新疆拜城县第四高级中学 张安滨 宫胜亮
摘要：人类已进入网络文明时代，教育创新与时俱进，教育现代化势在必行。随着新课改的推进，数字化实验已广泛应用于物理实验高效课堂教学，弥补了传统实验的技术空白，使得实验方法、手段趋于多元化，那么，实验教学中，怎样以实验教学目标为导向，提高教学的有效性，现对DIS实验应用策略的选择进行探讨，并结合部分案例进行简要说明。
关键词：DIS特点 ；高效课堂； 策略选择 ；依据导向 ；核心素养
一、数字化实验的功能特点
数字信息系统实验室是由物理量传感器、数据采集器、数据处理软件和计算机等有机构成，是基于数据实时采集和实时处理的完整现代化的实验教学平台。优势在于：实验过程“可视化”；抽象问题“直观化”；实验设计“重点化”；定性实验“定量化”；实验实时数据采集、处理“智能化”；实验教学方法、手段“现代化”；大大提高了实验效率和精度，有利于学生理解现代实验技术思想和方法，提高学科核心素养。
二、物理高效课堂教学中传统实验与数字化实验策略的选择
高效课堂是以“人本”为基石，由教学、评价、文化三大系统建构而成的全新教育概念，它以课堂为突破口，以最少的时间，获得最高效益，达到最优的课堂效果，真真体现学生参与的广度、学习的深度和课堂教学的效度。特征是：学生主动，问题驱动，教师导动，多元互动。
实验策略选择，应以实验目标为导向，依据实验的功能特点进行，现结合案例分析说明。
1.高效高精度实验。DIS实验可做传统实验做不了或做不好的实验，如ɑ、B、微I、放射源辐射等测定，更适合声、光、电、磁、热和原子物理实验。
2.“量化可视”实验。实验过程可视化包括空间和时间的可视性，是学生通过观察实验现象，学习物理过程分析，建构模型，建立概念，理解规律的基础，是解决问题的关键。
案例一：牛顿第三定律。传统实验方法利用弹簧测力计对拉，用眼读数并比较不连续状态下两个作用力的大小关系，显然，对拉过程中很难精确读出和看到弹簧测力计示数的变化，更别提记录数据。而借助力传感器，能在同一界面直观形象显示Ｆ－ｔ图像，并定量地看出作用力与反作用力的许多性质，从而突出了牛顿第三定律的普适性。数形结合，促进认知，有效达到实验知识性目标，克服了偶然和系统误差。
案例二：摩擦力具有“动中有静，静中有动”的特点，传统实验不能直接测量。若要探究静摩擦力并展示最大静摩擦力大小，可借助力传感器，在同一界面直观形象显示Ｆ－ｔ图像，实时动态展示物块从静摩擦力到滑动摩擦力的变化过程，使最大静摩擦力变得“量化可视直观”。
3.经典传统实验。设计巧妙、过程明了、现象简洁直观、重点突出、趣味性强，能有效构建物理情境，定性展示物理规律，简单经典。如：平抛运动竖落仪、惯性演示仪等实验，在教学理念上，符合学生的认知和心理特点，在教学实践上，具有创造情境，激发兴趣，形象直观，突出研究元素等，则策略上必选传统实验。
4.同课异构类实验。高效课堂教学中，实验策略选择应以实验教学目标为导向，依据实验的功能特点进行。数字化实验对常规教学创新、传统实验改进、科学探究深入三个应用层次上具有较好的教学效果，现结合《闭合电路P出-R变化规律》案例展开说明。
同课一：若教学目标是认识测量P出-R图像，在实验过程中，培养学生利用知识解决问题和锻炼学生计算、作图等基础能力，选择传统实验较好。
同课二：若实验以探究P出-R的变化规律为目的，希望尽快获得图像，将课堂重心放在二者关系的探究上，运用函数图像，同中求异，异种求同，加深对规律的理解，促进认知，则首选数字化实验最佳。运用数字化实验，一节课就可完成对闭合电路I-R、U-I、U-R、P出-I、P出-R等变化规律的探究,效率高效果好，这是传统实验无法做到的。
案例三：探究电源的输出功率随外电阻变化的规律 
（1）理论探究
如果闭合电路的外电路为纯电阻电路，则电源的输出功率为
,根据P—R函数关系，可以判断，当R=r时，电源的输出功率最大，最大功率为P出max=E2/4r；在0＜R＜r范围内，随外电阻的增大，输出功率增大；在R>r范围内，随外电阻增大，输出功率减小；若对函数求导，可判断切线斜率的正负。
（2）实验探究
按电路图连接电路，并在表格中，选取X、Y轴分别代表闭合电路中电阻箱的阻值和电源的输出功率，然后绘出如图所示的P出—R图像。
三、客观认识DIS实验，加强与传统实验的融合。
数字化实验是对传统实验教学的有效补充和变革，更是对新课标下实验教学的挑战。因此只有不断探索研究，加强与传统实验的融合，才能发挥其巨大作用。
1.传统实验在知识建构上，如在物理规律的定性展示和探究方面见长，而DIS在物理量的定量测量、动态的过程分析方面具有优势。
2.传统实验可有效提高部分实验能力，而DIS对提高课堂效率，培养观察探究能力效果明显。教学实践中，能力培养的实效性差强人意，还需完善。
3.传统实验本真的保留了获取物理规律的探索历程，而DIS使学生亲历体验探究过程，学生主动，问题驱动，教师导动，多元互动，提高了知识技能和实践能力，培养了创新意识。
4.DIS融合先进的科技元素，增强了物理课堂与科技社会的联系，有利于培养学生的科学态度与责任。
传统实验和数字化实验各具特色，以实验目标为导向，依据各类实验的功能特点，协调互补，有效融合，应用DIS将知识转化为观念，观念转化为智慧，提升学生学科核心素养。
参考文献：
1.上海市吴淞中学 李海平《高中物理DIS实验与传统实验的比较研究》2007.11
2.云南曲靖一中 董光顺《基于DIS实验与传统实验的特点浅谈中学物理实验形式的选择》物理通报 2013.10
3.张溶菁《中学物理数字化实验研究》-DIS校本课程开发与实践
作者简介：1、张安滨，2015全国中学物理实验创新展评活动一等奖，2016全国高中通用技术创客项目、论文大赛一等奖，2017自治区天山英才工程培养人选。研究方向：高中物理教学。
2、宫胜亮，2015全国中学物理实验创新展评活动二等奖，2016全国高中通用技术创客项目、论文大赛一等奖。研究方向：高中物理教学。