基于DIS的物理探究实验教学设计
DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究

DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究实验在物理教学中有着重要的作用,它不仅能够帮助学生巩固知识,加深理解,还可以培养学生的动手能力和实验操作技能。
传统的物理实验教学模式往往存在着实验内容单一、实验步骤固定、学生被动参与等问题,这限制了学生的实验能力和创新能力的提升。
本文将探究采用DIS实验引入中学物理传统实验教学模式的可行性和效果。
一、DIS实验的概念和特点DIS(Discovery, Inquiry, and Scaffolding)实验是指在实验课教学中,通过引导学生探索、发现、探究以及搭建思维支架的一种实验模式。
相较于传统的实验教学模式,DIS实验更加强调学生的主动性和实践性,注重培养学生的实验能力和创新能力。
它的特点包括以下几点:1. 引导式教学:DIS实验注重老师的引导和学生的探索,鼓励学生通过自主学习和实践来发现物理现象的规律。
2. 实践性强:DIS实验要求学生亲自动手操作,通过实际操作来感知物理规律,培养学生的动手能力和实验操作技能。
3. 批判性思维:DIS实验鼓励学生发散思维和批判性思考,引导学生不断提出问题、寻求解决方案,培养学生的科学探究能力。
4. 联系实际:DIS实验注重将实验内容与生活实际相结合,通过实际案例将抽象的物理概念转化为具体的实验操作,增强学生的学习兴趣和参与度。
二、DIS实验引入传统物理实验的可行性1. 促进学生积极参与:传统的物理实验往往是老师为学生演示,学生被动观察,并按照固定步骤进行操作,学生的实验参与度较低。
而DIS实验注重学生的主动探索和实践,能够激发学生的学习热情,提高学生的学习积极性。
4. 丰富实验内容和形式:传统的物理实验往往只有固定的实验内容和操作步骤,缺乏多样性和灵活性。
引入DIS实验可以丰富实验内容和形式,为学生提供更多的实践机会,从而更好地达到学习目标。
1. 设计切合主题的DIS实验:在具体的物理实验内容和教学主题下,设计符合DIS实验模式的实验内容和操作步骤,引导学生通过实践探究物理规律。
DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究

DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究随着科技的快速发展和教育方法的不断更新,教育界也在不断探索如何更好地进行教学,尤其是在物理实验教学方面。
传统的物理实验教学模式在一定程度上存在一些问题,比如实验设备过于简单、实验内容与学生所学知识无法有效对接等。
为了提高学生的学习兴趣和实验教学的效果,越来越多的中学物理教师开始尝试引入DIS(探究式学习)实验教学模式。
一、传统实验教学模式存在的问题1. 实验设备简单传统的物理实验教学模式中,很多实验装置过于简单,无法真正展现物理实验的本质。
这样一来,学生很难从实验中获得真正的物理知识,更多的只是机械式地操作实验仪器。
2. 实验内容无法有效对接在传统的物理实验教学中,有时实验内容与学生所学知识无法有效对接,导致学生无法理解实验的目的和意义。
这就导致了学生对实验教学的兴趣不高,甚至对物理学科产生了厌倦的情绪。
3. 实验过程缺乏探究性传统的物理实验教学模式中,很多实验教学都是老师为学生讲解实验内容,然后学生按照老师的要求进行实验。
这种模式下,学生缺乏主动性和探究性,难以真正理解物理学中的科学精神和思维方式。
二、DIS实验教学模式的特点相对于传统的物理实验教学模式而言,DIS实验教学模式具有以下几个特点:DIS实验教学模式强调实验的探究性和启发式,通过引导学生提出问题、设计实验、进行观察和实验分析,使学生在实验中真正体会到科学探究的乐趣和意义。
在DIS实验教学模式中,实验设备更加多样化和丰富化,可以很好地展现物理实验的本质,让学生能够更直观地理解物理知识。
