文档介绍：数字化实验系统(DIS)在演示实验教学中的应用研究

【内容摘要】:本文主要针对数字化实验系统(简称DIS)在高中物理演示教学中的应用展开研究。从DIS实验的课堂教学应用出发,本文阐述了演示实验教学的内涵,对DIS演示实验的概念进行了初步的界定,然后分别从灵活处理DIS与物理演示实验、学生、教师三者的关系;软件对口,连线正确;安全可靠,确保成功;简易方便,现象清晰;正确操作,注意规范五个方面阐述了DIS物理演示实验教学的基本要求。在如何应用环节,本文通过转换变化速度——记录稍纵即逝的物理现象、转变记录方式——再现物理变化的全过程、改进实验方法——提高实验的教学效果、突破思维定势——展现意料之外的精彩四个方面详尽地阐述了DIS的应用方法和应用优势。
【关键词】:数字化实验系统(DIS) 演示实验教学 DIS物理演示实验
(一)演示实验教学
演示实验(教学)是在课堂上主要由老师操作,并通过教师启发引导,帮助学生对实验进行观察思考,以达到一定教学目的的实验教学方式。[[] [M] .:134
]演示实验包括教师用物理仪器和实物进行的实验演示,教师在课堂上出示模型、实物,教师放映物理录像片、电影片、幻灯片等声像教学片及利用信息技术进行的演示实验。
传统的演示实验定位于培养观察能力和思维能力 ,一般采用教师做、学生看、教师讲、学生听的教学方式,体现了教师的主体性。在“学生主体、教师主导”“以学生发展为本”的现代教育理念下,演示实验教学更加关注学生的参与性与探究性,关注传统演示手段与现代信息技术的整合。国家教育部在课程标准中明确提出“鼓励将电子计算机等多媒体技术应用在物理实验中,同是提倡使用身边随手可得的普通物品做实验。[[] (实验稿)[S].:52
]
本文讨论的演示实验教学是利用现代信息技术支撑下的DIS传感器进行的实验教学,此类实验关注信息技术与传统物理实验的有效整合,同时也关注学生主体性和参与性,关注实验的开放性、探究性。
(二)DIS演示实验含义
根据实验的目的以及实验中对思维和技能要求的不同,可以将演示实验分为探索性演示实验、验证性演示实验和应用性演示实验。[[] [D] .
]根据实验测量和演示手段的不同,可以将演示实验分为传统演示实验和DIS演示实验。
DIS演示实验是指应用DIS系统进行的物理演示实验,就是将传感器作为物理量的测量工具,利用计算机进行数据处理,利用多媒体展示实验过程和结论的演示实验。与传统实验相比,DIS演示实验有以下优势。首先,DIS演示实验在传统测量工具的基础上引入了传感测量技术,测量精度更高、更准确,并且实现了数据实时测量实时记录的功能。第二,DIS演示实验利用计算机记录并处理实验数据,处理速度快,准确性高,并且节省了课堂教学大量的数据记录和处理的时间,拓展了物理教学的时空。第三,DIS演示实验采用多媒体进行实验过程和结果的展示,实验的可视性、真实性更高。可见,DIS演示实验不是简单多媒体与传统演示实验拼凑,它是信息技术与物理实验的完美整合,这种整合包括了测量工具、数据采集、模数转化、计算机数据记录与处理、多媒体展示各个层面。
尽管如此,DIS演示实验依然离不开传统的物理实验,它还是需要传统演示实验的实验原理、实验装置、实验方法。但是,由于新的测量工具与数据采集处理方式,推动了物理演示实验的创新,优秀的DIS演示实验层出不穷,物理演示实验迎来一次巨大的变革。下面就利用各类演示实验案例详细介绍DIS在验证物理规律和创设问题情境中的应用。
(三)DIS物理演示实验教学的基本要求
1、灵活处理DIS与物理演示实验、学生、教师三者的关系
教师应该明确物理学是实验的科学,物理学的规律是借助实验得到的。没有演示实验就没有物理的教学,没有演示实验的物理教学更不可能是高质量的课堂教学。因此,物理演示实验是物理教学的必要内容。而DIS即数字化实验系统作为一种探索世界的新工具,其技术的作用是辅助物理课堂教学工具,是学生进行协作学习和会话交流的教学手段,是学生进行主动学习,协作式探索和意义建构的认知工具。在教学过程中,学生是教学的主体,教师在教学中起主导作用。因此,在教学过程中,教师应当从学生知识的意义建构、学生情感思维教育的角度出发,通过物理演示实验借助DIS实验技术展开物理教学。教师应当避免出现以DIS为中心,课堂上过度地展示DIS的技术,喧宾夺主的现象。
2、软件对口,连线正确
DIS实验系统组成较复杂,其中包括计算机、数据采集器、传感器。要进行DIS演示实验,教师要保证DIS实验系统本