電磁學(xué)中DIS實驗與常規(guī)實驗的優(yōu)化整合探究

孫會妙

【摘 要】物理電磁學(xué)的教學(xué)離不開實驗這一基礎(chǔ)，實驗是物理電磁學(xué)教學(xué)十分重要的手段。伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，DIS實驗開始被逐漸應(yīng)用于電磁學(xué)實驗當(dāng)中，但傳統(tǒng)實驗仍舊具有其不可替代性，只有將兩者進行優(yōu)化整合才能最優(yōu)化電磁學(xué)的教學(xué)效果與質(zhì)量。因此，本文首先分析電磁學(xué)中DIS實驗的優(yōu)勢與傳統(tǒng)實驗優(yōu)勢，然后在此基礎(chǔ)上提出電磁學(xué)中DIS實驗與傳統(tǒng)實驗的優(yōu)化整合對策，給相關(guān)工作者以參考。

【關(guān)鍵詞】高中電磁學(xué);DIS實驗;傳統(tǒng)實驗;優(yōu)化整合

【基金項目】本文系邢臺市教育科學(xué)規(guī)劃課題“電磁學(xué)DIS實驗與常規(guī)實驗的比較研究”的階段性成果，課題編號為1701306

【中圖分類號】G634.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）20-0-02

引言

伴隨著DIS實驗逐漸被應(yīng)用于高中物理電磁實驗教學(xué)中，物理電磁實驗教學(xué)的效果得到了極大的提升，也同也時對物理常規(guī)實驗提出了挑戰(zhàn)。一些人偏愛DIS實驗，覺得DIS實驗要優(yōu)勢于常規(guī)實驗;而有些人則偏愛常規(guī)實驗，認為DIS實驗只能對一些實驗效果不好的常規(guī)實驗進行彌補;有些人則認為應(yīng)該將DIS實驗與常規(guī)實驗進行優(yōu)化整合，以實現(xiàn)物理電磁教學(xué)的效果的最優(yōu)化。本文主要基于此觀點，來探究分析電磁學(xué)中DIS實驗與常規(guī)實驗的優(yōu)化整合。

一、電磁學(xué)中DIS實驗的優(yōu)勢與常規(guī)實驗的優(yōu)勢

（一）DIS實驗的優(yōu)勢

DIS實驗是數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室的簡稱，其是一種用來實時采集數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)。DIS實驗?zāi)軌蛉〈珉姶帕髁坑嫷瘸Ｒ?guī)儀表，還能直接測量磁感應(yīng)強度、微電流等常規(guī)儀表沒辦法測量的物理量。傳感器數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)采集器處理之后，會上傳到計算機相對應(yīng)的教學(xué)軟件開展實時處理與分析工作。從這一過程中，我們會發(fā)現(xiàn)，DIS實驗的優(yōu)勢之處主要體現(xiàn)在實時性、高精度性以及強大數(shù)據(jù)處理能力這三個方面[1]。

（二）常規(guī)實驗的優(yōu)勢

常規(guī)實驗的優(yōu)勢和不可替代性主要體現(xiàn)于實驗儀器與一些常規(guī)實驗手段、教學(xué)方法上。首先，在實驗儀器方面，DIS實驗就無法完全取代，雖然DIS實驗取代部分實驗儀表，但一些實驗數(shù)據(jù)還是需要通過常規(guī)實驗裝置來收集。如磁鐵、螺線管等實驗裝置，又比如探究自感現(xiàn)象、電感電容對交直流作用等實驗，其數(shù)據(jù)源都來自于常規(guī)實驗裝置。其次，許多實驗中的常規(guī)實驗手段、實驗教學(xué)方法也是DIS實驗無法取代的。一方面，學(xué)生在知識的理解和掌握上有其自身的規(guī)律，直觀的感性認識往往是進行抽象與歸納的前提，這是常規(guī)實驗方法的優(yōu)勢。另一方面，實驗教學(xué)的基礎(chǔ)就是具體，通過直觀明了的實驗過程展示，來幫助學(xué)生準確理解電磁學(xué)物理意義，這也是常規(guī)實驗的優(yōu)勢所在。

二、電磁學(xué)中DIS實驗與常規(guī)實驗的優(yōu)化整合對策

DIS實驗和常規(guī)實驗各有所長，因此在面對這兩種實驗技術(shù)的時候，我們應(yīng)該理性看待，有效優(yōu)化與整合這兩者，進行優(yōu)勢互補，以提高高中物理電磁學(xué)教學(xué)的質(zhì)量與效率。

