孫會妙

【摘 要】物理電磁學(xué)的教學(xué)離不開實驗這一基礎(chǔ)，實驗是物理電磁學(xué)教學(xué)十分重要的手段。伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，DIS實驗開始被逐漸應(yīng)用于電磁學(xué)實驗當(dāng)中，但傳統(tǒng)實驗仍舊具有其不可替代性，只有將兩者進(jìn)行優(yōu)化整合才能最優(yōu)化電磁學(xué)的教學(xué)效果與質(zhì)量。因此，本文首先分析電磁學(xué)中DIS實驗的優(yōu)勢與傳統(tǒng)實驗優(yōu)勢，然后在此基礎(chǔ)上提出電磁學(xué)中DIS實驗與傳統(tǒng)實驗的優(yōu)化整合對策，給相關(guān)工作者以參考。

【關(guān)鍵詞】高中電磁學(xué);DIS實驗;傳統(tǒng)實驗;優(yōu)化整合

【基金項目】本文系邢臺市教育科學(xué)規(guī)劃課題“電磁學(xué)DIS實驗與常規(guī)實驗的比較研究”的階段性成果，課題編號為1701306

【中圖分類號】G634.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）20-0-02

引言

伴隨著DIS實驗逐漸被應(yīng)用于高中物理電磁實驗教學(xué)中，物理電磁實驗教學(xué)的效果得到了極大的提升，也同也時對物理常規(guī)實驗提出了挑戰(zhàn)。一些人偏愛DIS實驗，覺得DIS實驗要優(yōu)勢于常規(guī)實驗;而有些人則偏愛常規(guī)實驗，認(rèn)為DIS實驗只能對一些實驗效果不好的常規(guī)實驗進(jìn)行彌補(bǔ);有些人則認(rèn)為應(yīng)該將DIS實驗與常規(guī)實驗進(jìn)行優(yōu)化整合，以實現(xiàn)物理電磁教學(xué)的效果的最優(yōu)化。本文主要基于此觀點，來探究分析電磁學(xué)中DIS實驗與常規(guī)實驗的優(yōu)化整合。

一、電磁學(xué)中DIS實驗的優(yōu)勢與常規(guī)實驗的優(yōu)勢

（一）DIS實驗的優(yōu)勢

DIS實驗是數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室的簡稱，其是一種用來實時采集數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)。DIS實驗?zāi)軌蛉〈珉姶帕髁坑嫷瘸Ｒ?guī)儀表，還能直接測量磁感應(yīng)強(qiáng)度、微電流等常規(guī)儀表沒辦法測量的物理量。傳感器數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)采集器處理之后，會上傳到計算機(jī)相對應(yīng)的教學(xué)軟件開展實時處理與分析工作。從這一過程中，我們會發(fā)現(xiàn)，DIS實驗的優(yōu)勢之處主要體現(xiàn)在實時性、高精度性以及強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力這三個方面[1]。

（二）常規(guī)實驗的優(yōu)勢

常規(guī)實驗的優(yōu)勢和不可替代性主要體現(xiàn)于實驗儀器與一些常規(guī)實驗手段、教學(xué)方法上。首先，在實驗儀器方面，DIS實驗就無法完全取代，雖然DIS實驗取代部分實驗儀表，但一些實驗數(shù)據(jù)還是需要通過常規(guī)實驗裝置來收集。如磁鐵、螺線管等實驗裝置，又比如探究自感現(xiàn)象、電感電容對交直流作用等實驗，其數(shù)據(jù)源都來自于常規(guī)實驗裝置。其次，許多實驗中的常規(guī)實驗手段、實驗教學(xué)方法也是DIS實驗無法取代的。一方面，學(xué)生在知識的理解和掌握上有其自身的規(guī)律，直觀的感性認(rèn)識往往是進(jìn)行抽象與歸納的前提，這是常規(guī)實驗方法的優(yōu)勢。另一方面，實驗教學(xué)的基礎(chǔ)就是具體，通過直觀明了的實驗過程展示，來幫助學(xué)生準(zhǔn)確理解電磁學(xué)物理意義，這也是常規(guī)實驗的優(yōu)勢所在。

二、電磁學(xué)中DIS實驗與常規(guī)實驗的優(yōu)化整合對策

DIS實驗和常規(guī)實驗各有所長，因此在面對這兩種實驗技術(shù)的時候，我們應(yīng)該理性看待，有效優(yōu)化與整合這兩者，進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，以提高高中物理電磁學(xué)教學(xué)的質(zhì)量與效率。

