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浅谈高中物理DIS实验与传统实验比较尤圣昕【摘要】《普通高中·物理课程标准》明确指出：“重视将信息技术应用到物理试验室……诸如通过计算机实时测量、处理实验数据、分析实验结果等”新课改实施以后，人教版高中物理教材将DIS实验大量的安排在教学内容中，DIS（Digital Information System)实验技术，又称“数字化信息系统”，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”构成的新型试验系统任何事物都有一个逐渐被人接受的过程DIS数字实验系统刚开始也是许多老师的盲区2010年作者在暑期培训中初次解除了朗威DISLab数字实验系统，首先被它强大的数字处理功能所吸引，其次被它全面化的功能折服，能够说几乎所有的传统实验都能够采用DIS实验系统实行设计和处理在随后的交流听课中，很多学校的同行已广泛把实验教学局部通过DIS数字实验系统实行处理，这也成为课堂教学评比的亮点和“杀手锏”相比较来说传统的实验教学手段成为拿不出手的“鸡肋”传统实验教学与之相比较有哪些缺乏？在以学生发展为本实行教学的今天，使用DIS实验来局部替代传统实验将使学生哪些方面的水平得到增强，而又削弱了学生哪些方面的水平？本文将在这些方面做一些探讨。

一、 高中物理DIS实验与传统实验在硬件方面的比较（1） DIS实验中所用的设备绝绝大局部是以二十世纪前沿科技作为技术理论支撑的，在二十世纪下半叶得到实际应用的具有较高科技含量的装备其中包括：微型计算机、传感器、数据采集器和软件其中数据采集器与计算机以串行方式通信，采用四路并行输入，可同时接插四中传感器这套设备的特点是能快速、准确、动态的采集实验信息，并实现数字化显示，由计算机辅助实行分析处理2） 传统实验所用到的设备，绝绝大局部是以十八、十九世纪的物理学知识作为理论支撑的其中主要包括：秒表、米尺、天平、弹簧秤、打点计时器、电压表、电流表、温度计等等这些设备的特点是每做一个实验必须有多种仪器组合使用，实验进展缓慢，精确度不高，且由人工实行大量的计算来分析处理实验信息二、 高中物理DIS实验与传统试验在误差方面的比较（1） 实验误差可分为系统误差和偶然误差传统实验中的绝大局部实验数据需要人工读取和记录，所以偶然误差在整个实验误差中占了相当大的比例而DIS实验能够通过传感器采集实验数据，并实时通过计算机辅助软件来处理这些数据，因而基本消除了偶然误差2） 在复杂实验中，功能单一的传统仪器仪表在数据收集时，往往要单独采集、组合处理。

DIS实验多种传感器能够组合使用，实时动态的测量各种物理量并把它们统一转化成电信号送入数据采集器，实验数据的采集、处理和描绘同步实行和一体化，特点是生动形象、准确迅捷这种组合明显更具优势3） 从精确度上来看，DIS实验测量仪器更加精确例如传统的电路实验的主要仪器是安培表，量程可达3A，误差为±0.01A伏特表量程可达15V，误差为±0.01VDIS的电流表，电压表精度在±0.4％均采用数字表示形式，能够得到小数点后两位数据，并可根据不同实验，改变指数三、 测量功能性比较（1） 传统实验因器材的限制，对于有些物理学量无法直接测量例如：声学、光学和电磁学中需要理解声波的频率、光强和磁感应强度的数值时，只能直接给出，这不利于学生分析一些现象和揭示本质DIS的声波传感器、光强传感器和磁感应强度传感器为我们提供了上述物理量的仪器声波传感器测量范围为20db~100db，精确度为±0.4％，磁感应强度测量值可测量到0.01mT的弱磁场2） 传统实验因仪器功能的限制，导致测量片面而不能全面测量例如：探究作用力与反作用力关系实验中，用两枚弹簧秤实验时（图1），只能显示对拉的实验现象，相互挤压的实验现象无法表现。

