高中物理DIS实验与传统实验的比较研究

主持人：李海平（课题组成员：何桂清 胡艳平 郭继红范志超 冯焕娥）

第一部分：问题的提出
DIS（Digital Information System）实验是数字化信息系统实验的简称，DIS作为一种现代化教学技术已被引入到上海市二期课程改革的试点教材中，但它在上海的诞生和发展将给高中物理实验教学带来一片怎样的天地？它与传统实验相比较存在哪些优势和不足？在以学生发展为本进行教学的今天，运用DIS实验来部分替代传统实验将使学生哪些方面的能力得到加强，而又削弱了学生哪些方面的能力？二期课改中引入了这样一套价值不菲的实验系统到底能不能体现出它的价值？带着这些问题，我们提出了《高中物理DIS实验与传统实验的比较研究》的课题。
第二部分：研究目标和内容
在这个课题研究中，我们将对DIS实验和传统实验进行两个大项，五个小项的比较。
一.硬件比较研究
其中包括:
1 .实验设备比较 2 .实验误差比较
通过硬件比较，我们将总结出两种实验在实验设备的先进性、操作的便捷性及可持续发展性方面熟优熟劣。
二.软件的比较研究
其中包括
1.对学生基本知识掌握难易度的比较 2.对学生各方面能力培养的侧重点的比较 3.对学生的情感、态度、价值观培养以及改善学生学习方式的比较
通过软件比较，我们将总结两种实验对学生各种能力发展的影响，对教师教学能力的影响，以及两实验间究竟是谁应取代谁还是互补发展的关系。
第三部分：研究对象、过程和方法
一． 高中物理DIS实验与传统实验在硬件方面的比较
1 实验设备比较
(1)DIS实验中所用到的设备绝大多数是以二十世纪前沿科技作为技术理论支撑，二十世纪下半叶得到实际应用的具有较高科技含量的装备。其中包括：
微型计算机、传感器、数据采集器和软件。
其中数据采集器与计算机以串行方式通信，采用四路并行输入，可同时接插四种传感器。
传感器中包括电流、微电流、电压、温度、声波、位移、力、磁、光电门等多种设备。
这套设备的特点是能快速、准确、动态地采集实验信息，并实现数字化显示，由计算机辅助进行分析处理
(2)传统实验中所用到的设备，绝大多数是以十八、十九世纪的物理学知识作为理论支撑。使用了几十年，甚至上百年的老式装备，其中主要包括：
秒表、米尺、天平、弹簧秤、打点计时器、电压表、电流表、温度计等等
这套设备的特点是每做一个实验必须由多种仪器组合使用，实验进程缓慢，精度不高，且要由人工进行大量的计算来分析处理实验信息。
2 DIS实验与传统物理实验在误差分析上的比较
实验误差可以分为两类：系统误差和偶然误差。传统实验中的绝大部分需要人工读取记录实验数据，因而偶然误差在整个实验误差中占了相当大的比例。而DIS实验可以自动采集实验数据，因而基本消除了偶然误差。接下来的比较就是针对系统误差的。
（1）力学部分：
1 时间测量：
传统秒表测量时间或者是利用打点计时器。秒表的最小数量级为0.1秒，而打点计时器是每两个点间隔0.02秒。
DIS实验会根据不同实验的要求调节测量时间的精度和范围。其调整范围在“0.1ms~7500ms”之间。就是说，可以通过调节取样的时间，来达到实验的要求。如果实验要求精度高。即间隔时间极短来取样。由于DIS采集器有四个通道，那么采样点时间间隔=数据采集器的时间间隔（数据区内的数字）×4（四个通道）。即采样点时间间隔调解范围在“0.4ms~30000ms”之间。比如：在进行力学和直流电实验时可使用“快”，“默认值”，“慢”三个挡位。光电门和单摆实验，可使用“默认值”。进行交流电（使用交流信息发生器）试验，可在|“0.1ms~0.5ms”之间设定或选“最快”“极快”挡。如果做温度，压强实验，就应采用“极慢”挡。不同实验对应不同频率的取样，可以大大提高实验的精度，减少偶然事件对实验的影响。
2 速度测量：
传统实验是利用 公式计算平均速度。但大多数实验需要的是瞬时速度。比如动能定理，机械能守恒等实验均需要瞬时速度，这在高中实验室无法直接得到的。通过其他办法精确度不高。
DIS利用两个光电门就可以解决这个问题。它的特点是可以记录物体瞬间通过门的速度，这个速度是瞬间的。间隔的时间精确度可在小数点后四位。灵敏度在0.1ms。
3 匀速直线运动实验
传统高中实验不但浪费时间，而且不能形象地说明问题。
DIS利用运动探头与小车连接，可以及时在电脑上显示小车的s-t图像。即时监测小车是否是匀速。
4 验证牛三定律实验
传统实验利用两个弹簧秤相互钩住向相反方向拉。通过弹簧秤的示数说明作用力与反作用力的关系。可是由于弹簧的精度太低了，微小力的变化根本测不出来。弹簧秤的读数在小数点后一位，还是估读。
DIS利用两个力传感器作相同的实验。精度高，效果好。因为该仪器不但能够灵敏显示微小力的变化，测量范围到小数点后两位，即可测（0~20N）,精度为±0.4%。而且能即时描绘出作用力与反作用力的力变化图像，形象直观地看出作用力与反作用力的许多性质，如上图就是利用DIS所作的牛三定律的实验。
（2）热力学部分：
1 温度测量：
传统实验利用水银温度计测量温度，精确度只在小数点后两位。而且第二位是估读。
用DIS的温度探头做水加热温度变化的实验。不但有良好的导热性能，准确的测出任意是课税的温度。而且它的测量范围在（0℃~100℃），精度为±1% 。
2 压强测量：
传统实验是利用 的方法求压强。虽然P可以得到小数点后许多位。但由于F，S测量的精度不高，所以P的值一只依赖不准确。这是公认的。
DIS的压强滩头，范围在（0kpa~100kpa）,精度±0.4% 。由于传感器灵敏度高，所以能即时准确反映压强。在波意耳实验中，可以测得小数点后一位的数。并能通过计算机将采集点准确标于P-V图上。这些都大大减少了误差。
（3）声学，光学部分：

