初中物理DIS系統(tǒng)利用率低的原因及其對策

俞如東

摘 要：現(xiàn)在DIS在初中物理實驗教學(xué)中的利用率很低，只有在硬件配置、教師培訓(xùn)、課程開發(fā)上下足功夫，才能讓DIS系統(tǒng)扎根于初中物理實驗課堂。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化實驗系統(tǒng)；利用率；對策

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)課程，實驗教學(xué)的重要性是顯而易見的。物理實驗教學(xué)對學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)也是至關(guān)重要的。這些年來，DIS（信息化教學(xué)系統(tǒng)）以其測量結(jié)果準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)生成智能化等特點被大量裝配于初中物理實驗室中。DIS利用傳感器把溫度、電壓、電流、力、光照、聲音等物理量采集后，統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為電信號送入數(shù)據(jù)采集器并通過電腦加以處理和顯示。由于采用了傳感器加計算機(jī)的組合模式，使物理實驗的模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號，突顯了信息時代的特點。與傳統(tǒng)實驗相比，DIS能使定性變定量，不見變可見，不能做變可做。但是據(jù)本人多校實地調(diào)查分析，現(xiàn)在DIS在初中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用情況并不樂觀。通俗地講，就是汽車買了，沒人會開，會開也很少開。

一、DIS在初中物理實驗教學(xué)中利用率低的原因

1.DIS硬件裝備不足，沒有持續(xù)的經(jīng)費投入

以本地區(qū)縣城的幾所初中的情況為例，雖然都配置了DIS實驗室，但都只有一個實驗室，且物理、化學(xué)、生物共用一個，而每個實驗室只有十幾套DIS學(xué)生系統(tǒng)。如果想實驗教學(xué)正常進(jìn)行，從實驗室數(shù)量和DIS學(xué)生系統(tǒng)數(shù)量上都有非常大的缺口。所以，很多學(xué)校只在DIS實驗室剛建成時開過幾堂展示課，其他時間DIS實驗室基本處于閑置狀態(tài)。

2.教師應(yīng)用DIS教學(xué)的意識不到位，掌控DIS的教學(xué)能力不足，進(jìn)一步制約DIS的使用

在問卷調(diào)查“使用DIS做實驗?zāi)芊裉岣邔W(xué)生成績嗎？”中，很多老師認(rèn)為DIS系統(tǒng)雖然可以讓實驗測量更加精確，實驗處理更便捷，但是不利于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，應(yīng)該堅持傳統(tǒng)實驗。同時有不少教師對DIS系統(tǒng)相關(guān)功能掌握不到位，教學(xué)能力不足，而相關(guān)DIS的教學(xué)培訓(xùn)也沒有長期廣泛地開展，導(dǎo)致初中物理教學(xué)中很難使用DIS系統(tǒng)。

3.DIS實驗課程開發(fā)不足，導(dǎo)致DIS系統(tǒng)與初中物理實驗教學(xué)脫節(jié)

由于DIS系統(tǒng)配套的實驗設(shè)計是基于高中物理部分，所以在實驗設(shè)計內(nèi)容上與初中物理實驗教學(xué)相去甚遠(yuǎn)，基本沒有直接拿來用的實驗課程設(shè)計。這讓一些想利用DIS系統(tǒng)提升物理教學(xué)效果的老師更無從下手，以至最終放棄DIS系統(tǒng)。

