【文章內(nèi)容簡介】 度傳感、濕度傳感等，必要時可以畫出數(shù)據(jù)分析表格、曲線，還可以對不同條件下實驗誤差進行分析與討論，使一些原來定性的實驗在技術(shù)支持下可作定量的分析，大大提高了測量范圍、精度、反應(yīng)時間。如電磁學(xué)實驗中暫態(tài)現(xiàn)象的觀察和記錄，DIS一種很好的解決方案。 信息技術(shù)作為研發(fā)工具[3] 實驗不僅是一種驗證性或操作性的實踐活動，更是一種探究性的實踐活動。在學(xué)生探究活動中，信息技術(shù)扮演著“研發(fā)工具”的角色，為學(xué)生提供了進一步研究和探索的平臺。從這一層面上說，信息技術(shù)是給學(xué)生“做”的，不是給學(xué)生“看”的。筆者認(rèn)為，信息技術(shù)作為研發(fā)工具主要體現(xiàn)在兩方面： 圖4 一是工具型教學(xué)軟件為該層次的教學(xué)和學(xué)習(xí)提供很好的支持，如幾何畫板、Interactive Physics(交互性物理)、“仿真物理實驗室”等工具軟件都可進行虛擬環(huán)境中的探究。幾何畫板最大的特點是動態(tài)，對諸如共點力的平衡、物體的運動、機械波和簡諧運動、幾何光學(xué)等內(nèi)容它都比較適用。Interactive Physics、“仿真物理實驗室”把物理定律內(nèi)置在軟件中，是實驗器具完備的綜合性實驗室，它為學(xué)生提供自我動手、探索問題的模擬實驗環(huán)境，學(xué)生面對問題時，可以使用它們自己做實驗，來發(fā)現(xiàn)、總結(jié)一些規(guī)律。圖4為用“仿真物理實驗室”探究帶電粒子在相互垂直的電場、磁場中運動的一個畫面。 二是用DIS進行數(shù)字化實驗。DIS實驗簡化了實驗數(shù)據(jù)的采集過程，但要求學(xué)生有更高的實驗方案的設(shè)計能力和實驗數(shù)據(jù)尤其是表格、圖像的處理能力。系統(tǒng)在觀測小信號和瞬間變化信號、用強大的數(shù)據(jù)處理能力來分析實驗結(jié)果等方面有具有傳統(tǒng)實驗儀器無法比擬的優(yōu)勢，能夠使學(xué)生實驗研究的范圍大大拓寬；同時，系統(tǒng)的開放性設(shè)計保證了學(xué)生能夠利用此平臺方便的設(shè)計實驗來驗證提出的假設(shè)，為學(xué)生的探究活動提供了工具保證。如“讓小車在長木板勻速運動”，消除摩擦力對運動的影響是非常重要的。教學(xué)中可充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，讓大家參與討論，提出幾種不同的設(shè)想，再利用DIS實驗處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點，將每一個設(shè)想都嘗試一下。這個過程，其實就是“探究”的過程。 此外，信息技術(shù)應(yīng)用于物理實驗教學(xué)，可以作為信息交流工具、技能訓(xùn)練工具。如采用網(wǎng)絡(luò)版“仿真物理實驗室”，學(xué)生可在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)環(huán)境進行多媒體實驗操作，與其他同學(xué)交流、討論；一些較復(fù)雜的物理儀器的使用如萬用表、示波器等，學(xué)生往往在操作時盲目性較大，學(xué)生可在虛擬實驗室反復(fù)操練，減少實驗的盲目性。 3　信息技術(shù)與傳統(tǒng)實驗整合的具體教學(xué)模式 信息技術(shù)與實驗教學(xué)整合，應(yīng)實現(xiàn)的目標(biāo)：一是發(fā)揮傳統(tǒng)實驗與信息技術(shù)各自的優(yōu)勢，優(yōu)化實驗教學(xué)過程，又借助于實驗做載體，促進學(xué)生學(xué)習(xí)并應(yīng)用信息技術(shù)解決實際問題；二是突出學(xué)生主體地位，有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)?