陳全海+丁鵬飛

（甘肅省蘭州第一中學(xué)，甘肅 蘭州 730030）

摘要：人教版新課標(biāo)高中物理教材中的力學(xué)實驗是物理教學(xué)不可缺少的的有機組成部分，和理論教學(xué)一起構(gòu)成了物理教學(xué)的整體。本文著重闡述了如何在力學(xué)中合理利用DIS實驗來提高物理課堂教學(xué)的效率，以適應(yīng)高中物理教學(xué)改革的時代要求，培養(yǎng)師生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高中力學(xué)；DIS實驗；可行性

一、對現(xiàn)行高中物理課本中力學(xué)實驗的幾點分析

人教版新課標(biāo)高中物理教材中的力學(xué)實驗是力學(xué)教學(xué)中不可缺少的有機組成部分[1]，和理論教學(xué)一起構(gòu)成了物理教學(xué)的整體。實驗從教學(xué)方式上分為課堂演示實驗和學(xué)生分組實驗，其中分組實驗按目的可以分為訓(xùn)練性實驗、驗證性實驗和探究性試驗等。

課堂演示實驗是教師在課堂上操作給學(xué)生看，學(xué)生通過觀察和思考從而發(fā)現(xiàn)其中的物理現(xiàn)象和物理規(guī)律，如牛頓管演示自由落體運動、小球的平拋運動、作用力和反作用力、顯示微小形變、向心力、運動的合成與分解（觀察紅蠟塊的運動）等都可在課堂上演示。

訓(xùn)練性實驗主要訓(xùn)練學(xué)生掌握基本物理量的測量方法、基本實驗儀器的使用方法以及實驗數(shù)據(jù)的處理方法，如長度的測量、質(zhì)量的測量，用彈簧秤測物體的重力、速度的測量等；驗證性實驗是用實驗驗證已知的定理、定律，幫助學(xué)生理解并把握這些定理定律的物理含義，以及了解它們的形成過程。如驗證動能定理和機械能守恒定律等；探究性實驗是指在教師的指導(dǎo)下，利用各種設(shè)備和已知條件，設(shè)計實驗來探索一些在物理學(xué)上雖然早已明確，但對學(xué)生來說卻是未知的現(xiàn)象、規(guī)律，目的在于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和科學(xué)研究的能力[2]，如探究小車的速度隨時間變化的規(guī)律、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系、探究求合力的方法等。

二、對高中力學(xué)中應(yīng)用DIS實驗的可行性分析

上述實驗中有些既可以作為演示實驗用，也可用作學(xué)生操作實驗，在這些實驗中到底哪些實驗適合采用DIS技術(shù)？這要從實際出發(fā)理性地做出選擇，絕不能盲目地跟風(fēng)求新而不顧學(xué)生的接受能力，不考慮高中物理學(xué)科本身的特點。高中力學(xué)實驗在教材中還是按照傳統(tǒng)實驗編排的，少數(shù)實驗安排了DIS技術(shù)作為參考，這一方面考慮到大多數(shù)學(xué)校還沒有DIS實驗的條件，但更重要的是考慮到高中物理學(xué)科的特點和高中學(xué)生的認知特點而設(shè)計的。用不用DIS實驗要從實際出發(fā)，既要看和傳統(tǒng)實驗相比能起到多大的效果，又要考慮高考對這一實驗的考察要求。在教學(xué)實踐中，必須通過DIS實驗與傳統(tǒng)實驗的對比研究，找出高中力學(xué)實驗教學(xué)中哪些實驗適合使用DIS技術(shù)，哪些實驗更適合用傳統(tǒng)教學(xué)方式，哪些實驗適合將DIS與傳統(tǒng)實驗相結(jié)合，并不斷探索利用DIS實驗改進實驗教學(xué)的效果。

1.不宜用DIS實驗代替高考對傳統(tǒng)儀器和應(yīng)用原理考察的實驗

到目前為止，雖然實行了新的課標(biāo)模式，但高考的考試模式在本質(zhì)上并沒有多大變化， 高考依然決定著課堂教學(xué)的走向，加之高中教學(xué)內(nèi)容多，課時緊張，教師在實際中不得不圍繞教學(xué)大綱組織課堂教學(xué)，因此實驗教學(xué)也必須考慮到學(xué)生在高考中的需求。