（一）對實驗儀器進(jìn)行優(yōu)化整合

雖然DIS實驗擁有實時性、高精度性以及強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力的優(yōu)勢，但其結(jié)果得來的太簡單完美，學(xué)生沒有實驗操作的踏實感，因此容易對數(shù)據(jù)抱持懷疑的態(tài)度。而常規(guī)實驗器材采集到的數(shù)據(jù)又不夠精準(zhǔn)與確實。針對這種狀況，我們就應(yīng)該優(yōu)化整合兩種實驗的實驗儀器。例如，在進(jìn)行電磁學(xué)“自感現(xiàn)象”教學(xué)的時候，自感現(xiàn)象演示儀器仍舊是主要角色，但連接于電路上的卻不是演示電表，而是DIS實驗的電流與電壓傳感器。這一改變，使原本只能通過小燈泡明滅與演示電表擺動來進(jìn)行觀察的自感實驗教學(xué)過程，變成了通過“電壓、電流—時間”圖線來進(jìn)行觀察，該實驗因此變得直觀清晰，學(xué)生也能深入認(rèn)知自感現(xiàn)象。

（二）對實驗方法進(jìn)行優(yōu)化整合

學(xué)生在理解與掌握知識的時候往往有其自身規(guī)律，而抽象與歸納的前提通常都是直觀的感性。DIS實驗展示出的實驗現(xiàn)象雖然更加科學(xué)合理，但卻有著高標(biāo)準(zhǔn)的理解歸納能力要求，反而會影響學(xué)生對物理規(guī)律的掌握[2]。而常規(guī)實驗相比而言，則更加直觀與明了，有助于學(xué)生的感性認(rèn)識。所以，應(yīng)該將兩種實驗方法整合使用，針對不同內(nèi)容采用不同實驗，更容易提升學(xué)生的理解效率。

例如，在教學(xué)生電容器的時候，如果只用DIS實驗的方法，給學(xué)生呈現(xiàn)電容器電流流動的變化圖，往往不利于學(xué)生的快速理解，這時只采用常規(guī)實驗的效果會更好。但是，在得出電容定義式C=Q/U的時候，常規(guī)實驗方法則缺乏數(shù)據(jù)的支撐，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性不足，這時則可以采用DIS實驗方法，得出電容充電放電的i-t圖像，并根據(jù)充電圖像下圍“面積”的計算，來得出充電電荷量，將不同電勢差下的電量進(jìn)行對比，以此得出結(jié)論為：統(tǒng)一平行板充電器Q/U是常量，換不同電容器Q/U仍舊是常量。通過這種實驗方法得出的電容定義式，學(xué)生會有更深刻的認(rèn)識與理解。

（三）對實驗?zāi)芰M(jìn)行優(yōu)化整合

實驗?zāi)芰κ歉咧袑W(xué)生物理學(xué)習(xí)過程中應(yīng)當(dāng)具備基礎(chǔ)能力，有序準(zhǔn)確的實驗操作，能使實驗?zāi)繕?biāo)得到更快更好的實現(xiàn)。電磁學(xué)常規(guī)實驗需要用到的測量儀器多，要花費(fèi)的時間也長，要反復(fù)的測量與觀察，在這一過程中，學(xué)生的實驗?zāi)托呐c實驗觀察能力能得到有效的培養(yǎng)。DIS實驗相比于常規(guī)實驗而言，雖無需觀察儀表刻度、構(gòu)造與使用方法，但在電磁實際實驗操作過程中計算機(jī)操作和理解能力必不可少。因此DIS實驗?zāi)苡行у憻拰W(xué)生的計算機(jī)操作能力，拓展學(xué)生的現(xiàn)代信息技術(shù)知識使用能力。所以，將常規(guī)實驗和DIS實驗結(jié)合起來，能有效實現(xiàn)高中學(xué)生物理能力的全方面培養(yǎng)[3]。

例如，教師在教學(xué)生電磁學(xué)中的測繪小燈泡的伏安特性曲線時，可根據(jù)物理教材中的實驗步驟來操作，但需要做一些改變，比如將電流表換成電流傳感器。如此一來既能有效鍛煉學(xué)生的實驗操作能力，又能保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時，學(xué)生電腦數(shù)據(jù)分析歸納與總結(jié)的能力也得到了增強(qiáng)，可以說是一舉多得。

三、結(jié)語

總而言之，在實際物理電磁學(xué)教學(xué)過程中，應(yīng)該既提倡DIS實驗，又不偏廢常規(guī)實驗，保持兩者的優(yōu)勢互補(bǔ)，相輔相成。同時，教師在日常電磁教學(xué)中，還可通過實驗儀器、實驗方法以及實驗?zāi)芰@三方面的優(yōu)化整合，來實現(xiàn)物理電磁學(xué)教學(xué)效果與質(zhì)量的有效提升。

參考文獻(xiàn)

[1]謝建興.博采眾長相得益彰——DIS實驗與傳統(tǒng)實驗的對比分析[J].中學(xué)理科園地，2019，15（02）：21-22+24.

[2]夏煜明.例談DIS實驗在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用策略[J].物理教學(xué)探討，2018，36（03）：73-74+78.

[3]李相臻.傳統(tǒng)實驗與DIS實驗的有效整合[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017，46（14）：84.