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1、1论 DISLab 系统在物理教学中作用作者：周世平 文章来源： 上海师范大学教育技术系 200234 上海 点击数：360 更新时间：2008-9-24摘要:正在进行的上海市二期课改试点中，高中物理教材首次引入了 DISLab 系统作为实验平台，本文主要从教育技术学和教学实践两个方面，论述了 DISLab 系统在高中物理教学中的作用，为中学物理构建信息化实验环境提出一些自己的设想。关键字:DISLab 系统物理教学信息化实验环境学习方式教学模式DISLab 是 Digital Information System 三个词的缩写，是“数字化信息系统实验室”的简称，它是一种用于实时采集数据的智能
2、化系统，由传感器、数据采集器、计算机系统及配套软件构成。DISLab 配备的各种传感器可以实时采集各类被测量的数据，几乎涵盖了高中物理教材中所有实验的被测量，并可以同时测量多个物理量，通过 A/D 转换输入计算机，并通过相应的软件对被测信息进行各种数据处理，从而构建了一个现代化的数据测量和处理平台。DISLab 作为一种现代教育技术被引入上海市二期课程改革的试验教材中，已经在高中物理新教材中试验了将近一年半，随着 OISLab 技术的不断成熟，已经初步显示出独特的优势。这是现代信息技术和学科教学整合的一个有益尝试，是上海物理教育现代化的标志之一。本文从教育技术学和中学物理教学实践出发简要论述
3、DISLab 系统在物理教学中的作用。一、创建“信息化实验环境”，有利于提高学生的实验素质和信息素养物理是一门以实验为基础的学科，实验的重要地位及教学功能无可置疑。但是，目前不少学校的实验教学往往是一块相对薄弱的地方，导致学生对动手实验的兴趣也不高，为了应付考试往往沉湎于纸上谈兵，实验教学的信息化水平更低。教育部和上海市教委领导多次指出，教育改革必须基于现代信息技术发展的需要，二十一世纪物理学科改革行动纲领也突出了“现代教育技术对物理教育的支撑作用”，上海市中学物理课程标准(征求意见稿)更强调了“现代信息技术和物理课程的整合”。由此可见，传统的实验手2段和方法已经跟不上信息时代发展的需求了，急
4、需更新和发展。学生未来的工作环境离不开以计算机为核心的信息化环境，培养学生的信息素养也迫在眉睫。由此可见，创建“信息化实验环境”势在必行。所谓“信息化实验环境”，指的是将现代实验技术和以计算机为核心的信息技术融为一体的实验平台或环境。信息技术具有强大的信息处理能力，可以实时、高效处理各种数据，可以实现连网互通，具有便捷的交互功能。传统的实验手段存在着误差大、数据采集慢(无法在很快的时间内采集很多组数据)、有的物理量无法直接测量、读数不方便等问题，更为重要的是数据处理手工完成，效率低，误差大。DISLab 技术的应用，初步实现了运用现代技术改造传统的实验手段和方法，而且为信息技术的融合创造了条件
5、。它不但能替代许多传统仪表，如打点计时器、弹簧秤、温度计、压强计等，而且还能直接测量瞬时速度(光电门)、磁感应强度(霍尔传感器)、微电流计(微电流传感器)等传统仪表无法测量的物理量。即使替代也不是简单的功能重复，而是大大提高了测量范围、精度、反应时间。因此，DISLab 的应用使中学物理的教学内容发生了很多改变(必需和二期课改的新教材配套使用)，许多原来不能做的实验可以做了，许多原来只能定性的实验可以定量分析了，许多“瞬时”的过程(如碰撞)我们能通过高速扫描记录下来仔细分析了，因此学生利用 DISLab 可以探究的问题范围和深度都大大拓展，这对提高学生的探究能力很有益处。计算机及配套软件的使用
6、使我们“数据挖掘”的本领大大增强，更容易、更深刻的揭示客观世界隐藏的各种规律：同时我们也更容易交流演示实验的过程和结果，继续发展下去可借助网络平台开展学生或师生之间的异地合作讨论或观摩实验过程。由此可见，“信息化实验环境”有助于促进学生的实验素质发展。实验素质是科学素质的重要组成部分，包括实验过程中的科学精神、情感态度，如怀疑、求真、批判、探究、实践、创新等基本要素以及认真、踏实、谦虚、合作等情感因素；还包括熟练的实验技能、运用实验完成观察、测量、验证、探究等任务的能力。显然，只有建筑在高技术平台上的实践经验，才会带来高层次的实验素质、思维能力和创新发现，而这些素质和能力的培养为学生将来从事科
