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【摘要】：数字化实验将实验数据数字化，在真实实验的基础上实现信息技术与实验教学的整合，在很多方面适合中小学的生理、心理需求，但是数字化实验设备在一定程度上很难实现大范围的普及。微课是一种以微视频为主的多种教学资源构成的微型网络学习课程，以微课的形式录制数字化实验能扩大数字化实验的普及面，让数字化实验惠及更多的中小学生。
【关键词】：数字化实验;微课;摩擦力
1前言
数字化实验其实验手段是通过传感器把各种感受到的信号转化为电信号，再经过处理以及分析，最终以数据图表等的形式实时展现出来。数字化实验在充分发挥信息技术优势的同时保持了实验的真实性，进而凭借“促进学生认知、提高课堂效率”的显著作用而获得了教育专家的高度认可[1]。但是由于教学资源有限，部分地区的学校未能配备数字化实验室。
因此将数字化实验与教学结合能提高教学效率，并以微课的形式录制数字化实验能扩大数字化实验的普及面。
2数字化实验的概念
数字化实验是利用传感器、数据采集器和计算机进行的真实实验系统，能够更好地进行实验信息的获取和呈现[2]。在半个世纪之前，国外已经开始使用数字化实验的相关教育产品，比如美国PASCO公司产生的数据采集系统，而我国在这方面起步较晚，直到二十一世纪初，上海、北京、天津等经济发达地区逐渐发展了数字化信息系统并应用与中学教学过程中。在本文中采用的数字化产品是由上海市中小学数字化实验系统研发中学和山东省远大网络多媒体有限责任公司共同开发的朗威DIS实验室，DIS（Digital Information System）实验是数字化信息实验系统的简称[3]。
3微课的概念
微课是一种以微视频为主的多种教学资源构成，并在教学应用实践过程中不断“生长”而成的微型网络学习课程，它是在web2.0时代随着新技术（主要是无线宽带技术、网络视频技术等）和新媒体（如智能手机、平板电脑、上网本、笔记本电脑等便携式智能化数字终端设备的普及）的迅速发展以及广大用户对学习方式多样化（如自主学习、个性化学习、按需学习、合作学习、移动学习、远程学习、泛在学习等）的迫切需求大背景下应运而生的，它的出现顺应了时代发展的潮流[4]。微课作为一种新兴的教学资源，提高了课程资源的可用性，在一定程度上可以缓解教学资源分布不公平的现象。虽然微课的发展时间还很短，但是在短时间内得到了中小学教师、高校教育专业人员的支持。
4数字化实验与微课的现状
虽然DIS实验系统有创设并提供经典、形象、直观而出人意料的问题情境，动态模拟相关物理过程，对学生的视觉产生刺激，产生强烈的认知冲突，激发学生的学习热情，引发学生进行理性思考，提高学生学习热情与实验教学的效率等优点[5]，但是现阶段DIS实验仪器并不是基层中小学都具有的。DIS实验课程是一门崭新的课程，研究者需要认真学习课程标准及相关理念，制定具体教学目标，研究DIS技术开发新实验，还要积极备课将最终的成果以微课的形式展现出来[6]。
4教学上的应用
4.1 摩擦力
摩擦力是物理力学基础知识，由于摩擦力问题的复杂性，在教学中该节课实际是一节科学探究课，以探究静摩擦力大小且静摩擦力存在最大值，滑动摩擦力大小与哪些因素有关为主线[7]。传统的实验是采用手拉弹簧测力计，这种方法一是很难控制手的匀速运动，二是实验数据很难实时的展现在学生面前。因此笔者通过朗威DIS实验系统得出静摩擦力的大小和变化以及滑动摩擦力大小的影响因素。笔者在数字化实验的基础上录制微课，得到微课资源可以增加微课的校本资源。
4.1.1实验仪器及原理
实验需要的材料有朗威DIS实验系统、导轨、重物、滑块等。
实验原理为当启动导轨侧面的开关，左边的细绳就会拉动滑块向左运动，对于滑块上的重物而言，它相对于地面保持相对静止，因此重物受力平衡。重物除了受到向右的绳的拉力F外，还受到一个向左的摩擦力f，拉力与摩擦力大小相等，方向相反。力传感器以及数据传感器联合起来将细绳的受力变化情况显示在电脑，学生就可以看出重物所受摩擦力的变化并且可以对电脑上所显示的数据进行分析处理。
4.1.2实验步骤
