论数字化探究实验室系统在物理教学中作用
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论数字化探究实验室系统在物理教学中作用
2007-01-30 11:56:45| 分类： 个人日记 | 标签： |字号大 中
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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，传统的实验手段和方法已经跟不上信息时代发展的需求了，急需更新和发展。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。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。
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