3. 实验内容与课程知识对接紧密DIS实验教学模式中,实验内容与课程知识的对接更加紧密,能够更好地帮助学生理解课堂所学知识的实际应用和意义。
1. 引导学生提出问题在使用DIS实验教学模式时,老师可以通过授课引导学生提出与实验相关的问题,让学生主动产生探究的兴趣。
老师可以给学生一定的实验条件,让学生根据自己的理解设计实验步骤和方法,培养学生的实验探究能力。
DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究

在这样的背景下,本研究旨在探究DIS实验如何可以结合中学物理传统实验教学模式,从而提升传统实验教学的效果。通过对DIS实验的概念及特点、中学物理传统实验教学模式的分析以及实施策略和效果评估的研究,可以更好地了解DIS实验在中学物理教学中的应用前景和作用。
3.3 总结
本文主要通过探讨DIS实验在中学物理传统实验教学模式中的引入,分析了DIS实验的概念特点、中学物理传统实验教学模式的现状、DIS实验引入的必要性、实施策略以及效果评估。通过研究发现,DIS实验的引入可以有效促进学生对物理实验的理解和探究能力的提高,增强学生的动手实践能力。需要注意的是,在引入DIS实验时要充分考虑学生的实际情况和实验环境,确保实验的有效进行。
3.2 未来的发展方向
1. 探索更多的领域:除了物理领域,可以将DIS实验引入到其他学科中,如化学、生物等,进一步拓展其应用范围。
2. 开发更多具有挑战性和创新性的实验:设计更加复杂和有趣的实验任务,激发学生的创造力和探究欲望,提高他们的实验设计和解决问题的能力。
3. 加强与现实应用的联系:结合现实生活中的问题和需求,设计相应的DIS实验任务,让学生在实践中感受科学知识的应用和力量。
2. 正文
2.1 DIS实验的概念及特点
DIS实验是指数字化实验,是一种通过计算机仿真和模拟实验现象的教学方法。DIS实验在物理实验教学中起着重要的作用,其特点如下:
1. 超越物理实验室的限制:DIS实验可以在不受实验室设备限制的情况下进行,学生可以随时随地进行实验操作,极大地方便了教学和学习。
基于DIS的高中物理实验教学探究

教育探索 JIAOYUTANSUO基于DIS的高中物理实验教学探究刘春慧基于DIS的高中物理实验教学对于提升高中物理课堂的质量非常重要。
所谓DIS就是指数字化信息系统,它是一种集实验采集、记录、分析于一体的新型实验设备,不仅方便学生的学习,还能提升物理实验的精确性,保证实验课堂的效率。
尤其是在新课程标准深入实施的背景下,应用DIS高中物理实验既能提升学生的学习兴趣,也能真正提升学生的综合实践能力。
由此可见,教师应当重视结合教材内容,加强基于DIS物理实验的应用。
一、基于DIS的高中物理实验理论研究美国教育学家戴尔曾经提出过,经验之塔的核心教学理论,其主要内容就是将学习经验分为三种:做的经验、观察的经验、抽象的经验。
而这种理论正是基于DIS的高中物理实验的指导性原则提出的。
其中做的经验主要是指在信息技术与传统实验的融合,观察的经验主要是指利用DIS强打的处理、分析功能,为物理规律的总结提供了可实验的平台。
总的来说,应用DIS进行物理实验能够帮助学生快速理解物理知识,同时也能够提升学生的应用能力。
另外,基于DIS的物理实验设备能够快速完成数据的处理和分析,这种高精度的实验数据对于总结物理定律,拓展物理知识非常重要。
因此教师在进行高中物理实验时,要充分发挥物理实验设备的优势,鼓励学生应用设备,并根据设备处理过的实验表格、数据、图线等准确理解物理知识。
二、基于DIS的高中物理实验教学研究1.优化DIS高中物理实验设计开展物理实验的主要目的就是提升学生的物理应用能力。
这就需要教师在设计物理实验时要重视宏观把握教学设计,把教学中发现的问题进行总结和优化,从而提升基于DIS高中物理实验的有效性,全面提示高中物理实验课堂的质量。
教师在优化实验设计时,要考虑到实验的目的是什么,在何种教学情况下可以应用物理实验。