；谶@樣的理念，筆者在實踐中，初步構(gòu)建起兩種教學(xué)模式： 以教師使用信息技術(shù)為主的演示型教學(xué)模式 教師使用信息技術(shù)為主的演示型教學(xué)模式中，最簡單的方式就是在現(xiàn)有教學(xué)模式基礎(chǔ)上，將信息技術(shù)作為新教學(xué)媒體使用，信息技術(shù)成為供教師展示教學(xué)內(nèi)容的工具。運用這一教學(xué)模式，教師要致力于多媒體教學(xué)課件的開發(fā)、使用。一般在演示實驗的基礎(chǔ)上，用計算機模擬實驗現(xiàn)象的物理過程，從而強化學(xué)生的表象，促進學(xué)生識別實驗現(xiàn)象發(fā)生及變化的條件，然后再進行抽象概括，形成概念規(guī)律或找出物理現(xiàn)象的共同特征。它的流程一般為： 演示實驗 設(shè)疑激趣 模擬實驗 意義建構(gòu) 應(yīng)用創(chuàng)造 猜想和假設(shè) 提出問題 設(shè)計實驗 進行實驗收集數(shù)據(jù) 結(jié)果展示交流 結(jié)論并應(yīng)用 以教師使用信息技術(shù)為主的演示型教學(xué)模式的另一種形態(tài)是探索型實驗教學(xué)模式，它能極大的提高探究的效率，增強學(xué)生的自信心和成就感。對一些需要在實驗基礎(chǔ)上進行定量研究的概念、規(guī)律課，以下流程是值得嘗試的： 教學(xué)活動中，通過信息技術(shù)搜集翔實數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，拓寬交流渠道與信息量，把物理實驗、數(shù)據(jù)處理和探究學(xué)習(xí)結(jié)合起來。如通過數(shù)字化實驗系統(tǒng)，不僅可以進行數(shù)據(jù)采集、測量，而且還可以通過多模顯示、組合顯示、視圖放大、圖線分析、自定義變量和表達式等有效手段，使實驗數(shù)據(jù)處理、顯示便捷。高精度的數(shù)據(jù)，形象、直觀的圖線圖形可以極大的促進學(xué)習(xí)者的科學(xué)探究能力。 以學(xué)生利用信息技術(shù)為主的自主探究教學(xué)模式 傳統(tǒng)的實驗中，由于條件的限制，學(xué)生的“探求”欲望往往不能得到很好的滿足，信息技術(shù)環(huán)境為學(xué)生提供了“研究、探索”的有利條件。借助于多媒體技術(shù)和工具軟件，創(chuàng)設(shè)虛擬仿真環(huán)境，可為學(xué)生探究和體驗提供條件，學(xué)生能在動態(tài)情景空間中觀察現(xiàn)象、讀取數(shù)據(jù)、探索和發(fā)現(xiàn)研究對象之間的數(shù)量變化關(guān)系。學(xué)生可利用，在教師指導(dǎo)下研究問題?！皫缀萎嫲濉?、“仿真物理實驗室”等工具軟件及DIS實驗系統(tǒng)作為“新的實驗工具”，能使物理現(xiàn)象可視化，能讓學(xué)生“看到”力、“看到”位移等物理量，如DIS實驗可進行沖力隨時間的變化、超重、失重實驗中暫態(tài)現(xiàn)象的觀察和記錄。學(xué)生可通過它來思考、來學(xué)習(xí)、來創(chuàng)造，主動發(fā)現(xiàn)、探索、思考，使學(xué)習(xí)過程呈現(xiàn)一種新景象。如“探究鋸條的振動周期與鋸條長度、與綁在鋸條上硬幣質(zhì)量之間的關(guān)系”，用傳統(tǒng)的秒表根本無法進行測量，但如果利用DIS實驗系統(tǒng)就可迅速地反映出不同情況下的振動情況。 4　信息技術(shù)與實驗教學(xué)整合要處理好的兩個關(guān)系 模擬實驗與傳統(tǒng)實驗的關(guān)系 從演示實驗方面看，有些物理現(xiàn)象或物理過程無法直接用實驗演示，一些物理規(guī)律受到常規(guī)實驗儀器本身的限制演示效果常不如人意，一些物理過程不能作定量研究，甚至一些物理定律只是一種理想模型，在正常條件下不能實現(xiàn)。這些現(xiàn)象的存在，一定程度上造成學(xué)生對物理現(xiàn)象和過程沒有感性認(rèn)識，理解比較困難。信息技術(shù)可以突破傳統(tǒng)實驗儀器的局限性，對那些難以觀察到的、復(fù)雜、困難的實驗進行模擬和再現(xiàn)，成為常規(guī)實驗的補充，把兩者有機結(jié)合起來，教學(xué)會收到事半功倍的效果。