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摘要:高中物理有许多都是01S实验,必须借助DIS实验系统完成,否则学生的物理核心素养将难以有效提升。但DIS只是传统实验方法的重要补充,起着辅助的作用。在教学实践中要将两者更好的融合在一起,发挥各自独特的作用,这样才能真正从各方面提高学生的物理核心素养。
关键词:DIS系统 物理实验 核心素养 使用误区
一、变定性为定量,培养科学思维
教学案例1.平行板电容器的电容
原有实验:人民教育出版社高中教材《物理选修3-1》第30页介绍的实验方案
存在问题:实验只能定性得出平行板电容C与两板正对面积S和板间距离d的关系,实际是不能得出教材上的有关电容关系式的,学生只能被动硬记了。
DIS实验:可以将两极板接入微电压传感器上,这样可以准确测出两极板间的电压值。将电容器放在直线位移传感器上,这样就可以精确测出电压变化量以及两极板的移动情况。通过计算机可以实时的反映S,d与电压U之间的变化情况,这是运用传统实验工具所无法达到的效果。通过DIS实验系统学生有机会深层次的进入实验,而不是只听老师给结论。培养了学生实事求是,不迷信权威,通过自己亲自实验从而得出正确结论,养成一个科学的责任与态度。
教学案例2.探究通电导线受力的因素
原有实验:人民教育出版社高中教材《物理选修3-1》第83至84页存在问题:
(1)-根导线受力较小,且磁体磁性不够强,实验现象不明显。
(2)只能定性知道两次导线受力是大了还是小了,并不能定量得出F=ILB这个公式。传统实验优化:
1_用两块长方形强磁替代原有的蹄形磁铁。
2.将一根导线换成绕有多匝导线的线圈。
由于电流表灵敏度较低,电流变化不能精准测量。导体的受力究竟多大,这些传统实验手段根本无法得知。 DIS实验: 1_将多匝导线圈竖直挂在力传感器下方,现在力传感器的示数就是线圈的重力,我们可以将这一基数去除,则在实验过程中力传感器的读数就是线圈受到的安培力。
2.将微电路传感器接入电路中,则可精准测出电路电流。
DIS实验系统可以定量的得出F=ILB这一表达式。
这样的案例还有很多,如“向心力”演示实验,最大静摩擦力与滑动摩擦力的测量实验, “受迫振动”演示实验等。这些实验用传统实验工具无法精准测量,电能生磁,磁也能生电,通电导体在磁场中还能受到力的作用。这些物理现象真的很神奇,可是由于实验器材限制,很长时间学生只能接受老师的理论灌输,而无法亲自实验,学生有质疑也没有条件去验证,物理核心素养的培养也就形同虚设了。DIS系统为学生提供了平台,使学生能够亲自体验科学的神奇,形成物理观念,养成用物理学视角去描述自然现象的习惯,从定性和定量两个方面进行科学推理,培养学生的科学思维能力。
二、变复杂为简单,培养科学探究能力
教学案例3.“闭合电路外电阻与其所消耗功率關系”实验
原有实验:首先画一个表格包括电流,路端电阻,路端电压,路端功率。多次实验测出多组数据填入表格中。其次再根据表中数据画出P-R图像。
存在问题:
主要是实验过程太繁杂,费时耗力,还容易算错,电表仪器的稳定性也不能保证,往往花很长时间也不能成功。
DIS实验:我们用微电流传感器替代电流表,用微电压传感器替代电压表,这样测量结果将更加精确。再将它们接入计算机中,这样可在屏幕中自动得到闭合电路外电阻与其所消耗功率关系图,简单可靠。
像这类复杂实验过去一般不会做,而恰恰是数据多的实验更能培养学生收集信息,分析信息和解释实验探究结果的能力,也能在实验过程中培养学生合作与交流的能力,更有助于提升学生的科学探究能力,这也是DIS系统带给我们的便利。
DIS实验系统给学生更多实验的机会,但是往往忽略了学生的动手能力和数据计算能力。所以作为中学物理教师,我们既要看到DIS实验系统的优点但也千万不能过分依赖它。
三、注重计算能力
教学案例4.测物体运动的瞬时速度实验
原有实验:人民教育出版社高中教材《物理必修1》第20至21页介绍了利用打点计时器测瞬时速度。这样的实验即使我通过纸带自己独立算出瞬时速度也花费不了太长时间,更重要的是高考试题中往往考察的还是学生的数据处理能力和计算能力。如果学生平时没有经常锻炼,考试肯定不行。有经验的老师都知道,在高一刚学匀加速直线运动时,能把瞬时速度和物体加速度计算正确的都是成绩好的学生,可见计算能力是需要培养的,而DIS实验系统却满足不了这方面要求。还有作图题,在DIS系统中图像也是自动生成提供给学生的,学生根本不能亲自动手画图,这在考试中也会吃亏。
本文通过几个教学案例一方面展示了DIS实验系统确实给我们的物理教学带来了极大的方便,我感觉作为一名中学物理教师,我们一定要跟上技术潮流,享受高科技给我们带来的便利。另一方面在使用DIS实验系统时也不能陷入误区,认为其无所不能可以完全替代传统实验。在教学实践中要各取所长,这样才能真正提升学生的物理核心素养。
参考文献
