数字化实验系统DIS：显著改变学生学习方式

发挥现代教育技术对实施物理课程的支撑作用，使现代教育技术的应用与学习方式的转变和学习资源的开发紧密联系，达到优化教学环境、共享教育资源、提高教学效益、转变学习方式的目的。在物理教学实验中要积极引进现代技术，配置DIS实验室和计算机及计算机辅助物理实验软件，改革实验教学模式。

——《上海市中学物理课程标准（试行稿）》P.114

上海二期课改强调高度重视完善学生学习方式，可以从两个方面来理解：首先是以教师为主体的传授式教学向以学生为主体的自主式学习转变；其次是由灌输式教学向“以提出问题为先导、以解决问题为过程”的研究性学习转变。三年来的教学实践证明，DIS在通过实验促进学生学习方式转变方面发挥了显著作用。

莫让“改变学生的学习方式”成为一句空话：

理念之所以是理念，就在于理念与现实之间的距离。而作为二期课改的参与者，我们有责任通过自己的工作跨越这段距离，把理念落到实处。如果做不到，理念就是一句空话。本文诞生之时，二期课改方兴未艾，改变学生学习方式的各种尝试可为如火如荼。我们更是深感责任重大，经常召集研发人员开会讨论，怎样将改变学生学习方式的理念通过DIS的软硬件设计落到实处。时光荏苒，十六年过去了。当很多人都已经回归考试本位，忘记了二期课改关于改变学生学习方式的初心之时，我们还在坚持基于DIS的应用，改变学生学习方式的探索研究。因为我们知道：提出一个理念不容易，落实一个理念更难。但如果我们提出了正确的理念却不去落实，这不仅是事业的失败，更是人生的失败。

实验例五—李萨如图形

李萨如图形为两个正交方向的简谐振动的合成图像，描绘该图形是研究“物理量—物理量”关系的典型实验。以往该实验只能在示波器上实现。应用DIS之后，该实验的“门槛”大幅度降低，学生分组实验也成为可能。

图2—2—8　描绘李萨如图形

将两只DIS电压传感器接入数据采集器，并与两台信号发生器相连（图2—2—8）。使用“组合图线”，设置“电压—电压”关系图线，使用“暂态显示”功能。调整两台信号发生器正弦信号频率比分别为“1∶1”“1∶2”“1∶3”“1∶4”时，所形成的奇妙的李萨如图形如图2—2—9所示。此时，可以鼓励学生观察50～200Hz之间的任意两输入信道上交流信号产生的李萨如图形。

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图2—2—9　李萨如图形

DIS与学生的求知、应用、教育和发展：

从DIS诞生至今，十六年过去了。比本文里面所罗列的实验困难很多、复杂很多的实验都被我们做出来了，DIS所体现的信息技术与课程教学的整合也在扎扎实实地推进着。国家给了我们荣誉，上海给予了我们肯定，说明DIS没有被忽略和遗忘。但我们在此还是需要强调：研发DIS，是要让老师和学生们用来改变学习方式的，而不仅仅是拿来评奖的！我们不在意用户的挑剔、质疑甚至反对，因为所有的挑剔、质疑甚至反对都是建立在实际应用之上的，而且这些看似负面的东西都是我们前进的动力！但我们真的在意用户的冷漠。因为这种冷漠意味着我们与上海市中学物理课程标准所倡导的理念渐行渐远，意味着我们为学生所设计的以DIS应用为基础的求知、应用、教育和发展体系的落空。

实验例六—力的相互作用实验的扩展

上海高中基础型教材机械运动部分设置的DIS实验—“力的相互作用”，集中体现了中学物理课程标准对“过程和方法”的要求，而DIS在该实验中的应用，也构成了一个逐渐深入的学习过程，体现了探究的色彩。由教材专用软件和通用软件分别完成的力的相互作用实验，因实验步骤和次序不同，其内在的逻辑关系也不相同。两种实验方法的交替使用，对学生逻辑思维能力的培养大有裨益，而且有助于开阔学生思路，促进其在方法领域的发散思维。

更为重要的是，“力的相互作用”实验具备极大的扩展性：在掌握了双手对拉力传感器的要领后，主动使自己处于运动状态，发现对两力“大小相同、方向相反”基本不构成影响，这就说明了运动物体之间的相互作用同样遵循牛顿第三定律（图2—2—10）。如果用强力磁铁替换测钩，可研究磁力是否符合牛顿第三定律；进而可以研究浮力是否符合牛顿第三定律（图2—2—11）、碰撞中的牛顿第三定律等。

图2—2—10　研究牛顿第三定律在运动中的体现

图2—2—11　研究牛顿第三定律在浮力中的体现

由上述实验可知，基于DIS的实验既注重知识与技能，又强化了过程与方法，兼顾了情感、态度、价值观的培养。研发中心将课改要求物化、具体化、可操作化，设计、创造并优化了符合《上海市中学物理课程标准（试行稿）》要求的实验教学环境，较好地配合了中学物理教学“求知、应用、教育和发展”四大教学功能的实现。