首先选择的是重物的光面与滑块接触，选择一个重物，进行实验，然后逐渐改变重物的重力进行多次实验，第二次选择重物的糙面与滑块接触，同上，逐渐改变重物的重力进行多次实验。然后在电脑上对数据进行处理。
4.1.3实验结论
首先是静摩擦力，由图分析可得：一开始静摩擦力增大，在某一瞬间达到最大值，然后，重物与木板发生相对运动，摩擦力稍有减小，变成滑动摩擦，大小保持不变。总结数据可以得出的规律为：当相互接触且相互挤压的物体保持相对静止时，静摩擦力的大小和方向会随外力而改变，并且存在最大静摩擦力，最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大。
再者是关于滑动摩擦力的数据情况，由图可知，当接触面为光面时，点击“线性拟合”，发现所有数据点都在拟合线上或拟合线附近，说明滑动摩擦力的大小与压力成一次函数关系，直线不过原点是因为还有其他阻力或外力影响。若忽略其他阻力和外力影响，直线会过原点，说明滑动摩擦力的大小与压力大小成正比。当接触面为糙面时，点击“线性拟合”，图线与接触面为光面时的曲线相似，但直线的斜率比之前的大。总结数据可以得出的规律为：滑动摩擦力的大小与接触面间的压力大小成正比，并且与接触面的粗糙程度有关，压力大小不变时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
参考文献：
[1]田伟. 巧用DIS实验激发学生学习物理的兴趣[J]. 教学仪器与实验， 2015， （2）：60-62.
[2]张婷. 数字化实验影响学生概念改变的研究[D]. 南京师范大学， 2015.
[3]王峰. 基于DIS的高中物理教学的实践与探索[D]. 南京师范大学， 2007.
[4]胡铁生， 黄明燕， 李民. 我国微课发展的三个阶段及其启示[J]. 远程教育杂志， 2013， （04）：36-42.
[5]陈国平. 数字化实验系统（DIS）在物理演示实验教学中的应用[J]. 中国电化教育， 2012， （2）：96-100.
[6]张溶菁. 《物理新教材DIS实验教学中学生实验能力培养的实践研究--DIS校本课程的开发与实践》结题报告[C]// 第十五届华东六省一市物理学会联合年会. 2010.
[7]章强， 庞惠华. “摩擦力”实验设计的改进[J]. 物理教师， 2012（11）：39-40.
【关键词】：数字化实验;微课;摩擦力
1前言
数字化实验其实验手段是通过传感器把各种感受到的信号转化为电信号，再经过处理以及分析，最终以数据图表等的形式实时展现出来。数字化实验在充分发挥信息技术优势的同时保持了实验的真实性，进而凭借“促进学生认知、提高课堂效率”的显著作用而获得了教育专家的高度认可[1]。但是由于教学资源有限，部分地区的学校未能配备数字化实验室。
因此将数字化实验与教学结合能提高教学效率，并以微课的形式录制数字化实验能扩大数字化实验的普及面。
2数字化实验的概念
数字化实验是利用传感器、数据采集器和计算机进行的真实实验系统，能够更好地进行实验信息的获取和呈现[2]。在半个世纪之前，国外已经开始使用数字化实验的相关教育产品，比如美国PASCO公司产生的数据采集系统，而我国在这方面起步较晚，直到二十一世纪初，上海、北京、天津等经济发达地区逐渐发展了数字化信息系统并应用与中学教学过程中。在本文中采用的数字化产品是由上海市中小学数字化实验系统研发中学和山东省远大网络多媒体有限责任公司共同开发的朗威DIS实验室，DIS（Digital Information System）实验是数字化信息实验系统的简称[3]。
3微课的概念
微课是一种以微视频为主的多种教学资源构成，并在教学应用实践过程中不断“生长”而成的微型网络学习课程，它是在web2.0时代随着新技术（主要是无线宽带技术、网络视频技术等）和新媒体（如智能手机、平板电脑、上网本、笔记本电脑等便携式智能化数字终端设备的普及）的迅速发展以及广大用户对学习方式多样化（如自主学习、个性化学习、按需学习、合作学习、移动学习、远程学习、泛在学习等）的迫切需求大背景下应运而生的，它的出现顺应了时代发展的潮流[4]。微课作为一种新兴的教学资源，提高了课程资源的可用性，在一定程度上可以缓解教学资源分布不公平的现象。虽然微课的发展时间还很短，但是在短时间内得到了中小学教师、高校教育专业人员的支持。