在高中传统物理实验中，有许多复杂的实验是无法完成的。如声学和光学中需要了解频率和光强的数值时，只能直接给出，这不利于学生分析一些现象和揭示本质。
DIS的声波传感器和光强度传感器为我们提供了测量上述物理量的仪器。声波传感器测量范围为（20db~100db），精度为±0.4%。上图就是利用声音传感器作的声波的振动实验。
（4）电磁学部分：
传统的电路实验的主要仪器是安培表，量程可到3A，误差为±0.01A。伏特表量程可达15V，误差为±0.01V。
DIS的电流表，电压表精度在±0.4% 。均采用数字表示形式，可以得到小数点后两位数据，并可根据不同试验，改变单位指数。
上面我们结合DIS各个传感器的精确度，与传统实验仪器在实验误差上的比较。我们基本可以得出，无论是在实验的精度上，还是在实验的简单程度上，DIS都优于传统实验。那么，下面我们通过一个具体的实验来比较传统实验和DIS各自的特点，从而找出它们各自的优点和弱点。
附[案例分析] 《探索压强和体积的关系》
（传统实验）
实验目的：探究一定质量的气体，在温度不变时，压强和体积的关系。
实验仪器：1，注射器 2，铁架台 3，钩码 4，弹簧秤 5，气压计
实验步骤：
用测压计测量出当时室内的大气压强P0 。
用游标卡尺测量出注射器内径，算出面积S。
利用弹簧秤测量带有铁夹的活塞的总重量mg。
将活塞推入注射器，并将注射器固定在铁架台上，将活塞上移一段，用橡皮帽封住一定质量的气体。
先在铁架两侧加相等数量的钩码，记录数量，得出钩码重量G。同时记录气体的体积。
适当增加或减少钩码数量，重复实验步骤6，做5次。
撤去钩码，改为弹簧向上拉，待活塞稳定后，读出弹簧拉里的示数和气体的体积。
适当改变拉力，重复步骤7，做5次。
记录数据：
P0=99.1kpa mg=0.5N
次序 G总（N） P1(kpa) F总（N） P2(kpa) V(ml) PV(kpa·ml)
1 5.4 129.6 38 4924.8
2 4.42 124.0 40 4960.0
3 3.44 118.5 42 4977.0
4 2.46 113.0 45 5085.0
5 1.48 107.5 47 5052.5
6 0.5 102 50 5100.0
7 0.3 97.4 52 5064.8
8 1.5 90.6 56 5073.6
9 2.5 85.0 60 5100.0
10 3.5 79.3 64 5075.2
11 4.5 73.7 70 5159

