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利用DIS系统和数字传感器有效突破教学难点

——以初中物理“牛顿第一定律”实验为例

初中阶段，物理是基础学科的重要组成部分。物理学科以实验为基础，很多物理规律及概念都是在大量实验中建立起来的。然而，受传统应试思维的桎梏，初中物理教学长期呈现出“重理论，轻实践”的问题，教师往往将实验结果和物理规律直接呈现给学生。初中生正处于物理学习的初级阶段，这也是培养学生物理思维的“黄金期”，然而传统的教学方法让学生“死记硬背”，导致学生“只知其然，却不知其所以然”，为学生未来的物理学习带来阻碍。随着时代的发展与信息技术的进步，新课程改革要求大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，DIS作为满足这一要求的教学实验系统，在教学实践中得到了广泛关注。

DIS实验是数字化信息系统实验的简称，DisLab系统是传感技术、计算机技术与真实实验的巧妙结合，以真实实验为基础，利用数字传感器代替传统的仪表，并实现了实验数据的采集，最终交给计算机进行处理。DIS系统与数字传感器的应用能够大大提高实验效率与精准度，更可以让学生在完成实验后有更多时间去分析、思考与探究。因此，DIS系统与数字传感器的应用是初中物理教学发展的一次有力“变革”。基于此，本文立足于新课标视域，以“利用DIS系统和数字传感器突破初中物理教学难点”为主题，详细论述了其具体的意义和实践路径，并以初中物理“牛顿第一定律”的教学为例探究实践案例，以期为广大一线教育教学者提供参考经验。

一、利用DIS系统和数字传感器突破初中物理教学难点的意义

（一）有利于提高教学质量

在新课程改革的背景下，“以人为本”教育理念在实践中贯彻落实，作为教育教学者，深知增强学生课堂体验，实现“知行合一”的重要性。尤其是在物理学科的教学活动中，让学生体验完整的学习过程、感受知识生成过程，往往比照本宣科的“灌输式”教学更有效，不仅学生理解和记忆的程度更深，而且能够推动学生综合能力与实践能力双重提高。然而，在传统的教学活动中，尤其是在物理实验中，学生往往需要对各种物理量进行自行测量、读取、记录与计算，虽然给了学生很多实践机会，但是实验结果往往会因为各种误差而难以理想化。不仅如此，实验时间有限，很多教师会让学生在测量出具体的数据后在课下计算、分析与总结，导致学生没有太多时间对实验中存在的问题进行反思，数据分析脱离了教师的及时指导，阻碍了课堂教学效率的提高，而DIS系统则能够在很大程度上改变这一现状。

首先，DIS系统以传感器作为主要载体，对各种物理量进行测量，具有速度快、准确度高、输出信号便于传输、转换、显示、处理等诸多优点。其次，DIS系统能够动态、实时地测量各种物理量，并快速转换成电信号输入数据采集器，这种操作成果完全是传统的弹簧测力计、温度计、电压表无法比拟的。再次，在数据分析环节，DIS系统能够及时将记录的数据通过设置好的公式快速运算得到结果，并根据教学要求绘制出相应的图表，让学生更直观明了地感受到物理量之间的关系，加深对实验结果的理解与认识。最后，DIS系统还可以解决很多传统实验无法探究的问题。例如，在“探究二力平衡条件”的实验中，传统的实验器材无法保证物体处于匀速直线运动状态下，而DIS系统则可以用输出功率稳定的电机提供恒力，让物体处于匀速直线运动状态，并借助力传感器获取大量的实时数据进行探究。可以说，DIS系统的应用真正做到了“变不行为可行，变定性为定量”的重要突破。

（二）符合学生的认知

初中阶段的学生大多是从八年级开始学习物理的，根据皮亚杰的认知发生论，这一阶段的学生在思维发展上正由直观思维向逻辑思维转变，抽象逻辑思维向“理论型”转化，因此在这一阶段的学习活动中，教师要提供具体的事物与经验来支撑学生的思考。物理学科本身就存在较强的抽象性，因此很多学生会在学习活动中倍感艰难，而DIS系统与传统教学的融合能够顺应学生的认知发展水平，让物理学习更简单、具体。

以“音调”这一教学内容为例，在教学活动中，教师就可以利用声传感器，让男生、女生面向传感器发声，而DIS系统所反馈出来的波形图可以证明不同人的音调是不同的。同样，教师还可以让同一个学生对着声传感器分别进行声音大与声音小的两次发声，让学生通过对不同声波波形的观察深入理解“声音三要素”中音量大小相关知识。这类演示实验操作简单，形象直观地描述了物理现象，更容易被学生理解接纳、消化吸收。

二、利用DIS系统突破物理教学难点的实践原则

（一）合适性原则

DIS系统所覆盖的实验范围较广，且在不同实验中的表现有所不同，需要教师从实验要求出发，结合实验的具体特点，对DIS系统的应用进行科学规划、设计与整合，以提高教学效率作为主要目标。然而，随着DIS系统的推广，不少教师在教学中存在着“为了应用而应用”的情况，导致DIS系统的应用