新疆乌鲁木齐第七十中学 耿庆忠
摘要:近几年随着国家新课程改革的逐步推进和信息化教育技术的快速发展，DIS（数字化实验）已在高中教学中普及，但在初中还处在起步阶段。笔者通过DIS（数字化实验）在初中物理课堂教学中若干案例的实践研究，积极探索DIS（数字化实验）系统在初中物理课堂教学特别是实验教学所带来的作用、使用方法和效果。
关键词：初中物理 实验教学 DIS（数字化实验）
物理实验是物理学的根基，是学生理解物理概念、掌握物理规律的基本手段。但传统实验存在一些不足，DIS（数字化实验）系统能实时记录实验数据并及时进行处理和分析，呈现物理动态变化的过程，在探索物理规律方面，有着一些传统实验无法比拟的优势。本文通过DIS（数字化实验）在初中物理课堂教学中若干案例的实践研究，积极探索DIS（数字化实验）设备在初中物理课堂教学中运用的方向与模式。
一， 数字化实验系统简介
数字化实验系统简称DIS，是Digital Information System的缩写。是由“传感器＋数据采集器＋实验软件包（教材专用软件、通用扩展软件）＋计算机”构成的新型实验系统。该系统成功地克服了传统物理实验仪器的诸多弊端，有力地支持了信息技术与物理教学的全面整合。传感器主要包括电流、电压、压强、温度、声波、位移、力、磁、光电门等多种传感器。它们的主要功能是：实时地动态地测量各种物理量并把他们统一转化成电信号送入数据采集器。并且，多种传感器可以组合使用。教材专用软件主要是针对物理教材中的实验研发而成，它可以完成中学物理教材中几乎所有的演示实验和学生实验，简洁、易用，更贴近课堂教学；教材通用软件，可以自行设定许多功能，如组合、显示、分析计算、曲线拟合等扩展功能，因而更适于探索研究。
二、DIS（数字化实验）系统在初中物理课堂教学中的应用
1、发挥DIS（数字化实验）系统在物理实验中实时测量并记录数据，便于展示测量数据在过程中的变化的优势
传统实验中使用的部分仪器设备，存在着精度低、可靠性差、系统误差大等缺点。DIS（数字化实验系统）的计数频率高，可达每秒２０次，因此，传感器能捕捉到常规仪器不易捕捉的瞬间变化的物理量．结合计算机软件可将测量对象在整个过程中的变化情况更便捷、清晰的展现出来。
案例一：伏安法测小电灯的电阻
在“伏安法测小电灯的电阻”的教学中，在用电压表、电流表和滑动变阻器做完实验，并引导学生分析数据得出“灯丝的电阻与随温度的升高而增加”结论后，笔者将电流表换成电流传感器接入电路，电流传感器捕捉到了电路接通瞬间电流的变化情况，如图1所示，由图1可看出，通过灯丝的电流在0.1ｓ的时间内由零变到0.74Ａ又迅速减小为0.37Ａ并保持不变．从而说明灯丝的冷态电阻比正常工作时要小，很显然，电流的这种瞬间变化用普通的电流表根本就观察不到。
案例二：测量摩擦力
学习简单力学知识的过程中，学生对摩擦力尤其是静摩擦力理解上有困难，传统实验使用弹簧测力计测量，由于滑块在作变速运动时示数不稳定，难于甚至无法读数，且在较为粗糙的接触面上，用测力计拉动滑块，每时每刻的示数差异较大。由于教材上的实验设计存在着上述缺陷，故教师在教学过程中困难重重，无法圆满解释学生提出的问题。对此我们可以使用力传感器进行测量，实时显示在教室大屏幕上，帮助学生理解概念。过程如下：
1、将力传感器接入数据采集器；
2、调节传感器窗口为“示波”显示；
3、木块（加配重块）放置在斜面板上，用小细绳连接传感器的测钩与木块，保持水平方向缓慢拉动，待木块开始运动后停止拉动；
4、点击“停止”，在图2所示的实验图线上找出代表静摩擦力及最大静摩擦力的部分。
5、根据实验结果，分析拉动木块过程中受力情况；
2、发挥发挥DIS（数字化实验）系统在物理实验中测量精度高、灵敏度好，节省数据处理时间的优势
物理教学在研究包含大量数据的物理规律时，传统实验因数据繁琐，加之缺乏有效的手段来处理数据，所以就不得不放弃对大量实验数据的详细研究， 而数据数量少又有背科学研究的规律， 由此草率得出的结论自然难以令人信服。DIS（数字化实验）系统的数据采集处理方式和记忆功能，为学生进行多组实验采集和处理节约了时间，使在大量数据下形成的规律更具科学性。
案例三：固体熔化时的温度变化规律
本实验用海波为材料，最大的难点是海波比热较小，实验过程中每隔0.5分钟读一次温度计，温度计示数都在上升，所以很难得出晶体熔化温度不变的结果。利用DIS（数字化实验）系统，把温度计换成温度传感器，用朗威®远红外加热器进行加热，通过数据采集器传输在电脑中，并将所测的数据转化成图像如图3-1、3-2
根据实验现象，不但能归纳出晶体和非晶体的特点，还能归纳出它们熔化和凝固的规律。
案例四：电流与电压和电阻的关系
本实验是通过测量数据推导出电流与电压和电阻的关系的，但由于课堂时间有限，无法完成多组实验数据的测量和计算，所以得出的结论的科学性会受到质疑，改用电流、电压传感器，配合相应软件将所测的数据转化成图像，同理，很容易得出电流与电压和电阻的关系规律。
三、DIS（数字化实验）系统在初中物理课堂教学中的应用的思考
从以上的初中物理课堂教学的部分案例中我们可以发现，数字化实验系统精度高，搭建简单，因此能够完成一些传统实验较难完成的探究实验。传感器采集数据和软件自动分析的过程能够减少手工作图和数据分析的麻烦，使探究实验更简单易行，更有趣味性。数字化实验拓展了学生研究性学习的空间，能够更好地培养学生的合作意识和创造能力。
总之，在物理课堂教学中使用数字化实验系统，能够体现新课标对初中物理教学的要求，符合学生认知，体现自主探究特点的数字化实验是学生学习和发展的有力工具。
参考文献
颜浩,陶本友. DIS实验系统在初中物理教学中的应用[J]. 实验教学与仪器,2014,05:11-13
作者简介：耿庆忠 学历：本科 职称：中教二级；