一个钩码的质量为50g，
注释：G总=mg+G，P1= P0+( G总/S)， F总=F-mg，P2= P0-( F总/S)
注意事项：
在活塞上涂润滑剂，以减少摩擦。
待活塞稳定后，在读数。
注射器要竖直放置。
不可用手触摸待测容器的器壁。
（DIS实验）
一，实验目的：探究一定质量的气体，在温度不变时，压强和体积的关系。
二，实验仪器：1，注射器。2，压强传感器。3，电脑。
三，实验步骤：
1 注射器中保留一部分气体，将出口与压强传感器连接，压强传感器与电脑连接。
2 推动活塞改变密闭气体的体积，在电脑上会出现相应的压强值。
待稳定后采集，在左测数据栏留下相应压强值，在P-V图上留下相应的点。
改变气体体积重复实验，绘出P-V图像。
四，实验数据：


通过上面的详案我们可以看出，DIS所用的实验仪器简单，操作方便快捷，采集数据和绘图同步完成。非常适合探究式教学，因为它既节约了时间，又能使学生发现其中的规律。
就误差来说，由于采用了数字化实验，实验误差相比传统实验有了很大的下降，通过最后的PV值我们可以看出基本控制在2050左右，上下幅度不超过20。这在传统实验中是不敢想象的。
二 高中物理DIS实验与传统实验在软件方面的比较
1 对学生基本知识掌握难易度的比较
　　根据上海市二期课改的精神，我们利用一年的时间在吴淞中学和淞浦中学的两个年级针对传统实验和DIS实验做了对比实验，下面是两年来的分析和调查报告，从中学生对基本知识掌握的难易度可略见一二。
附[案例分析1]
研究物体动能与物体质量和运动速度的关系
动能与物体质量和速度的关系Ek=mv2/2非常简单的公式，传统实验较难得出这一结论，学生掌握这一概念大多靠公式的推导及老师的灌输，因而对这一概念的理解是模糊和机械的。而利用 DIS实验设备学生很容易利用图像总结出：Ek=mv2/2，如图所示

[案例分析2]
为了比较两种实验，我对学生在做《匀变速直线运动的加速度》实验中，采用了两种实验手段--------传统实验和DIS实验。并设计了问卷调查，对实验效果进行检测。
实验后，我们把调查的问卷进行了总结，得出了以下结果：
比较的不同方面 传统实验 DIS实验
兴趣引起对实验效果的不同影响 觉得传统的实验老套，没有现代的与生活相联系的先进设备，兴趣不如DIS实验的兴趣高；学生的主动性次之DIS实验，导致学习效果明显偏低。 有了先进的和现代生活相联系的技术；学生对实验的关注程度得到提高；主动认知的欲望增强，学习效果明显提高。
在概念的来源上 对概念是从那些客观事物中抽象出来的，都能基本知道；但不全面，局限于匀变速运动的回答占多数。 很清楚，是从客观现实的各种变速运动中，不仅是匀变速运动。
在判断（即认知）物体的运动状态上 良好 良好
在理解加速度的概念上 理解清楚 理解清楚
在理解加速度概念的直观性上 很好 更好
在明确加速度的内涵、外延；物理意义；与其它概念的区别与联系上 加速度的内涵、外延基本清楚；物理意义基本明确；与速度等概念的区别基本清楚； 加速度的内涵、外延基本清楚；物理意义知道得很清楚；与速度等概念的区别也非常清晰；（由于TI提供了图象的直观性）
运用概念解决问题能力上 能解释说明一些简单的物理现象；解决相关的物理问题；但应用时，方法太拘泥，不灵活，只想到用公式，而想不到用图象等简单方法。 能解释说明一些物理现象；解决相关的物理问题，而且，方法灵活多样，简单快捷，效率明显提高。
在对原来已经形成的不正确、不全面的概念的矫正上 可以矫正一部分，但学生的印象不深；所以，很容易忘记，而又回到原来的概念上去。 能很深刻的理解和掌握新的概念，并且，不会再以原来的方式去思考问题。
在形成物理概念的难易上 一般。需上一个思维的台阶，对学生的思维能力的培养有一定作用 比较容易。思维的跨度相对传统实验不大。