总的来说,优化基于DIS的高中物理实验设计需要考虑三个方面的问题:①是要明确教学的重难点,明白如何利用实验攻克这些重难点。
高中物理创新实验说课-利用DIS探究加速度与力、质量的关系

高中物理创新实验说课-利用DIS探究加速度与力、质量的关系利用DIS探究加速度与力、质量的关系本实验使用了鲁科版必修1第六章第2节《牛顿第二定律》作为教材,并使用了DIS位移传感器、计算机、小车(178.5g)、导轨、便利贴一本(做垫片)、0.1g分度值电子秤、铁夹(10.7g)5个,小车配重块(49.2g)4块作为实验器材。
实验创新要求/改进要点包括:1.使用便利贴垫高导轨,平衡摩擦力,并利用DIS位移传感器测量平衡摩擦力后,小车在导轨上运动的加速度小于0.010m/s2.2.实验中重物的质量往往并不会远小于小车的质量,会造成很大的系统误差。
因此,本次实验中将小车和铁夹(重物)视为整体,把小车上的铁夹取下挂在细绳末端拉小车,从而保持整体的质量不变,只改变合外力的大小。
改进后的实验极大地减小了系统误差。
3.使用DIS位移传感器、配合DIS专用软件,在计算机直接生成位移-时间图象,选取合适区间段,获得小车的加速度。
注意剔除刚释放小车时因手动作不够快,以及小车接近导轨末端由于磁铁排斥缓冲对小车加速度的干扰。
4.利用Excel软件分析数据,作图象,看相关指数R2是否接近于1.实验原理/实验设计思路包括:1.通过平衡摩擦力,即把无滑轮一侧的导轨适当垫高,使小车恰能匀速下滑。
消除摩擦力对小车的影响。
2.利用整体法,即把小车和重物视为整体,则重物受到的重力大小等于小车和重物这个整体受到的合外力,从而极大地减小系统误差。
3.利用控制变量法,研究力、质量两个因素与加速度的定量关系。
4.利用软件处理、分析数据。
实验教学目标包括:1.通过实验探究加速度与力和质量之间的定量关系;2.培养学生动手操作能力;3.使学生掌握在研究三个物理量之间关系时,用控制变量法实现;4.指导学生根据原理去设计实验,用整体法减少系统误差;5.指导学生利用DIS实验设备提高实验精度,利用软件处理数据,寻求物理规律;6.通过实验规律的探究激发学生的求知欲和创新精神;7.使学生养成实事求是的科学态度,乐于探究自然界的奥秘,能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
高中数字化物理实验“DIS探究课堂”校本课程设计与教学

高中数字化物理实验“DIS探究课堂”校本课程设计与教学文丨吕黎洁实验教学是培养学生科学情感态度与价值观的主要途径。
信息技术与物理课程的整合催生并发展了数字化实验,为物理教学注入了新的活力。
笔者结合教学需求,设计并实施了高中数字化物理实验校本课程,并进行了评估。
一、目景(一)发展学生物理学科核心素养的需要核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会需要的必备品格和关键能力,物理学科核心素养是学生通过物理学习内化的带有物理学科特征的品质,主要由物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任四个方面构成。
要提高学生物理核心素养,教师 需要在物理教学之中注重科学探究,尤其要注重物理实验。
在学校数字化物理实验室的帮助下,笔者设计高中数字化物理实验校本课程,并探索提高学生物理学科核心素养的路径。
(二)物理教学有改进的需要现阶段,一些学校的物理教学还停留在搞题海战术应试的层面,物理教师很少对学生实践能力进行训练,对实验教学不够重视,很多时候将学生实验变成教师演示实验,将教师的演示实验变成口头实验。
更有甚者,不做实验而直接进行理论讲解和解题训练。
如何除掉这些痼疾,是一 项紧迫的任务。
设计并实施数字化物理实验校本课程,有望成为一条实质性的革新路径。
物理教师开展数字化物理实验,将信息技术与物理教学有机结合,可以丰富物理实验的内容、方法与手段,有利于提高学生学习和创新能力。