7、学研究、工作的环境接轨创造了条件。信息技术的融入，使学生在利用 DISLab 技术开展实验的过程中同时提升信息素养。学生在“信息化实验环境”中采集数据，将获得更多更精确的信息，通过网络合作与交流3还可以得到大量他人的数据、经验体会，必然要思考如何处理这些数据，如何做出判断而选择有价值的信息，如何评价自己和别人的实验过程及结果等等。这些信息获取和处理的过程，对学生信息素养的提高有帮助。最后的表格（见文末附表）中举了一个实际例子比较了传统实验和 DISLab 系统实验的优缺点。非常凑巧，我在指导学生做完表格中实验后，去上海市进才中学和第六十中学各听了一节课，内容也是“测定电动机效率的学生实验”，三
8、个学校的实验方案各有千秋、都有一些别人意想不到的闪光点，如自己学校选用的电动机是瑞士制造的直流电动机(带减速功能)比较稳定、进才中学的所用的细线效果比较好、第六十中学对电动机的轴进行了特别加工效果比较好、每个学校的学生在实验设计和操作能力方面存在差异，如果让三个学校的同学借助广域网一起边做实验边交流和展示，我相信学生肯定会取长补短、更有兴趣、更有收获的。戴尔的“经验之塔”理论指出，“教育应从具体经验人手，逐步进入抽象，有效的学习之路必需是铺满着具体经验”。DISLab 技术为学生开拓了“具体经验”的范围和深度，为概念、规律的揭示创设了更好的条件。有利于提高学生的实验素质和信息素养。二、促进课堂
9、教学模式和学生学习方式的转变是改变学生的学习方式“从单一的接受性学习方式转变为有效的接受与体验、研究、发现相结合的学习方式：改变单一的个体学习方式，倡导独立自主与合作交流相结合的学习方式”，这是二期课改的要点之一。DISLab 为学生学习方式的转变创造了条件。丰富的传感器可以增强学生的实践体验：信息化的实验手段可以拓展学生探究日常生活中物理现象的能力，从而能激发学生探究的欲望，强大的数据处理能力和开放的平台有利于学生通过努力发现问题寻找规律，有利于学生将信息科技所学知识(如 EXCEL 处理数据方法)引入物理实验。如果将 DISLab 和多媒体网络教室结合起来，有助于改变以往单一的个体学习方式
10、，实现独立自主与合作交流相结合的学习方式。4学习方式的改变需要相应的教学模式的改变为基础，DISLab 的引入使基于建构主义学习理论的教学模式更容易实现。首先，“信息化实验环境”有利于形成建构主义所要求的理想学习环境，容易创设各种教学情境；其次，借助于电脑及网络较易实现“协作”、“会话”，依托丰富的情景、经过充分的会话和协商就能比较容易实现“意义建构”了。DISLab 系统的引入也为开展基于物理实验的研究性学习创造了更好的条件，为对物理实验感兴趣的同学提供了进一步研究和探索的平台，有利于满足不同学生对物理学习的不同需求，为实现物理教育的个性化创造了很好的条件。当然，目前的 DISLab 技术还
11、存在不少缺点，有不少改进的地方。但是，我们欣喜地发现，它的出现为我们开辟了一条走向“信息技术和实验教学整合”的新路，为物理实验的“数字化学习”指出了方向，为创建“信息化实验环境”创设了条件。因此，上海市教委还专门成立了“上海市中小学数字化实验系统研发中心”，负责 DISLab 系统的研究开发。我相信，经过广大教师的努力实践，DISLab 系统必将在物理教学的现代化方面发挥越来越大的作用。主要参考文献：1 DISLab 实验培训资料上海市物理教材编写组、上海市中小学数字化实验系统研发中心 2003 年 9 月2 上海市中学物理课程标准(征求讨论稿)上海市中小学课程教材改革委员会办公室上海教育出版社 2002 年 11 月第一版3 物理高中二年级第一学期(试验本) 上海科学技术出版社 2003 年 8 月第一版4 物理教育展望 朱主编华东师范大学出版社 2002 年 2 月第一版5 物理实验论 陶烘著 广西教育出版社 1996 年 12 月第一版