4数字化实验与微课的现状
虽然DIS实验系统有创设并提供经典、形象、直观而出人意料的问题情境，动态模拟相关物理过程，对学生的视觉产生刺激，产生强烈的认知冲突，激发学生的学习热情，引发学生进行理性思考，提高学生学习热情与实验教学的效率等优点[5]，但是现阶段DIS实验仪器并不是基层中小学都具有的。DIS实验课程是一门崭新的课程，研究者需要认真学习课程标准及相关理念，制定具体教学目标，研究DIS技术开发新实验，还要积极备课将最终的成果以微课的形式展现出来[6]。
4教学上的应用
4.1 摩擦力
摩擦力是物理力学基础知识，由于摩擦力问题的复杂性，在教学中该节课实际是一节科学探究课，以探究静摩擦力大小且静摩擦力存在最大值，滑动摩擦力大小与哪些因素有关为主线[7]。传统的实验是采用手拉弹簧测力计，这种方法一是很难控制手的匀速运动，二是实验数据很难实时的展现在学生面前。因此笔者通过朗威DIS实验系统得出静摩擦力的大小和变化以及滑动摩擦力大小的影响因素。笔者在数字化实验的基础上录制微课，得到微课资源可以增加微课的校本资源。
4.1.1实验仪器及原理
实验需要的材料有朗威DIS实验系统、导轨、重物、滑块等。
实验原理为当启动导轨侧面的开关，左边的细绳就会拉动滑块向左运动，对于滑块上的重物而言，它相对于地面保持相对静止，因此重物受力平衡。重物除了受到向右的绳的拉力F外，还受到一个向左的摩擦力f，拉力与摩擦力大小相等，方向相反。力传感器以及数据传感器联合起来将细绳的受力变化情况显示在电脑，学生就可以看出重物所受摩擦力的变化并且可以对电脑上所显示的数据进行分析处理。
4.1.2实验步骤
首先选择的是重物的光面与滑块接触，选择一个重物，进行实验，然后逐渐改变重物的重力进行多次实验，第二次选择重物的糙面与滑块接触，同上，逐渐改变重物的重力进行多次实验。然后在电脑上对数据进行处理。
4.1.3实验结论
首先是静摩擦力，由图分析可得：一开始静摩擦力增大，在某一瞬间达到最大值，然后，重物与木板发生相对运动，摩擦力稍有减小，变成滑动摩擦，大小保持不变。总结数据可以得出的规律为：当相互接触且相互挤压的物体保持相对静止时，静摩擦力的大小和方向会随外力而改变，并且存在最大静摩擦力，最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大。
再者是关于滑动摩擦力的数据情况，由图可知，当接触面为光面时，点击“线性拟合”，发现所有数据点都在拟合线上或拟合线附近，说明滑动摩擦力的大小与压力成一次函数关系，直线不过原点是因为还有其他阻力或外力影响。若忽略其他阻力和外力影响，直线会过原点，说明滑动摩擦力的大小与压力大小成正比。当接触面为糙面时，点击“线性拟合”，图线与接触面为光面时的曲线相似，但直线的斜率比之前的大。总结数据可以得出的规律为：滑动摩擦力的大小与接触面间的压力大小成正比，并且与接触面的粗糙程度有关，压力大小不变时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
参考文献：
[1]田伟. 巧用DIS实验激发学生学习物理的兴趣[J]. 教学仪器与实验， 2015， （2）：60-62.
[2]张婷. 数字化实验影响学生概念改变的研究[D]. 南京师范大学， 2015.
[3]王峰. 基于DIS的高中物理教学的实践与探索[D]. 南京师范大学， 2007.
[4]胡铁生， 黄明燕， 李民. 我国微课发展的三个阶段及其启示[J]. 远程教育杂志， 2013， （04）：36-42.
[5]陈国平. 数字化实验系统（DIS）在物理演示实验教学中的应用[J]. 中国电化教育， 2012， （2）：96-100.
[6]张溶菁. 《物理新教材DIS实验教学中学生实验能力培养的实践研究--DIS校本课程的开发与实践》结题报告[C]// 第十五届华东六省一市物理学会联合年会. 2010.
[7]章强， 庞惠华. “摩擦力”实验设计的改进[J]. 物理教师， 2012（11）：39-40.