同时因为两枚弹簧秤调零不准确的情况，可能出现数据不相等的现象DIS的静力传感器调零后，通过数字曲线的实时变化和不同颜色曲线的比照直观地显示了对拉、挤压、变速运动中作用力与反作用力的关系（图2）图2四、 课堂优化效果比较《普通高中·物理课程标准》指出：“高中阶段的物理课程要给学生提供必要的的科学探究机会，让学生通过自己思维、动手实验、查阅文献等，体验探究过程的曲折和乐趣，发展科学探究水平，增强对科学探究的理解实验教学中发现，在实验教学过程中，实验探究占去绝大局部时间，根本没有时间让学生充分自由表达、质疑和提问例如：在探究加速度与力和质量关系实验中，采用传统实验方式教学，学生分组实验时从安装器材到处理完数据需要一节课的时间采用DIS实验教学时，学生分组实验局部不到20分钟即可完成，而且把测量数据、收集数据、分析数据一并完成在剩下的大半教学时间内教师用来引导学生对实验结果的理论证明和讨论，学生能够有充分的时间来实行思考与理论分析实践中，学生在课堂讨论环节中集中讨论了a-F图像不过原点、图像弯曲等问题五、 实验原理表现和数据信度的比较（1） 实验原理的表现例如探究力的合成方法（验证力的平行四边形定则）实验中，DIS实验（图3）能够灵活多变地实行实验操作，强大的数据采集和处理功能能够实时的展示合力一定时，不同夹角的分力大小关系。

传统实验（图4）在数据采集和处理上比较局促且误差较大但是其中的物理思想（等效替代思想）却更易表现和理解，更易于重现当年物理学家对物理规律的发现过程 （2） 数据信度作者认为现在使用的DIS的最大缺憾在于他的实验软件平台，这个软件平台是针对课本实验来优化设计的，DISLab数据化信息系统，用于采集信息，并以数字的形式将信息输出高一学生对传感器将力信号转化为电信号并以数字（图像）的形式表现，很陌生，很难里可能接受；测量取得的数据和现象让学有“就是这样”的感觉，学生看到的似乎是导演安排好的的一场电影，故事的结局早已确定这也就恰恰限制了DIS实验的实验范围，使得DIS实验的拓展体系不能得到更大水准的发挥，因而完善实验软件平台是解决这个问题的当务之急六、 扩展学生体验和探究水平的比较实践研究说明，DIS实验很适合中学生的生理、心理需求，侧重于培养学生在观察中思考和探究水平在信息技术突飞猛进的今天，为培养学生的创新精神和实践水平提供了有效的渠道和宽广的空间传统实验侧重于培养细致、认真、耐心等观察习惯现行教材教学大纲要求“学生应初步具备实验水平，主要是学会准确使用仪器实行观察、测量和读数……”，传统物理实验更加重视这方面水平的要求。

DIS实验因为易与观察实验结果，操作灵活、简便，并使用计算机辅助分析，因而削弱了学生的观察水平、动手水平和计算水平的培养同时，DIS实验设备价格昂贵，学生不可能在课余时间或在家中利用DIS实行实验，传统实验更加贴切于学生的生活实际，学生能够把身边的物品和器具直接变成重要的实验资源，探究实验现象、验证实验原理且不受高科技的限制例如：学生可利用玩具激光枪做光的直线传播、光在水中的折射、光在玻璃砖中的侧移、光的全反射试验等面对着教学改革的持续深入，科技水平的急速发展，作为科学技术教育者首先要勇于接纳新事物，花充足时间去研究DIS数字实验系统在物理课堂教学中的优势作用显而易见，更利于学生逐步进入现代化测量时代则其善拿着而从之，其不善者而改之”，传统的实验方式在面临挑战的同时实际上也在焕发着青春辩证的来看：DIS数字实验的登台并不意味着传统试验方式的“谢幕”，只有两者有机的结合，取长补短，才能相得益彰。