[1]孔秋艳:同实验异演示——优化物理课堂演示实验教学《教学仪器与实验》(京),2015.5.6-10
[2]黄国龙:物理教学中培养学生创新技法探索《物理通报》(保定),2015.7.9~13, 17
关键词:DIS系统 物理实验 核心素养 使用误区
一、变定性为定量,培养科学思维
教学案例1.平行板电容器的电容
原有实验:人民教育出版社高中教材《物理选修3-1》第30页介绍的实验方案
存在问题:实验只能定性得出平行板电容C与两板正对面积S和板间距离d的关系,实际是不能得出教材上的有关电容关系式的,学生只能被动硬记了。
DIS实验:可以将两极板接入微电压传感器上,这样可以准确测出两极板间的电压值。将电容器放在直线位移传感器上,这样就可以精确测出电压变化量以及两极板的移动情况。通过计算机可以实时的反映S,d与电压U之间的变化情况,这是运用传统实验工具所无法达到的效果。通过DIS实验系统学生有机会深层次的进入实验,而不是只听老师给结论。培养了学生实事求是,不迷信权威,通过自己亲自实验从而得出正确结论,养成一个科学的责任与态度。
教学案例2.探究通电导线受力的因素
原有实验:人民教育出版社高中教材《物理选修3-1》第83至84页存在问题:
(1)-根导线受力较小,且磁体磁性不够强,实验现象不明显。
(2)只能定性知道两次导线受力是大了还是小了,并不能定量得出F=ILB这个公式。传统实验优化:
1_用两块长方形强磁替代原有的蹄形磁铁。
2.将一根导线换成绕有多匝导线的线圈。
由于电流表灵敏度较低,电流变化不能精准测量。导体的受力究竟多大,这些传统实验手段根本无法得知。 DIS实验: 1_将多匝导线圈竖直挂在力传感器下方,现在力传感器的示数就是线圈的重力,我们可以将这一基数去除,则在实验过程中力传感器的读数就是线圈受到的安培力。
2.将微电路传感器接入电路中,则可精准测出电路电流。
DIS实验系统可以定量的得出F=ILB这一表达式。
这样的案例还有很多,如“向心力”演示实验,最大静摩擦力与滑动摩擦力的测量实验, “受迫振动”演示实验等。这些实验用传统实验工具无法精准测量,电能生磁,磁也能生电,通电导体在磁场中还能受到力的作用。这些物理现象真的很神奇,可是由于实验器材限制,很长时间学生只能接受老师的理论灌输,而无法亲自实验,学生有质疑也没有条件去验证,物理核心素养的培养也就形同虚设了。DIS系统为学生提供了平台,使学生能够亲自体验科学的神奇,形成物理观念,养成用物理学视角去描述自然现象的习惯,从定性和定量两个方面进行科学推理,培养学生的科学思维能力。
二、变复杂为简单,培养科学探究能力
教学案例3.“闭合电路外电阻与其所消耗功率關系”实验
原有实验:首先画一个表格包括电流,路端电阻,路端电压,路端功率。多次实验测出多组数据填入表格中。其次再根据表中数据画出P-R图像。
存在问题:
主要是实验过程太繁杂,费时耗力,还容易算错,电表仪器的稳定性也不能保证,往往花很长时间也不能成功。
DIS实验:我们用微电流传感器替代电流表,用微电压传感器替代电压表,这样测量结果将更加精确。再将它们接入计算机中,这样可在屏幕中自动得到闭合电路外电阻与其所消耗功率关系图,简单可靠。
像这类复杂实验过去一般不会做,而恰恰是数据多的实验更能培养学生收集信息,分析信息和解释实验探究结果的能力,也能在实验过程中培养学生合作与交流的能力,更有助于提升学生的科学探究能力,这也是DIS系统带给我们的便利。
DIS实验系统给学生更多实验的机会,但是往往忽略了学生的动手能力和数据计算能力。所以作为中学物理教师,我们既要看到DIS实验系统的优点但也千万不能过分依赖它。
三、注重计算能力
教学案例4.测物体运动的瞬时速度实验
原有实验:人民教育出版社高中教材《物理必修1》第20至21页介绍了利用打点计时器测瞬时速度。这样的实验即使我通过纸带自己独立算出瞬时速度也花费不了太长时间,更重要的是高考试题中往往考察的还是学生的数据处理能力和计算能力。如果学生平时没有经常锻炼,考试肯定不行。有经验的老师都知道,在高一刚学匀加速直线运动时,能把瞬时速度和物体加速度计算正确的都是成绩好的学生,可见计算能力是需要培养的,而DIS实验系统却满足不了这方面要求。还有作图题,在DIS系统中图像也是自动生成提供给学生的,学生根本不能亲自动手画图,这在考试中也会吃亏。
本文通过几个教学案例一方面展示了DIS实验系统确实给我们的物理教学带来了极大的方便,我感觉作为一名中学物理教师,我们一定要跟上技术潮流,享受高科技给我们带来的便利。另一方面在使用DIS实验系统时也不能陷入误区,认为其无所不能可以完全替代传统实验。在教学实践中要各取所长,这样才能真正提升学生的物理核心素养。
参考文献
[1]孔秋艳:同实验异演示——优化物理课堂演示实验教学《教学仪器与实验》(京),2015.5.6-10
[2]黄国龙:物理教学中培养学生创新技法探索《物理通报》(保定),2015.7.9~13, 17