总之，DIS实验是与现代社会紧密结合的一种教学实验，它直观、方便、高效、综合性强，在帮助学生认知、理解、掌握物理概念能力上有明显优于传统实验的效果。
2 对学生各方面能力培养的侧重点的比较
实验教学对学生能力的培养分为以下几个方面：(1) 对基本仪器、实验现象的观察能力；（2）合理选择和正确使用仪器的能力；（3）实验过程中的有序操作和排除故障的能力；（4）数据处理过程中的计算、作图能力，数形结合、探索规律、归纳结论的能力；（5）根据实验目的要求独立设计实验方案的能力及自主探究的创新和钻研能力；（6）拓展联想猜测能力等等……
“DIS实验”是运用现代信息技术手段进行的实验，与传统物理实验比较在培养学生各方面能力的侧重点上已经有了明显的差异：
第一，对观察能力的培养
观察是对事物和现象的仔细察看、了解，它是思维的知觉，智力活动的门户和源泉。传统物理实验对学生观察能力的要求很高，它要求学生（1）观察仪器的刻度；（2）观察仪器的构造；（3）观察仪器的铭片，了解仪器的名称、规格、使用方法和使用条件等；（4）观察实验装置的安装；（5）观察实验操作过程；（6）观察实验现象等等。实验过程较长，需要多次观察，重复测量，有利于培养学生有耐心、不厌倦的良好心理品质和观察习惯，以提高学生的观察能力。
DIS实验对观察能力的培养在所需要观察的项目上少了许多。比如：在研究匀速直线运动物体的s—t图和v—t图的实验中，用传统仪器做，需要通过观察了解刻度尺的最小刻度、测量方法，打点计时器的构造、使用方法等。而DIS实验则不需要观察上述仪器的刻度、构造、使用方法，用运动传感器连接数据采集器，通过计算机就可以直接得到图象。实验操作的过程也相对缩短，但在观察现象的同时要求学生观察s—t和v—t图象，找出规律。即将积极的思维活动寓于现象观察之中。两者相比，传统实验侧重于培养细致、认真、耐心等观察习惯；DIS实验则侧重于培养学生在观察中思考探究能力。
第二，对正确选择和使用仪器能力的培养
“学生应初步具备的实验能力，主要是学会正确使用仪器进行观察、测量和读数，……”这是现行教材教学大纲的要求。传统物理实验当然要十分重视这方面能力的要求。首先要分清仪器的量程，待测量不能超过量程；其次仪器的精确度必须符合实验要求；另外还要了解仪器使用的基本要求。对DIS实验而言，这方面的能力要求显然就降低了许多。它只要求学生基本了解各种探头、传感器的使用方法，会选择合适的探头、传感器进行数据的采集就可以了。至于读数、精确度等都由仪器本身来完成。比如在“气体压强和体积的关系”这个实验中，传统做法要用天平称量活塞和框架的总质量，还要用刻度尺测注射器全刻度的长度以求活塞的截面积，因此必须了解天平的使用方法，天平和刻度尺的读数方法等。而DIS实验则不须上述测量，只要利用压强传感器，通过数据采集器直接显示压强的数值并做出图象（见附图）。因此，在正确选择和使用仪器能力的培养方面，DIS实验已不再作为侧重点。

