DIS安培力实验器Ⅱ研发成果

一线教学的需求就是研发中心不断改进和提高的动力源泉。向心力实验器、力的分解合成实验器、法拉第电磁感应定律实验器、逻辑电路实验器纷纷推出改进版，安培力实验器的更新也不例外。

1.DIS安培力实验器Ⅱ的结构

图3—6—10即为改进后的DIS安培力实验器Ⅱ的外形结构图。与DIS安培力实验器Ⅰ型比较，做出的改进主要有：

（1）把量程为±20N的通用型力传感器换成了量程为±2N微力传感器，实验器灵敏度和精度都得到显著提高，因此对线圈加载的电流也显著降低了。

图3—6—10　DIS安培力实验器Ⅱ的外形结构图

（2）导线采用双线并绕，更换抽头可得到L1=150匝、L2=300匝，因此实验时只要改变匝数即可改变L的长度。

（3）两个磁铁异极相对，固定在有刻度的圆盘上。当圆盘转动时，可使悬挂在力传感器下的线圈位于磁场的不同角度，从而可研究磁感应强度与导线有夹角时的受力情况。

由满足教材要求到推动教材发展：

当年上海课改办、教研室下决心自主研发数字化实验系统，就是要破除课程教材建设中的一个死结—没有教材的要求，教学仪器厂家不敢自己搞创新—搞出来新东西与教材不对应，教师不接受，肯定是卖不出去的！而教材编写组也不敢在仪器的更新换代方面搞创新—设计出新的实验方法来，万一没有新仪器的供应保障，那不让广大学校和教师们抓瞎吗？就在这个两头等、两头靠的怪象之下，教学仪器已经沦落为科技含量最低、工艺质量最差的仪器设备了！很多仪器厂就说：我们的电子秤早就出口世界各国了。但之所以还生产天平只有一个原因：学校做实验要用。

研发中心成立之后，也的确不辱使命，按照教材和教研室领导的规划，很好地破解了这一死结，课程教材建设与新实验仪器的研发形成了积极的、持续的相互促进。研发中心也由最初的实现教材组提出的仪器设计要求，演变为通过自主设计的新仪器被教材组接受，实现了对课程教材改革和发展的实际推动。对此，我们深感自豪。

2.DIS安培力实验器Ⅱ的教学应用

实验手段的升级为实验教学开拓了更为广阔的探究空间。(www.xing528.com)

（1）“交流电”引发的“知识关联效应”

在一次公开课上，学生在使用DIS安培力实验器Ⅱ研究电流与磁感应强度不垂直的情况时，磁铁围绕着线圈转动，计算机显示屏上出现连续的正弦图线（图3—6—11）。有学生惊叹道：“这不就是交流电吗？”

从认知心理学的角度来说，让学生对不同门类、不同内容的知识产生关联效应，是促使其实现知识内化的有效手段之一。所谓一旦认识到“殊途同归”的时候，往往能够让人恍然大悟，说的就是这样的认知提升过程。因为此时学生已经从不同角度实现了对同一种概念的建构，完成了“归纳”思维，其反向思维过程—演绎推理，必将成为学生认识更为广阔的物质世界的有力工具。

因此，实验教学仪器改进和提高的意义早已超越了“工欲善其事，必先利其器”之中“器”层面，而提升到了“道”的水准。

（2）DIS安培力实验器Ⅱ公开课的启示

DIS安培力实验器Ⅱ刚刚研发完成，某校教师即“先尝为快”，使用该实验器开设了一堂以探究安培力为主题的公开课。

图3—6—11　显示屏上出现连续的正弦图线

课后交流时，任课老师谈了自己的感受：

①安培力F是磁场对通电电流的作用力，那么它的大小就很可能跟电流I、导线长度L、磁感应强度B有关。要求学生对此进行猜测或者提出假设。而实验手段能否支持学生针对猜测和假设的验证至关重要。否则，猜测和假设将始终处于“空想”阶段，探究也就无从谈起。

②DIS安培力实验器Ⅱ的结构和功能首先构造了标准物理模型，展现了安培力形成的所有要素；其次，各种传感器的使用使得学生开展针对猜测或者假设的验证成为可能，而软件的“数据+图线”的表现方式更是将各种验证结果统一起来，形成判断标准。这就给学生铺设了一条“只要你展开探究，就会收获结果”的道路。对于老师来说，DIS安培力实验器Ⅱ准确对应了各个教学关键点，使得完成安培力探究的教学任务变得较为轻松。

③研发中心针对实验手段的创新创造为实验教学提供了有力保障，其工作与一线教学休戚相关。