高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用DISLab的研究分析

莫呈武

關(guān)鍵詞：高中物理;力學(xué)實(shí)驗(yàn);DISLaB

力學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理學(xué)習(xí)中十分重要的內(nèi)容，高中學(xué)生通過(guò)對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，可以使自身的動(dòng)手能力得到增強(qiáng)，因此，研究DISLab在物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用方法是十分有意義的。

一、將DISLab應(yīng)用到高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的意義

在高中物理的基礎(chǔ)課程中，關(guān)于學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)的基本能力有如下三個(gè)方面的規(guī)定：（1）學(xué)生必須能夠掌握物體或?qū)嶒?yàn)設(shè)備的基本功能，對(duì)各種設(shè)備都要能嫻熟的運(yùn)用;（2）對(duì)物理試驗(yàn)的特殊方法有相當(dāng)了解，同時(shí)要注意物理實(shí)驗(yàn)中的各種注意要點(diǎn)。所以，為了適應(yīng)學(xué)校提出的培養(yǎng)學(xué)生物理研究教育實(shí)踐技能的需要，高中物理老師們需要了解數(shù)字化物理試驗(yàn)系統(tǒng)中各種部件的基本構(gòu)造、功能和應(yīng)用技術(shù)，掌握使用DISLab系統(tǒng)開(kāi)展物理試驗(yàn)的基本操作步驟、要領(lǐng)和注意事項(xiàng)，掌握使用DISLab軟件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)下的教學(xué)實(shí)驗(yàn)信息記錄與管理，掌握使用DISLab軟件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)下開(kāi)展有關(guān)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法。

二、DISLab軟件平臺(tái)的實(shí)踐性優(yōu)勢(shì)

它主要有如下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：DISLab試驗(yàn)是數(shù)字化教學(xué)，試驗(yàn)控制系統(tǒng)則是由傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（安裝實(shí)驗(yàn)軟件包）組成的一個(gè)專業(yè)運(yùn)用于教學(xué)活動(dòng)的試驗(yàn)控制系統(tǒng)。在高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂上運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)手段開(kāi)展演示實(shí)驗(yàn)，就能讓信息技術(shù)同力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)得到很好的融合，與傳統(tǒng)的展示教學(xué)實(shí)驗(yàn)比較有很多優(yōu)越：（1）通過(guò)隨時(shí)隨地的對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)信息加以收集，所以在對(duì)物理實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)情況加以研究具有不言而喻的優(yōu)點(diǎn)。（2）由于經(jīng)過(guò)DISLab試驗(yàn)所檢測(cè)得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都是十分準(zhǔn)確的，而且基本上沒(méi)有任何差錯(cuò)，這將使得物理學(xué)定律的發(fā)現(xiàn)或證明更具有嚴(yán)密度和可信度。（3）有助于讓概念化的物質(zhì)流程系統(tǒng)化，更利于對(duì)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，突破重點(diǎn)難點(diǎn)。（4）有助于將微觀的現(xiàn)狀系統(tǒng)化，也有助于使微觀的現(xiàn)狀比較生動(dòng)活潑地展現(xiàn)在高中學(xué)生眼前，讓高中學(xué)生的理解進(jìn)一步深化，也更容易產(chǎn)生新定義。

三、利用DISLab進(jìn)行物理力學(xué)教學(xué)的主要策略

（一）在應(yīng)用DISLab進(jìn)行物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的注意事項(xiàng)