二、解決DIS系統(tǒng)難以在初中實驗教學(xué)中推廣的困境的措施

1.加大DIS系統(tǒng)的經(jīng)費投入，經(jīng)常開展教師在DIS系統(tǒng)上的培訓(xùn)工作

DIS系統(tǒng)售價高昂，每套系統(tǒng)都有上萬元，如果每門學(xué)科建多個DIS實驗室，在經(jīng)費上肯定要有大的投入才行。教師的培訓(xùn)工作也要隨DIS系統(tǒng)的推廣，持續(xù)高效地展開。只有通過DIS系統(tǒng)培訓(xùn)，在技術(shù)層面消除教師應(yīng)用DIS系統(tǒng)的困難，才有可能讓教師在物理實驗教學(xué)中想到用DIS系統(tǒng)提升實驗效果。另外，通過大量DIS培訓(xùn)，教師才能科學(xué)全面地看待DIS系統(tǒng)的優(yōu)缺點，既不會全盤否定，也不會一味盲從，從面合理有效地使用DIS系統(tǒng)。

2.以初中物理傳統(tǒng)實驗為綱，開發(fā)適合教學(xué)要求的DIS實驗課程

初中物理考查學(xué)生對實驗的掌握情況是依據(jù)傳統(tǒng)實驗的要求等展開的。所以，DIS實驗課程必須抓住實驗的基本要求，可以在傳統(tǒng)實驗基礎(chǔ)上改進(jìn)測量形式或者展示形式，但主要實驗步驟和實驗原理等盡量不要修改。

例如在研究“水沸騰特點”時，需要用溫度計測量水沸騰前后的溫度變化。學(xué)生記錄溫度數(shù)據(jù)后，再畫出溫度隨時間變化的圖像，費時費力。該實驗可以采用DIS系統(tǒng)，將普通溫度計換成溫度傳感器，溫度數(shù)據(jù)即時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器，然后由電腦中的DIS軟件自動生成圖像，整個過程花費的時間只是傳統(tǒng)實驗時間的一半左右。

又如在研究“相互作用力”時，涉及驗證兩個力大小是否相等這個環(huán)節(jié)。如果按照傳統(tǒng)實驗的做法，用兩個彈簧測力計的兩個稱鉤對拉，然后測量每個時刻兩個力的大小。在這個過程中，要時刻觀察兩個力的大小并做好記錄，觀察難度很大。且由于彈簧秤稱鉤對拉時，往往不在同一條直線上造成兩個力有所偏差。如果在此實驗中采用DIS系統(tǒng)，用兩個力傳器代替普通的彈簧測力計，則可有效避免上述問題，兩個力可以始終保持一條直線且每個時刻的大小都可以實時記錄并自動描點作圖像，效果非常明顯。

又如研究“光的色散”實驗中，要研究不同色光的發(fā)熱本領(lǐng)，則需要測量不同色光的溫度。傳統(tǒng)實驗是采用常規(guī)溫度計，并在溫度計的玻璃泡上涂黑后接受不同色光照射，然后記錄溫度高低。而此實驗往往是演示實驗，由于學(xué)生很難遠(yuǎn)距離看清普通溫度計示數(shù)變化，僅憑教師觀察后告知學(xué)生，實驗的效果不是很理想。如果此實驗引入DIS系統(tǒng)，將幾個溫度傳感器并排放在不同色光的區(qū)域，溫度被瞬間記錄下來，且投影到電腦上，甚至可實時畫出溫度圖像，不同色光的發(fā)熱本領(lǐng)一目了然。

再比如研究“超聲波的應(yīng)用”時，學(xué)生對超聲波速度測定器的原理不能深刻理解。如果利用DIS系統(tǒng)中的超聲波收發(fā)傳感器，即將超聲波發(fā)生傳感器固定在一小車上，然后將超聲波接收傳感器固定在軌道的一端，將小車向超聲波接收器端快速拉動。在此實驗過程中，可以非常準(zhǔn)確地記錄下聲音頻率隨著超聲波聲源移動距離變化的情況，并從電腦生成的圖像中快速得到聲波多普勒效應(yīng)的規(guī)律，充分理解超聲波速度測定器的原理。

綜上所述，只有在硬件配置、教師培訓(xùn)、課程開發(fā)上下足功夫，才能將DIS系統(tǒng)實實在在地扎根于初中物理實驗課堂。

編輯 段麗君