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。