高中物理教師應(yīng)當(dāng)使學(xué)生們?nèi)轿坏卣莆誅ISLab的實(shí)驗(yàn)基本原理，因?yàn)檫@種通過(guò)數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)原理所涉及到的知識(shí)范圍非常廣闊。例如，關(guān)于非力學(xué)物理量的轉(zhuǎn)換、信息的放大、信息的收集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、試驗(yàn)軟件的過(guò)程設(shè)計(jì)等，很多內(nèi)容對(duì)于高中學(xué)生來(lái)說(shuō)都比較生疏，對(duì)基本原理也比較難以了解。所以，在實(shí)際使用DISLab時(shí)，老師就應(yīng)該首先向高中生介紹此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本原理，不然就會(huì)大大降低高中生對(duì)數(shù)據(jù)的信任程度，而教師若單純地強(qiáng)調(diào)信息收集、管理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，會(huì)使整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程變?yōu)閿?shù)字的"游戲"。舉一個(gè)實(shí)例，當(dāng)開(kāi)展關(guān)于《超重與失重》的教學(xué)時(shí)，物理教師使用DISLab平臺(tái)，提出思考題：a：物體的加速度和運(yùn)動(dòng)方向之間有什么聯(lián)系？b：當(dāng)物體在做加速或減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方式與運(yùn)動(dòng)方向之間有哪些聯(lián)系？然后讓高中學(xué)生展開(kāi)實(shí)驗(yàn)探究，思索答案。在DISLab的實(shí)際應(yīng)用中，教師把課本上的例題用投影儀演示：如果提升機(jī)以0.5m/s的加速度勻速地加速前進(jìn)，站在提升機(jī)里的人的總重量大約為五十千克，那么人對(duì)提升機(jī)地面上的總體壓力為多大？如果人站在提升機(jī)里的測(cè)力計(jì)上，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為多大？在學(xué)生動(dòng)腦思維的過(guò)程中， 老師就可以DISLab平臺(tái)幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)題意：1）因?yàn)槿撕吞嵘龣C(jī)都以相同的加速度前進(jìn)，所以人的總體加速度也是可知的，所以要能夠用牛頓第二定律，就必須把人作為重點(diǎn)探究對(duì)象。2）對(duì)人進(jìn)行受力分析：由于人在提升機(jī)中，同時(shí)受到壓力G與在地面上對(duì)人的支撐力F兩種作用力，而在提升機(jī)地面上對(duì)人的支撐力和人相對(duì)在提升機(jī)地面上的壓強(qiáng)是相等的，所以按照牛頓第三定律，只要求出了前者就能夠知道后者。師生們?cè)谟闷脚_(tái)比較了上述情形下，人對(duì)地面的壓強(qiáng)大小之后，確定了人對(duì)地面上的壓強(qiáng)程度與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)成正相關(guān)，并于最后得到了結(jié)果：當(dāng)提升機(jī)加速度增大的時(shí)候，因?yàn)槿藢?duì)提升機(jī)地面上的壓力比人所實(shí)際接受的重量大，所以人們就把這個(gè)情況叫做超重。

（二）提高學(xué)生的信息應(yīng)用水平

學(xué)生們?nèi)绻麑?duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)運(yùn)用的能力水平很差，則會(huì)花費(fèi)很大的時(shí)間在軟件使用上（如Excel處理數(shù)據(jù)），從而使得對(duì)物理規(guī)律部分的深入研究無(wú)法順利進(jìn)行。所以，DISLab的廣泛應(yīng)用也要求學(xué)生們要提高對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的使用能力，同時(shí)需要注意對(duì)應(yīng)用軟件的適時(shí)更新，使其變得更加便于使用，可緩解部分學(xué)生對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)操作技術(shù)水平低下的問(wèn)題。教師一定要使高中學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的基本原理有一個(gè)好的認(rèn)識(shí)，之后才可以展開(kāi)DISLab的操作。雖然有些力學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理是十分抽象的，但是教師一定要首先引導(dǎo)學(xué)生先理解實(shí)驗(yàn)的基本原理，之后再幫助學(xué)生展開(kāi)實(shí)踐，只有如此才可以達(dá)到最好的實(shí)踐效果。

（三）要認(rèn)識(shí)到數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)的局限性

數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)設(shè)備一直以來(lái)都不可以很徹底的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，盡管數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備在許多方面與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備相比有很大的優(yōu)越性，不過(guò)有的時(shí)候有優(yōu)勢(shì)也可能會(huì)變成一種劣勢(shì)。如使用數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，就無(wú)法訓(xùn)練學(xué)生完成手工數(shù)值計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、作圖等數(shù)據(jù)處理工作，這對(duì)高中學(xué)生的能力提高來(lái)說(shuō)是很不利的。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，高中物理老師將DISLab應(yīng)用到物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可以促進(jìn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率的提高，但同時(shí)也要注意高中學(xué)生對(duì)DISLab的實(shí)驗(yàn)基本原理的掌握情況，及時(shí)給予相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)。同時(shí)，老師要提高高中學(xué)生的信息應(yīng)用水平，以此提高力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效率，此外，物理老師還要認(rèn)識(shí)到數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的局限性，對(duì)DISLaB進(jìn)行合理應(yīng)用，進(jìn)而提升高中學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作能力。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭喆. 利用DISLab完善高中力學(xué)實(shí)驗(yàn)體系的應(yīng)用研究[D]. 蘇州大學(xué)， 2009.

[2]何建興. 高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用DISLab的教學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 天津教育， 2019（6）.

[3]于冬亮， 劉蓉. 利用DISLab設(shè)計(jì)高中物理力學(xué)演示實(shí)驗(yàn)[J]. ?2022（4）.