(三)高中有开展数字化物理实验的需要数字化信息系统实验(Digital Information S y ste m,简称D I S)通过各种传感器将学生的实验数据导入电脑,可快速、准确、动态地采集实验信息。
D I S实验具有稳定、数据读取方便、实 验误差小等特点,易于处理数据和绘图,节省实验时间。
教师开展D I S实验教学有利于学生将精力放在实验的设计、探究的过程,以及对物理原理的理解和应用上。
教师开展数字化实验教学,可创设新型学习环境,丰富探究工具,提高物理实验教学效率,训练学生探究问题的思维,培养学生的科学素养,特别是创新能力。
DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究

DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究在中学物理实验教学中,传统的实验教学模式已经成为常规,其内容和形式都相对固定。
随着科技的不断发展和教育理念的转变,越来越多的人开始对传统的实验教学模式提出质疑,认为其已经不再适应现代教育的需要。
越来越多的学者开始探索和尝试新的实验教学模式,其中就包括了基于DIS实验引入的模式。
本文将从该模式的实践意义、实验设计和实验教学效果三个方面探讨【DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究】。
我们先来谈谈DIS实验引入中学物理传统实验教学模式的实践意义。
DIS实验是一种以数字化、信息化和智能化为特征的实验方式,其采用先进的技术手段进行实验设计和实验操作,可以有效地提高实验的精准度和可靠性。
在传统的实验教学模式中,很多实验都存在着设备老化、操作不便、实验数据不准确等问题,而DIS实验引入可以很好地解决这些问题,从而提高实验的有效性和可信度。
DIS实验引入还可以为学生提供更广阔、更自由的实验空间,激发学生的学习兴趣,增强他们的实践能力和创新思维,有利于培养学生的科学素养和科学精神。
DIS实验引入对于中学物理传统实验教学模式具有非常积极的意义。
我们来谈谈DIS实验引入中学物理传统实验教学模式的实验设计。
在DIS实验引入中,实验设计显得尤为重要。
一方面,实验教学内容要与课程教学大纲相契合,明确实验目的和要求,确保实验内容不仅具有科学性和实践性,同时也具有启发性和趣味性。
实验教学手段要与实际的教学环境相适应,选择合适的实验设备和软件环境,保证实验操作的便捷和数据的准确。
在实验设计上,可以通过合理的实验步骤安排、清晰的实验指导和贴近学生生活的实验内容等方式,使DIS实验引入更加符合学生的认知规律和学习需求,提高学生对实验教学的接受度和参与度,增强实验的教学效果。
【DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究】是一个具有重要理论和实践价值的课题。
通过对这一课题的深入探讨和研究,可以丰富实验教学模式的形式和内容,拓宽教师的教学思路和视野,提高学生的学习兴趣和实践能力,有利于提高实验教学的质量和水平,促进学生全面发展。
DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究

DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究【摘要】本文探讨了在中学物理传统实验教学模式中引入DIS实验的可行性和效果。
首先介绍了DIS实验的概念和特点,然后分析了传统实验教学模式的优缺点。
接着探讨了DIS实验在中学物理教学中的应用,并对引入DIS实验对学生学习效果的影响进行了研究。
最后提出了实验教学模式的改进策略。
通过研究发现,DIS实验的引入可以提高学生学习效果,并且能够激发学生对物理的兴趣和学习动力。
本文的研究结果对中学物理传统实验教学提供了新的启示,未来可继续深入研究不同类型的DIS实验对教学效果的影响,以及结合现代技术进一步改进实验教学模式。