如薄膜干涉中等厚干涉劈尖和牛頓環(huán)實驗可觀察到清晰的明暗相問的條紋，但動態(tài)效果不明顯，在真實實驗的基礎(chǔ)上，課件能使實驗的全過程更清晰明了。 從學(xué)生實驗角度看，學(xué)生往往對實驗興趣濃、積極性高，喜歡作各種嘗試，但為防止學(xué)生發(fā)生意外和造成實驗儀器損失或由于實驗條件的限制，總存在一些在物理實驗里不能做或不允許做的實驗，如電流表反接、短路、用小量程測大電流、人體導(dǎo)電等實驗。而在虛擬實驗環(huán)境，則可以解決這一難題。但虛擬實驗無法讓學(xué)生直接參與真實的實踐活動，過多使用會弱化學(xué)生實際操作的能力。 培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、以事實為依?jù)的科學(xué)態(tài)度，是物理實驗教學(xué)的基本目的之一。模擬是被理想化的模型，對一些操作方便、效果明顯的實驗，無論從真實性還是效果來看，都不宜用計算機模擬。若不加區(qū)別的一味用虛擬的過程替代實驗，實驗將不成其為實驗，就要背離實驗教學(xué)的初衷。 傳統(tǒng)實驗與數(shù)字化實驗的關(guān)系 首先，數(shù)字化的實驗環(huán)境與資源是真實實驗在空間與時間上的延伸，它與真實實驗并沒有本質(zhì)上的差異。其次，由于學(xué)習(xí)者本身的差異性，并不是每個學(xué)習(xí)者對數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的適應(yīng)程度都相同。數(shù)字化實驗涉及到綜合性、技術(shù)性的知識較多，如非電學(xué)量的轉(zhuǎn)換、信號的放大、信號的采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、軟件的編制等，許多內(nèi)容學(xué)生都比較生疏，容易轉(zhuǎn)移學(xué)生的注意力。再者，數(shù)字化實驗自動化程度，易使學(xué)生忽視實驗的物理意義，而單純關(guān)注采集、處理實驗數(shù)據(jù)，整個實驗成了數(shù)字的“游戲”。 傳統(tǒng)實驗與數(shù)字化實驗在教學(xué)功能上亦有差異，以培養(yǎng)學(xué)生各方面能力為例，傳統(tǒng)物理實驗與數(shù)字化實驗側(cè)重點不同[4]：前者側(cè)重于培養(yǎng)細致、認(rèn)真、耐心等觀察習(xí)慣，后者則側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生在觀察中思考探究能力；傳統(tǒng)實驗重視正確選擇和使用儀器的能力培養(yǎng)，數(shù)字化實驗則相對欠缺；前者一般比較重視學(xué)生技能的訓(xùn)練，如用秒表反復(fù)測量單擺周期，而后者有利于學(xué)生掌握利用現(xiàn)代化信息技術(shù)學(xué)習(xí)、拓展知識的能力；在數(shù)據(jù)處理過程中，前者可以充分培養(yǎng)學(xué)生的計算能力、作圖能力及利用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力，后者則有助于學(xué)生的數(shù)學(xué)圖形分析能力、對復(fù)雜物理問題的分析判斷能力；對學(xué)生自主探究的創(chuàng)新和鉆研能力的培養(yǎng)，前者對學(xué)生的設(shè)計要求具有很大的局限性,限制了學(xué)生探究和鉆研的深度和廣度，而后者很多實驗都可以由學(xué)生自行設(shè)計、選材、完成，從而達到培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力、研究能力和創(chuàng)新能力的目的。 因此,盡管數(shù)字化改造是實驗教學(xué)條件現(xiàn)代化不可缺少的一環(huán)，但不能只注重形式，而應(yīng)該把真實實驗條件作為實驗室建設(shè)的必要基礎(chǔ)，只有在用了計算機等信