高考中對傳統(tǒng)儀器的使用及其原理進行考察的實驗主要有：用打點計時器測速度、探究小車的速度隨時間的變化規(guī)律、探究求合力的方法、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系、研究平拋運動等。從近幾年的高考試題中可以看出，傳統(tǒng)方法是必須掌握的，高考對這些實驗的考察主要以傳統(tǒng)實驗為主，因此DIS實驗在時間容許的情況下可以作為拓展，但不宜完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗。

2.在某些物理概念和規(guī)律的演示實驗中完全可以采用DIS實驗

在某些概念、規(guī)律和物理現(xiàn)象的教學(xué)中，教師做一些演示性的實驗給學(xué)生看，通過老師啟發(fā)和學(xué)生的討論，從中找到事實依據(jù)，澄清謬誤，掌握規(guī)律，明確概念。在這些教學(xué)中完全可以選擇DIS實驗，如圖1和圖2所示，在講完勻變速直線運動及其位移-時間圖像和速度-時間圖像之后，若采用DIS實驗描繪其運動的圖像，并將這一結(jié)果和打點計時器傳統(tǒng)實驗所得結(jié)果進行比較，從而讓學(xué)生更深入地理解勻速直線運動和勻變速直線運動的概念和規(guī)律。

高中力學(xué)中可用DIS演示的實驗如表所示：

做這些實驗時，若條件允許，最好能將傳統(tǒng)實驗和DIS實驗結(jié)合起來會收到更好的效果。比如演示超重和失重時可先用傳統(tǒng)實驗，指導(dǎo)學(xué)生分組做，再用DIS實驗演示。圖3為手持力傳感器做下蹲和站起過程鉤碼的超失重的DIS實驗結(jié)果，將這一結(jié)果和學(xué)生用彈簧秤演示的結(jié)果比較，從而加深學(xué)生對超失重的理解。

3. 警惕掉入DIS實驗的陷阱

在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)DIS實驗的效果并非像某些文章中所說的那樣神奇，甚至在某些實驗中若采用DIS其效果會適得其反。正如梅云霞等人[3]指出，DIS物理實驗是把“雙刃劍”， 其本身存在先天的不足之處，如實驗原理的復(fù)雜化增加了學(xué)生理解上的困難；學(xué)生的注意力有時被吸引到一些并非主要關(guān)注對象的實驗器材上，而不是概念和規(guī)律的形成過程上，導(dǎo)致學(xué)生的注意力分散，影響到實驗教學(xué)的效果；由于DIS實驗高度自動化和數(shù)據(jù)處理的快速化，學(xué)生來不及弄清實驗原理，影響了學(xué)生對物理概念的形成和對物理意義的理解；缺少了在傳統(tǒng)實驗中手工操作對學(xué)生基本實驗技能的培養(yǎng)。如果不能客觀地分析，盲目地應(yīng)用DIS實驗將使實驗教學(xué)陷入高科技的陷阱，教師成了表演者，整個實驗變成了數(shù)字游戲。例如在研究平拋運動的實驗中若按照課本中描述的用DIS實驗描繪平拋運動物體的軌跡，學(xué)生不但不能增加對平拋運動的理解，反而對計算機所描繪的軌跡更加迷惑。

在教學(xué)實踐中，教師必須通過刻苦鉆研教材， 將DIS實驗與傳統(tǒng)實驗有效結(jié)合， 揚長避短，設(shè)計出具有創(chuàng)造性的實驗并加以不斷實踐，才能提高物理“力學(xué)”實驗教學(xué)的效果。

參考文獻

[1]張保雷.人教版高中物理新舊教材力學(xué)實驗比較分析.物理教師，2011年，第32卷第06期

[2]康勇.淺談物理實驗的重要性和現(xiàn)行實驗體系的弊病.新課程學(xué)習(xí)（中），2011年，第06期

[3]梅云霞 唐曉亮.DIS物理實驗是把“雙刃劍”.物理教學(xué)，2012年.第12期