【关键词】DIS实验、中学物理、传统实验教学模式、教学效果、改进策略、启示、未来研究方向1. 引言1.1 背景介绍中学物理实验教学一直是中学教育中的重要组成部分,通过实验教学可以帮助学生更好地理解物理知识,培养学生的实验能力和科学精神。
传统的物理实验教学模式存在一些问题,如实验内容相对传统、实验设备有限、实验操作过程相对单一等。
如何改进中学物理传统实验教学模式,提高学生的实验能力和学习效果,一直是物理教育领域的研究热点。
近年来,随着信息技术的快速发展,虚拟实验技术被引入到物理教育中,DIS实验(Digital Interactive Simulation Experiment)作为其中一种形式,受到了越来越多教育工作者的关注。
DIS实验利用计算机软件模拟真实实验过程,可以更好地展示物理现象,提高学生的实验操作能力和实验数据处理能力。
DIS实验引入中学物理传统实验教学模式,可以为传统实验教学模式带来新的活力。
本文将探究DIS实验在中学物理传统实验教学中的应用情况,分析DIS实验引入对学生学习效果的影响,并提出相应改进策略,旨在为中学物理实验教学提供新的思路和方法。
1.2 研究意义部分内容如下:2. 正文2.1 DIS实验的概念和特点DIS实验是指基于数字化教学平台进行的实验教学模式,通过计算机仿真或者虚拟实验等方式进行实验操作。
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我国教育部2003年颁布的《高中物理课程标准(实验稿)》中提出:“重视将信息技术应用到物理实验室,加快中学物理实验软件的开发和应用,诸如通过计算机实时测量、处理实验数据,分析实验结果等”。
[1]基于DIS的探究实验是学习者主动探究的学习,适用于所有理科实验。
它在实验过程中创设类似科学研究的情境和途径,让学生通过使用不同类型的传感器自己收集、分析和处理数字化信息来体验知识的产生和创造过程,进而学会学习,培养学生分析问题、解决问题的能力。
[2]基于DIS的物理探究实验的核心是要改变学生的学习方式,强调主动探究,其过程既是学习的过程又是学习的目的。
它不同于传统的实验教学,它是以学生为主体的新型学习方式,这无疑会给传统僵化的教学模式带来巨大冲击。
1DIS简介及其研究内容数字化信息系统DIS(Digital Information System)是利用计算机接口技术与多媒体技术开发的新型教学设备。
由计算机和数据采集器、配套的“师大教育”软件、教学专用传感器(图1)构成。
DIS是集物理量的采集、记录、分析于一体的综合实验平台,支持四路数据并行上传、实验结果的线形、二次、高次曲线拟合。
可以完成包括函数在内的复杂运算,实现了中学物理实验设备与计算机的组合使用(有关设备的详细资料可直接向南京师范大学课程资源研究所[3]索阅)。
2010年第12卷第6期巢湖学院学报No.6.,Vol.12.2010总第105期Journal of Chaohu College General Serial No.105基于DIS的物理探究实验教学设计白明侠1黄昭1张轶炳2贾周3(1宁夏大学教育科学学院,银川750021)(2宁夏大学物理电气学院,银川750021)(3东南大学电气工程学院,南京210037)摘要:数字化信息系统(DIS)是运用信息技术整合物理实验教学的高新技术设备;基于DIS的物理探究实验具有诸多传统设备不具有的优点;阐述了基于DIS的物理探究实验的相关理论并结合案例探索构建基于DIS的物理探究实验教学设计方法;开展基于DIS的物理探究实验是新课程改革中学物理实验教学的必然趋势;旨在引进和倡导基于高科技手段———DIS的物理探究实验。
关键字:数字化信息系统(DIS);物理探究实验;新课改;素质教育;教学设计中图分类号:G40-012,G434文献标识码:A文章编号:1672-2868(2010)06-0135-05收稿日期:2010-7-17基金项目:宁夏教育科学“十一五”规划课题-中学物理课程改革与新课程衔接的研究(项目编号:NXJKZ07-4)。
