新课程理念与教学改革_DIS推进新课程教学改革的实践与思考

　　实验是物理教学的重要内容和手段,是培养学生科学素养,提高学生能力的有效途径。DIS是“数字化信息系统实验室”的简称,它具有多种类型的传感器,多通道的数据采集器,多样化的自主操控平台,以及强大的函数图象处理系统,实现了实验手段数字化,测量呈现实时化,现象规律可视化,操作测试简单化,实现了现代教育技术与物理教学实验的有机整合,提高了实验的效率,通过实际的操作,我们发现DISLab实验手段与传统的实验手段相比较,其优越性主要表现为以下几点。
　　
　　简化实验数据处理
　　
　　DISLab具备了“实时实验”功能,数据变化过程与实验过程同步,可以实现数据的实时采集和实时处理,并且能同时采集多个相同的或不同种类的物理量,因此,数据采集、处理和图象描绘可由计算机一步完成,这样实验者可以从数据读取、记录、公式运算和图象描绘等烦琐的简单劳动中解脱出来。DISLab成功地克服了传统实验的诸多弊端,支持了教育技术与物理教学的全面整合,既节约了时间又让学生感到直观、易懂,比如在实验“探究导体电阻与它的横截面积的关系”的实验中,学生首先要花去大量的时间去读取实验测得的数据,然后对实验的数据进行处理: 学生在处理数据的时候,建立R-S坐标,标出刻度,然后根据实验所得数据进行描点、连线,最后绘制R-S关系图象,发现R与S大致成反比,然后重新再建立R-1/S坐标,根据实验数据描点,连线,绘制R-1/S关系图象,最后得到一条直线,从而得出R与S成反比,整个过程需要耗费大量的时间,而用DISLab通用软件处理,就可以一步到位,接好线路,数据可以在电脑里直接得出,甚至可以直接就画出曲线,然后只要稍作调整,即把横坐标含义改为1/s,又可以得到一条直线,非常简洁,直观,而且快速,提高了课堂效率。
　　
　　再现物理过程瞬间变化
　　
　　DISLab的数据采集器的内置采集频率可以从0.1HZ到1000HZ之间任意调节,如果需要了解某些物理量的瞬间变化,可以调高采集频率,从而帮助我们观察短时间内的变化规律,比如DISLab能直接测量瞬时速度,磁感应强度,微电流等,还可以测量弹力的瞬间变化,使这些在传统实验条件下难以捕捉的物理量轻松容易地得以测量,如下图中,劲度系数分别为k1和k2的两根弹簧,k1>k2;A和B表示质量分别为ma和mb的两个小物块,ma>mb。将两根弹簧与物块按图方式悬挂起来。在剪断K2的一瞬间,A、B两物体的加速度分别为多少?这个问题中,教师可以按照常规思路进行分析,A受到弹簧K1的弹力和重力,得出A的加速度为mbg/ma,B只受重力,所以B的加速度为g,但这样的分析还不够形象具体,可能还有部分学生不能理解为什么弹力在瞬间是不变的,若能将这一瞬间力的变化在计算机里直接显示的话,一定更有说服力;这个问题用DISLab处理就很方便了,打开DISLab通用软件,把弹簧K1用力传感器代替,接好线路,力在一瞬间的变化在电脑里就可以直接显示出来,结果十分清晰。此外,在讲到最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系时,教师总是用一些抽象的语言来进行描述,无论教师的讲解多么精彩,都很难让学生对二者的关系有深刻的理性认识,传统的实验又对此无能为力,然而应用DISLab进行实验,其效果就大不一样,下图就是应用实验测得的时间与摩擦力的关系图象。实验装置:用传感器拉动放在水平桌面上的一个一定质量的小木块,使小木块从静止发生运动,输出的图象就是小木块所受力与时间的关系曲线,通过图象可以清晰的看出,随着时间的变化,小木块所受摩擦力大小的变化,同时也可以分析出最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系。
　　
　　弥补传统实验空白
　　
　　比如磁感应强度的测定,传统的实验仪器是难以将微小的磁感应强度进行测量的,而DISLab凭借传感技术弥补了传统实验中的测量的空白,解决了多种物理量精确采集问题,一些难以理解的科学概念和原理,借助DISLab的直观演示将变的容易认知和理解,比如DISLab能直接测量磁感应强度,光等一些传统仪器难以测量的物理量。
　　不过,DISLab实验手段与传统的实验手段相比也有不足之处,比如,在对实验观察能力的培养上,传统实验就比DISLab更能体现优点,另外,由于DISLab实验易于观察实验结果,操作灵活、简单、并使用计算机辅助分析,削弱了对学生动手能力、计算能力、分析能力的培养,甚至在部分实验的设计中,仅仅停留在对传统实验的程序化上,即将传统的实验按照标准的实验程序和步骤,实现程序化,学生在实验中,只是按照程序的布置,按部就班地完成实验,这显然与新课程理念相违背的,因此,我们在把DISLab实验手段引入的同时,也一定要注意恰当使用。