教学时空：DIS实验系统破课时制约

由于DIS具备“实时实验”的功能，数据采集、处理和图线描述都由计算机完成，所以师生们可以从数据读取、记录，公式运算和图线描绘等烦琐的简单劳动中解脱出来。DIS为实现学习方式的多样化，培养学生的自主探索研究，以及进行广泛的体验、合作和交流提供了时间和空间。在DIS的应用过程中，教师们充分发挥了DIS这一突出优势，利用“实时实验”节省出的时间，引导学生改变实验条件，对物理现象和物理规律进行了深入的分析和讨论，提高了学习过程的质量（图2—1—4）。

图2—1—4　DIS提高了实验效率

关于DIS的应用与实验教学时空重新分配之间的关系：

文中已述，提出这个命题的是已故著名物理教学专家乔继平先生。而王铁桦和倪闽景上海物理教学的青年才俊的调查研究，充分揭示了DIS在提高实验效率方面的突出贡献。我们也已经通过亲身的DIS教学实践和应用经验认识到了DIS在节省时间、提高效率、促进交流、保障认知等领域的巨大作用，但这十几年来围绕该命题的实证研究还是没有深入下去。原因是多方面的。

首先是研发的压力，导致中心几无开展此领域研究的时间；其次是专业人员和研究方法的缺乏。这导致了DIS到目前为止在大部分用户心目中还是停留在工具革新的层面，远远没有上升到教法革新、教学思想革新的程度。比如，大家都承认DIS节省了实验时间。但节省下来的时间是否被学生用于认识的扩展了？除了节省时间，DIS是否还在提升学生认知方面有切实的效果呢？等等。当年论文中引用的例子虽多，但缺乏进一步的定量分析、比较研究和关联研究，未来更需要有专业的教育研究者从认知科学的高度设计实验，DIS的教学价值方能得以呈现。我们也期望课程研究专家能够认识到将此研究深入下去的必要性。(www.xing528.com)

控制变量法是高中物理实验教学的基本方法，也是科学思维的逻辑基础之一。要让学生感受某一物理量的改变对另一物理量变化的影响，最终将认识上升到方法论的高度，就必须保证控制变量法实施过程的完整性。因此，涉及控制变量法的实验均需耗费较多的时间。使用传统仪器设备，仅数据记录和计算一项消耗的时间就占据了实验过程的大部分，很难完整地展现各个物理量之间的因果关联。而DIS实验首先实现了实验数据的采集、记录和分析同步进行，实验效率的提高使得单位时间的使用效率空前提升，在实验教学过程中实施控制变量法就基本不受课时的制约了。

例如，在碰撞实验中，教师可多次改变碰撞时间，使学生对公式FΔt=mΔv形成全面而深入的理解。此外，教师指导学生自主开发很多研究性课题，设计出一些能够强化学生参与和体验的实验活动。比如让学生预先设计出一种运动模式，并画出其s—t图线，然后移动位移传感器，使运动规律满足预先设计的模式。由于s—t图线可以实时显示在计算机屏幕上，可供学生很方便地予以比较，并做改变运动模式的多次尝试（图2—1—5）。这样的实验活动不仅生动活泼，也符合学生的认知规律。而开展这些活动的关键，还有赖于使用DIS所节省出的大量时间。

图2—1—5　位移传感器+计算机，能够实时测量位移和速度的动态变化，使得学生可以绘制出各种各样的“s—t”图和“v—t”图

2003年3月，中国教育学会物理教学专业委员会副理事长乔际平教授在参观了实验展示之后，欣然为DIS题词：科学分配教育时空的新探索。