作者简介:白明侠(1983-),女,满族,辽宁新民人。
在读研究生,研究方向:物理课程教学论。
135在国家倡导以学生的发展为本,大力推进素质教育和研究性学习的宏观背景下,观察物理现象,突出物理建模,培养学生运用科学方法形成和应用物理概念及规律的能力成为物理教学的核心任务。
物理实验教学的地位和作用日益突出,改进和完善物理实验教学方法和手段,特别是应用DIS技术整合物理实验教学,正被物理教学界广泛关注,[4-6]DIS探究过程本身恰恰是它要追求的结果。
基于对物理实验教学的深刻理解和教育改革形势的正确判断,南京师范大学课程研究所开发了数字化物理实验平台———DIS。
DIS实验研究的内容涉及所有的物理量(力、电压、电流、磁场、毫秒、温度、压强、光强、声、G-M技术等),可以独立采集、发送、处理、上传,也可以与传统教学仪器结合起来[7]实验,使现有实验室装备获得数字化接口。
[8]若配合校园网或局域网,可作为理科实验教与学的互动平台;若配合实验评测系统,可以实现理科实验的考试、评价和诊断于一体。
基于DIS的物理实验在国外发达国家的教育系统中的发展已经十分普遍和成熟,[9]而在国内配备数字化实验室的学校却屈指可数(仅有南京金陵中学、武汉华师一附中、深圳宝安中学等)。
[10]基于DIS的物理实验课程研究是目前物理实验教学研究的热点,已经有相关论文发表。
[11,12]2基于DIS物理探究实验的理论基础美国教育家戴尔(E.Dale)在其著作《教学中的视听方法》中提出了以“经验之塔”为核心的视听教学理论。
强调抽象的学习经验必须以具体的学习经验为基础,他把学习经验分为三大类:做的经验、观察的经验、抽象的经验并组成一个序列,为视听媒体应用于教学奠定了理论基础。
戴尔的理论对基于DIS的物理探究实验教学具有重要的指导意义:DIS源于理科实验和信息技术,把做的经验(在传统实验中介入信息技术),观察的经验(实验过程的演示、再现),抽象的经验(概念、规律)融为一体。
DIS强大的数据处理和图像分析功能,为具体经验概括抽象到概念、规律的揭示搭建了优秀的平台,对学生理解物理概念、物理规律助益匪浅。
DIS技术更适合解决探究课题,长于开拓学生“具体经验”的广度和深度。
基于DIS的物理实验教学有利于“理解物理概念、分析物理过程、实施探究教学、催生更多创新”。
[13]行为主义学习理论认为学习就是形成刺激和反应的联结和联想。
斯金纳将有机体的行为分为应答性行为和操作性行为。
操作性行为由有机体发出,有机体主动地作用于环境。
[14]DIS理科实验设备恰恰具备支撑这一理论的技术要素,而且DIS对信息的选择、加工、处理更准确,实验效率更高。
因此充分利用DIS设备优势,大力鼓励学生动手操作各种传感器,通过数据采集器获取数据,利用计算机处理数据,根据表格、图线能分析、联想、获得对物理规律的准确理解。
认知主义学者布鲁纳认为人的智慧发展沿着动作表征、肖像表征、符号表征三种表征系统顺序进行。
[14]学生用DIS设备做探究实验,从而具有动作经验;利用计算机软件处理生成动态的图线、图表,有利于学生形成表象、建立模型,获得肖像表征的经验;在教师语言指导或同伴互助下,形成符号表征(概念、规律)。
这样更有利于学生独立思考,体验获得知识的过程,建立该学科的知识体系。
信息加工论者认为人的认知过程是一个主动地寻找信息、接受信息,并在一定的信息结构中进行加工的过程。
[14]人类处理信息的能力有限,DIS软件能将大量数据迅速处理成简洁易记的信息,利于信息从短时记忆状态进入长时记忆状态。
由数据生成的图线、图表具有简约的特征,有利于增大信息量和信息加工。
同时因为图1DIS数据采集器、软件界面和传感器示例-力、电压136“映象系统一般说来比言语系统更不容易遗忘,因为图象比句子更容易用表象来编码”。
[15]所以DIS 处理实验数据生成图表,可以加深对物理概念或规律的理解。
建构主义理论强调探究性学习,DIS则是开展探究实验最为有效的工具:数据和图线给学生提供了主动建构知识的便利,把实验结果与学生的体验联系在一起;通过学生的探索、质疑、发现、比较,积极主动去建构并进行有意义的学习。
