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对高中力学中应用DIS实验的可行性分析

范文

陈全海+丁鹏飞

（甘肃省兰州第一中学，甘肃兰州 730030）

摘要：人教版新课标高中物理教材中的力学实验是物理教学不可缺少的的有机组成部分，和理论教学一起构成了物理教学的整体。本文着重阐述了如何在力学中合理利用DIS实验来提高物理课堂教学的效率，以适应高中物理教学改革的时代要求，培养师生的科学素养。

关键词：高中力学；DIS实验；可行性

一、对现行高中物理课本中力学实验的几点分析

人教版新课标高中物理教材中的力学实验是力学教学中不可缺少的有机组成部分[1]，和理论教学一起构成了物理教学的整体。实验从教学方式上分为课堂演示实验和学生分组实验，其中分组实验按目的可以分为训练性实验、验证性实验和探究性试验等。

课堂演示实验是教师在课堂上操作给学生看，学生通过观察和思考从而发现其中的物理现象和物理规律，如牛顿管演示自由落体运动、小球的平抛运动、作用力和反作用力、显示微小形变、向心力、运动的合成与分解（观察红蜡块的运动）等都可在课堂上演示。

训练性实验主要训练学生掌握基本物理量的测量方法、基本实验仪器的使用方法以及实验数据的处理方法，如长度的测量、质量的测量，用弹簧秤测物体的重力、速度的测量等；验证性实验是用实验验证已知的定理、定律，帮助学生理解并把握这些定理定律的物理含义，以及了解它们的形成过程。如验证动能定理和机械能守恒定律等；探究性实验是指在教师的指导下，利用各种设备和已知条件，设计实验来探索一些在物理学上虽然早已明确，但对学生来说却是未知的现象、规律，目的在于培养学生的探索精神和科学研究的能力[2]，如探究小车的速度随时间变化的规律、探究加速度与力、质量的关系、探究求合力的方法等。

二、对高中力学中应用DIS实验的可行性分析

上述实验中有些既可以作为演示实验用，也可用作学生操作实验，在这些实验中到底哪些实验适合采用DIS技术？这要从实际出发理性地做出选择，绝不能盲目地跟风求新而不顾学生的接受能力，不考虑高中物理学科本身的特点。高中力学实验在教材中还是按照传统实验编排的，少数实验安排了DIS技术作为参考，这一方面考虑到大多数学校还没有DIS实验的条件，但更重要的是考虑到高中物理学科的特点和高中学生的认知特点而设计的。用不用DIS实验要从实际出发，既要看和传统实验相比能起到多大的效果，又要考虑高考对这一实验的考察要求。在教学实践中，必须通过DIS实验与传统实验的对比研究，找出高中力学实验教学中哪些实验适合使用DIS技术，哪些实验更适合用传统教学方式，哪些实验适合将DIS与传统实验相结合，并不断探索利用DIS实验改进实验教学的效果。

1.不宜用DIS实验代替高考对传统仪器和应用原理考察的实验

到目前为止，虽然实行了新的课标模式，但高考的考试模式在本质上并没有多大变化，高考依然决定着课堂教学的走向，加之高中教学内容多，课时紧张，教师在实际中不得不围绕教学大纲组织课堂教学，因此实验教学也必须考虑到学生在高考中的需求。

高考中对传统仪器的使用及其原理进行考察的实验主要有：用打点计时器测速度、探究小车的速度随时间的变化规律、探究求合力的方法、探究加速度与力、质量的关系、研究平抛运动等。从近几年的高考试题中可以看出，传统方法是必须掌握的，高考对这些实验的考察主要以传统实验为主，因此DIS实验在时间容许的情况下可以作为拓展，但不宜完全代替传统实验。

2.在某些物理概念和规律的演示实验中完全可以采用DIS实验

在某些概念、规律和物理现象的教学中，教师做一些演示性的实验给学生看，通过老师启发和学生的讨论，从中找到事实依据，澄清谬误，掌握规律，明确概念。在这些教学中完全可以选择DIS实验，如图1和图2所示，在讲完匀变速直线运动及其位移-时间图像和速度-时间图像之后，若采用DIS实验描绘其运动的图像，并将这一结果和打点计时器传统实验所得结果进行比较，从而让学生更深入地理解匀速直线运动和匀变速直线运动的概念和规律。

高中力学中可用DIS演示的实验如表所示：

做这些实验时，若条件允许，最好能将传统实验和DIS实验结合起来会收到更好的效果。比如演示超重和失重时可先用传统实验，指导学生分组做，再用DIS实验演示。图3为手持力传感器做下蹲和站起过程钩码的超失重的DIS实验结果，将这一结果和学生用弹簧秤演示的结果比较，从而加深学生对超失重的理解。

3. 警惕掉入DIS实验的陷阱

在教学实践中发现DIS实验的效果并非像某些文章中所说的那样神奇，甚至在某些实验中若采用DIS其效果会适得其反。正如梅云霞等人[3]指出，DIS物理实验是把“双刃剑”，其本身存在先天的不足之处，如实验原理的复杂化增加了学生理解上的困难；学生的注意力有時被吸引到一些并非主要关注对象的实验器材上，而不是概念和规律的形成过程上，导致学生的注意力分散，影响到实验教学的效果；由于DIS实验高度自动化和数据处理的快速化，学生来不及弄清实验原理，影响了学生对物理概念的形成和对物理意义的理解；缺少了在传统实验中手工操作对学生基本实验技能的培养。如果不能客观地分析，盲目地应用DIS实验将使实验教学陷入高科技的陷阱，教师成了表演者，整个实验变成了数字游戏。例如在研究平抛运动的实验中若按照课本中描述的用DIS实验描绘平抛运动物体的轨迹，学生不但不能增加对平抛运动的理解，反而对计算机所描绘的轨迹更加迷惑。

在教学实践中，教师必须通过刻苦钻研教材，将DIS实验与传统实验有效结合，扬长避短，设计出具有创造性的实验并加以不断实践，才能提高物理“力学”实验教学的效果。

参考文献

[1]张保雷.人教版高中物理新旧教材力学实验比较分析.物理教师，2011年，第32卷第06期

[2]康勇.浅谈物理实验的重要性和现行实验体系的弊病.新课程学习（中），2011年，第06期

[3]梅云霞唐晓亮.DIS物理实验是把“双刃剑”.物理教学，2012年.第12期

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