（一）對實驗儀器進行優(yōu)化整合

雖然DIS實驗擁有實時性、高精度性以及強大數(shù)據(jù)處理能力的優(yōu)勢，但其結(jié)果得來的太簡單完美，學(xué)生沒有實驗操作的踏實感，因此容易對數(shù)據(jù)抱持懷疑的態(tài)度。而常規(guī)實驗器材采集到的數(shù)據(jù)又不夠精準與確實。針對這種狀況，我們就應(yīng)該優(yōu)化整合兩種實驗的實驗儀器。例如，在進行電磁學(xué)“自感現(xiàn)象”教學(xué)的時候，自感現(xiàn)象演示儀器仍舊是主要角色，但連接于電路上的卻不是演示電表，而是DIS實驗的電流與電壓傳感器。這一改變，使原本只能通過小燈泡明滅與演示電表擺動來進行觀察的自感實驗教學(xué)過程，變成了通過“電壓、電流—時間”圖線來進行觀察，該實驗因此變得直觀清晰，學(xué)生也能深入認知自感現(xiàn)象。

（二）對實驗方法進行優(yōu)化整合

學(xué)生在理解與掌握知識的時候往往有其自身規(guī)律，而抽象與歸納的前提通常都是直觀的感性。DIS實驗展示出的實驗現(xiàn)象雖然更加科學(xué)合理，但卻有著高標準的理解歸納能力要求，反而會影響學(xué)生對物理規(guī)律的掌握[2]。而常規(guī)實驗相比而言，則更加直觀與明了，有助于學(xué)生的感性認識。所以，應(yīng)該將兩種實驗方法整合使用，針對不同內(nèi)容采用不同實驗，更容易提升學(xué)生的理解效率。

例如，在教學(xué)生電容器的時候，如果只用DIS實驗的方法，給學(xué)生呈現(xiàn)電容器電流流動的變化圖，往往不利于學(xué)生的快速理解，這時只采用常規(guī)實驗的效果會更好。但是，在得出電容定義式C=Q/U的時候，常規(guī)實驗方法則缺乏數(shù)據(jù)的支撐，科學(xué)嚴謹性不足，這時則可以采用DIS實驗方法，得出電容充電放電的i-t圖像，并根據(jù)充電圖像下圍“面積”的計算，來得出充電電荷量，將不同電勢差下的電量進行對比，以此得出結(jié)論為：統(tǒng)一平行板充電器Q/U是常量，換不同電容器Q/U仍舊是常量。通過這種實驗方法得出的電容定義式，學(xué)生會有更深刻的認識與理解。

（三）對實驗?zāi)芰M行優(yōu)化整合

實驗?zāi)芰κ歉咧袑W(xué)生物理學(xué)習(xí)過程中應(yīng)當(dāng)具備基礎(chǔ)能力，有序準確的實驗操作，能使實驗?zāi)繕说玫礁旄玫膶崿F(xiàn)。電磁學(xué)常規(guī)實驗需要用到的測量儀器多，要花費的時間也長，要反復(fù)的測量與觀察，在這一過程中，學(xué)生的實驗?zāi)托呐c實驗觀察能力能得到有效的培養(yǎng)。DIS實驗相比于常規(guī)實驗而言，雖無需觀察儀表刻度、構(gòu)造與使用方法，但在電磁實際實驗操作過程中計算機操作和理解能力必不可少。因此DIS實驗?zāi)苡行у憻拰W(xué)生的計算機操作能力，拓展學(xué)生的現(xiàn)代信息技術(shù)知識使用能力。所以，將常規(guī)實驗和DIS實驗結(jié)合起來，能有效實現(xiàn)高中學(xué)生物理能力的全方面培養(yǎng)[3]。

例如，教師在教學(xué)生電磁學(xué)中的測繪小燈泡的伏安特性曲線時，可根據(jù)物理教材中的實驗步驟來操作，但需要做一些改變，比如將電流表換成電流傳感器。如此一來既能有效鍛煉學(xué)生的實驗操作能力，又能保證測試數(shù)據(jù)的準確性，同時，學(xué)生電腦數(shù)據(jù)分析歸納與總結(jié)的能力也得到了增強，可以說是一舉多得。

三、結(jié)語

總而言之，在實際物理電磁學(xué)教學(xué)過程中，應(yīng)該既提倡DIS實驗，又不偏廢常規(guī)實驗，保持兩者的優(yōu)勢互補，相輔相成。同時，教師在日常電磁教學(xué)中，還可通過實驗儀器、實驗方法以及實驗?zāi)芰@三方面的優(yōu)化整合，來實現(xiàn)物理電磁學(xué)教學(xué)效果與質(zhì)量的有效提升。

參考文獻

[1]謝建興.博采眾長相得益彰——DIS實驗與傳統(tǒng)實驗的對比分析[J].中學(xué)理科園地，2019，15（02）：21-22+24.

[2]夏煜明.例談DIS實驗在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用策略[J].物理教學(xué)探討，2018，36（03）：73-74+78.

[3]李相臻.傳統(tǒng)實驗與DIS實驗的有效整合[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017，46（14）：84.