[15]学生进行探究实验时可以选用不同的DIS 传感器和方案,通过对实验结果的分析、讨论、验证最终形成概念和规律的正确理解和把握。
基于DIS的物理探究实验的课题选择和实验过程更尊重学生的自主性,更有利于调动学生的兴趣,在教学的探究性和开放性方面,DIS会有更为广阔的发展空间。
3基于DIS的物理探究实验教学设计方法基于DIS的物理探究实验教学设计应着重训练学生综合运用知识解决实际问题的能力;内容兼顾实用性、适应性、探索性和实验方法多元性。
充分利用和动手操作现有DIS设备顺利完成实验,达到提高科学探究能力和培养科学探究素养的目的,从而具有必须的批判精神和独立思考习惯。
敏锐地处理有关证据、数字、模型、逻辑推理和不确定性的问题,包括养成使用各种工具、仪器来解决实际问题的意识。
[16]基于DIS的物理探究实验教学设计流程图见图2:图2基于DIS的物理探究实验教学设计流程图3.1选定DIS实验课题教师可以提供相关课题的背景信息,让学生讨论他们了解到的信息并选择所需探究实验的DIS设备,提出一些具有启发性的问题供学生思考。
教师的问题应分三个层次:基础问题———综合问题———未知问题。
教师可以针对不同层次的探究性实验提出不同层次的问题,也可以针对不同的学生选择着重提出不同的要求,做到因材施教。
3.2分析因素,提出假设在确定DIS探究性实验的课题后,根据已有的物理学知识和经验、实验条件、研究方法的可操作性等,综合权衡以后,提出假说或猜想。
分析哪些物理量可直接用DIS传感器测量,哪些需要通过测量其它物理量来间接计算,如利用欧姆定律测电阻R=U/I。
在测量物理量之前,请学生们思考哪些表达式中含有该物理量,分组讨论。
在选择公式时,要求在实验室中容易操作,并且测量精度较高。
接下来学生们依据选定的公式和传感器类型(如电压传感器或电流传感器)来设计实验方案。
3.3设计实验方案对于选定的DIS探究实验课题的假说或猜想,学生独立或在教师的指导下设计实验方案。
实验方案的设计体现实验者的综合知识背景,是探究实验最重要、关键的步骤。
DIS 探究实验方案137的设计,应具体考虑实验方法、测量方法、测量仪器和测量条件等因素。
首先,指导学生根据DIS实验探究课题提出假说或猜想,收集各种需要的实验资料,即根据一定的物理原理,确定在被测量与可测量之间建立关系的各种可能的方法。
然后,比较各种实验方法所能达到的实验精度、实验条件及实施的可能性,以便确定利于发挥DIS优势的“最佳”实验方法。
其次,选定好“最佳”实验方法后还应选择恰当的测量方法。
有的物理量只能用特定的DIS 传感器,但有的物理量的测量却可以用不同的DIS传感器组合,这时就应该对测量误差作初步的分析,务求使测量结果的误差最小。
为此需要对误差来源及误差传递进行分析,还要对间接测量与直接测量之间关系进行研究。
以《天体重力加速度的测定》为例,利用光电门传感器测出当地的重力加速度的值,然后以此为标准来查找其他天体的重力加速度。
先测定重力加速度,取摆长为1m的单摆,测出单摆50次全振动所用时间t,则g=4π2L/T2=4×9.87×1.01/(t/50)2= 105/t2。
如表1:表1重力加速度与时间对照表表中每个t值与g值对应,实验中只要从秒表上读出时间t,就可以在表格中查出对应的g值。
第三,测量方法选定后应考虑测量该实验方案的物理量需要哪些与DIS设备配套的辅助材料和实验环境。
如《单摆周期的测量》是探讨重力加速度对周期的影响。
在演示用的圆形电磁铁上方悬挂一个单摆(摆长约lm,摆球为小铁球),静止时摆球与电磁铁相距1cm。
借此改变重力加速度。
或在演示用的圆形电磁铁的上方悬挂1个电磁摆球(自制或用电磁铁改制)。
初步提出DIS探究实验方案后接着进行论证,考察所提方案能否达到实验要求,实验测量装置是否合适,所选的DIS仪器搭配是否合理,是否可以达到所要求的精度,以及误差传递公式检验所选择的实验条件是否有利于减少误差等,以便及时修正实验方案。