验室。物理教材要适应信息时代的变革，整合物理教学与信息技术，及时构建信息技术平台。

　　“DIS”是英文“digital information system”三个词的缩写，全称为数字化信息系统。主要由传感器、数据采集器和计算机三部分组成，是通过传感器获取信息，经数据采集器传入计算机并转化为数据，由计算机对信息进行数据处理的数字化技术平台。DIS是传统中学教学实验仪器的一次革命性的改进，随着课改的推进，DIS在中学物理教学中发挥着越来越重要的作用。

　　一、DIS系统与高中物理教学的有机整合

　　1.利用DIS对传统实验进行改进

　　传统实验由于受到实验仪器、实验环境、测量工具的诸多实验条件的限制，具有实验结果不稳定、实验数据精度低、可视性差等问题，而利用DIS强大的数据采集系统和处理软件成功地改进一些已有的物理实验，增加原来不能做或实验现象不明显的实验，有时效果令人震撼。

　　比如在“超重和失重”一节，我们经常会做这个实验：用弹簧秤挂着一个钩码，然后向上加速运动，观察弹簧秤示数的变化，实验效果不好。而利用力传感器代替弹簧秤，可以清晰地显示出整个过程中力的变化情况，并通过计算机大屏幕显示出来，能够让学生感性认识超重、失重，加深对问题的理解。

　　2.利用DIS开发新实验

　　利用DIS的高精度与强大的数据处理能力，可以开发出很多传统实验无法完成的一些新实验，可以弥补传统实验在定量研究的不足。

　　在研究电容器电荷量和两极板间电压的关系时，用两个规格分别为（25 V，4 700 μF）和（25 V，10 000 μF）的电解电容器，学生电源，DIS传感器和相应软件，小灯泡，导线若干，电键进行实验。实验电路如下图。

　　接电键1让电容器充电，充电完毕电容器两端电压等于电源电压。此电压可以通过电压传感器测得。

　　接电键2让电容器放电测放电电流随时间变化关系图像，通过软件操作求出电容器所带电荷量。

　　建立电荷量和电压关系直角坐标系，通过软件生成趋势线。此处数据处理也可用Excel进行处理，从而引入电容器电容的概念。

　　二、物理教学中运用DIS的经验与反思

　　1.不能过分依赖DIS，要重视基本实验技能的培养

　　物理是以实验基础的学科，做好实验是学好物理的关键。传统实验可以为我们“重现”物理学家们科学探究的情景，让学生了解物理规律发现的过程，学习科学家们的各种精神。传统物理实验对学生观察能力的要求较高，需要多次测量，有利于培养学生耐心观察的习惯。在数据处理方面，学生要经过计算或描点作图，并通过结果或做出的图像进行分析、归纳，得出结论。DIS实验能培养学生对知识与规律的探究能力，有利于培养学生的数形结合能力，完成一些传统实验无法完成的实验，提高学生的计算机操作技能，有利于学生掌握现代化信息技术学习、拓展知识的能力，但不利于培养学生的动手操作及读数的技能，用计算机强大的数据处理能力，实验数据处理的时间少，方便、快捷，但不利于锻炼学生的数据处理能力。

　　2.DIS的应用要适度，要与传统实验优势互补

　　数字化实验是一种教学辅助手段，应用应建立在传统实验的基础上，为教学过程中遇到的困难提供技术支持，教学中两者应努力实验优势互补。将DIS与传统实验恰当整合，取长补短，以取得最佳效果。对于一些传统测量物理量的基本实验，就不必费尽心思使用DIS。在定性问题上，先做一些传统实验，再辅之以DIS实验，使实验更准确、更科学。在实时数据采集上可优先考虑DIS，在实验原理的演示上辅之以传统实验，实验优势互补。

　　总之，随着科技的进步，DIS是我们物理实验教学的必然趋势，DIS对物理课程的教学模式和教学理念都将产生深远的影响，如何扬长避短，与物理教学有效整合，将是我们长期探讨的课题。