整合dis与自制教具优化物理实验教学

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1、整合DIS与自制教具优化物理实验教学摘要：本文通过DIS数字信息系统与教师自制教具教学资源的深度整合，以实验探究的教学策略，显性化研究物理现象、定量化建构物理概念、可视化建立物理规律，优化了实验教学，提高物理教学的有效性。关键词：DIS数字信息系统；自制教具；资源整合；实验改进中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148（2016）12-0052-3《物理课程标准（实验）》屮内容标准共分为三大部分，第一位的就是“科学探究及物理实验能力要求”。把物理实验能力要求作为内容标准的一个独立的主题，物理实验在《物理课程标准（实验）》中的地位是显而易

2、见的。物理实验在学习认知、体现科学观念及科学方法论等方面均能发挥重要作用。基于此，《物理课程标准（实验）》大力提倡发挥实验在物理教学中的重要作用。课标建议“尽可能让学生尝试用计算机处理数据，学会用通用软件来简单处理实验数据”，同时“还提倡用身边常见的牛活器具来做物理实验”[1]。《基础教育课程改革纲要（试行）》明确要求：积极开发并合理利用校内外各种课程资源，教育部在《关于新形势下进一步做好普通中小学装备工作的意见》明确提出鼓励教师自制教具。基于这些文件的理念指导和强烈建议，结合对物理实际教学存在的问题分析，发挥教师立徳树人的热情及创造力，在整合自制教具的课程资

3、源与DIS数字信息系统的现代信息技术，定量化收集实验数据、快捷化处理实验数据,可视化显示物理规律上做了一些尝试。现代信息技术与自制教具资源的有机整合，优化了实验教学手段，开阔了学生的视野，拓展了学生的思维。1显性化研究物理现象一一超重失重现象1.1实验探究的必要性超重与失重是高屮物理屮具有典型性与代表性的问题但是，教材及老师的课堂处理，使学生在学习上没有经历情境探究、知识构建的过程。因此，在教学效果上学生对于超重与失重的物理本质内涵存在很多困惑。《物理课程标准（实验）》？T擞忻魅芬?求：通过实验认识超重与失重。依据超重失重的物理现象的特点，高中学生的认知心理规

4、律及课程标准的理念要求，我们尝试整合DIS系统与自制教具进行实验探究教学。1.2实验探究【实验器材】DIS系统软件，计算机，无线力传感器，无线加速度传感器，数据采集器及无线接口。自制教具模拟电梯如图1,实验装置如图2o【实验操作】（1）按图2所示的实验装置，打开DISLab7.2软件，开启无线加速度、力传感器开关；（2）点击软件加速度传感器端口按钮，在加速度实时采集栏中选择Z维度并调零。再选择软件力传感器端口按钮并调零。点击计算表格按钮，将采集间隔调整为0.2so（3）在力传感器下挂上2N舷码，点击自动记录开始按钮，并同时将模拟电梯从最低端静止释放。在模拟电梯

5、完成2~3个周期后，用手停止其运动。（4）点击绘图按钮，分别作出F-t、a-1图像。（为区别可采取不同颜色标注）【实验结果】获得的数据如图3,通过绘图得到图像如图4,其中F-t（图线1）、a-t（图线2）。【实验结论】加速度向上，物体处于超重状态。加速度向下，物体处于失重状态。【注意事项】实验前“电梯”需要调整装置水平状态，确保“电梯”在竖直平面内做一维运动，尽量减小“电梯”与钢柱间的摩擦。调整弹簧上端悬线长度，挑选口制教具中三个弹簧的劲度系数，尽量模拟真实的电梯运行，提高实验与生活情境的真实接近性。同时，做好运动时的上下缓冲，调节“电梯”振幅，使物理图像可视

6、化较好。DIS系统软件在数据采集时，数据采集时间间隔设置为0・2s为宜。2定量建构物理概念一一磁感应强度B的概念2.1实验探究的必要性磁感应强度是电磁学的基本概念，也是核心概念之一，它对于“磁场”及其后续知识的学习，都有着关键性的作用。教材通过与电场强度的类比,以比值定义的方法给出了磁感应强度的概念。事实上，学生在学习认知上还是存在很大的困难，对于寻找如何描述磁场强弱和方向的物理量依然存在很多困惑。所以，有必耍通过实验探究的教学方式进行教学，增强教学的说服力，培养学牛的问题意识和证据意识，提升实验探究能力［2］。2.2实验探究【实验器材】DIS系统软件，计算机

7、，力传感器，多抽头自制线圈（图5）,间距可调的自制磁体（图6）,滑动变阻器，学生电源，电键，数据连接线及导线等。【实验操作】（1）按如图7方式组装实验装置，连接导线和数据线，调试DIS配套软件。（2）闭合开关，采集数据开始，移动滑动变阻器，改变电流I的大小，继续收集数据，断开开关，采集数据结朿（图8）。（3）DIS系统软件以安培力F为纵轴y,电流I为横轴x作图（通电导线的长度取250匝），线性拟合，如图9。（4）保持0匝鳄鱼夹接线柱、学生电源电压、滑动变阻器滑片位置等不变，将另一鳄鱼夹依次与50匝、100匝、150匝、200匝、250匝、300匝，DIS系统软

8、件逐个收集数据。（5）DIS系统软件以