第三，对实验操作能力的培养
操作能力是中学物理实验中的基本能力，正确而有序的实验操作，是我们达成实验目的的关键。因此这一能力的培养在传统实验和DIS实验中都占有一定的位置。但二者之间也存在差异。传统实验需要的测量仪器较多，操作时间较长，实验中容易出现故障，有利于培养学生清晰、有序的思维能力及勇于克服困难的坚强的意志品质。
DIS实验的操作过程相对简单，体现了实验设计的方便性原则。同时DIS实验系统作为信息采集和数据处理工具，提高了学生使用计算机的操作技能，有利于学生掌握利用现代化信息技术学习、拓展知识的能力。
第四，对数据处理过程中的计算、作图能力，数形结合、探索规律、归纳结论的能力的培养
实验的目的是要探索或验证物理规律，这就必须具有分析和处理实验数据的能力。传统实验在数据处理方面所花的时间很长，据部分DIS实验试点学校统计（见附图），传统实验在数据处理方面所花的时间占整个实验过程的45%，学生要经过详细的计算或描点作图，才能够根据计算的结果或做出的图象进行分析归纳，得出结论。
因此，传统实验在数据处理过程中，可以充分培养学生的计算能力，作图能力及利用数学知识解决物理问题的能力。但由于计算过程太过冗长，学生用于探索研究的时间就很少很少。
DIS实验则正好相反，它用于数据处理的时间只占整个实验过程的3%，计算、描点、作图的工作都由计算机来完成。学生的主要任务是根据数据进行探索、研究、推测结论，然后选择合适的函数进行拟合。数据分析表明，DIS实验有57%的时间供学生探索研究，而传统实验在这方面所用的时间只有8%。从这一比例来看，传统实验侧重于培养学生计算、作图、归纳等基础能力；DIS实验则更加侧重于培养学生对知识和规律的探求能力。同时现代信息技术的应用，使我们很容易的得到各种图象，如作用力和反作用力的图象，声波的振动图象等等，更有利于培养学生的数形结合能力。DIS实验中的各种函数拟合功能，还有助于培养学生处理信息推测答案的能力，以及根据信息构建物理模型的能力。传统实验在这方面则很难望其项背。


附：传统实验与DIS实验时间分配统计图
第五，对学生独立设计实验方案的能力及自主探究的创新和钻研能力的培养
基于社会发展对创新人才的需求，培养学生独立设计实验方案的能力及自主探究的创新和钻研能力已在实验教学中占有越来越重要的地位。传统实验由于仪器的简陋，操作的繁琐，一些必要的测量无法实现。因此对学生的设计要求具有很大的局限性,也限制了学生探究和钻研的深度和广度。DIS实验则为解决这类难题提供了器材和技术保证。 DIS实验仪器具有测量范围广、测量精度高、操作简便、数据分析迅速准确等特点。可以达到很高的设计要求。所以更加注重对学生这方面能力的培养。在逐步开展的研究性学习中，DIS有着广泛的应用价值。很多实验都可以由学生自行设计、选材、完成，从而达到培养学生的自主探究能力、研究能力和创新能力的目的。
第六，对拓展联想猜测能力的培养
丰富的想象力、广泛的联想能力以及大胆合理的猜测能力，是物理研究也是创造性人才不可缺少的思维品质。许多历史上著名的物理学家就是通过对很多未知现象的观察、想象、联想，进行大胆的猜测，在此基础上再进行深入的研究总结出规律的。所以，培养学生的拓展联想猜测能力也是物理教改的方向之一。传统实验由于过分重视基本技能的培养，学生习惯于按部就班的做实验。再加上实验条件本身的限制，对学生思维的广度、深度及灵活性的培养不够，使学生的想象力得不到充分的发展。因此，在对学生拓展联想猜测能力的培养方面，传统实验是有所欠缺的。
而DIS实验独特的数形结合功能，函数模拟功能，以及先进的测量仪器，为优化学习方式、学会学习 、倡导自主探究、实践体验和合作交流提供了空间和时间。所谓见多识广，学生思维的广度和深度及灵活性自然会有所增加，从而也会拓展学生的想象空间，增强他们的联想和猜测能力。因此，二期课改引入DIS实验，无疑对学生这方面能力的培养加大了力度。
综上所述，DIS实验与传统实验在对学生各方面能力的培养上各有侧重，在教学中若能取长补短，会达到更好的效果。
3.对学生的情感、态度、价值观培养以及改善学生学习方式的比较
第一 ：学生使用DIS实验和传统实验的心理分析
学生使用“DIS”的智能结构分析：
A.智力因素
a.就知识结构而言，主要是“三个一”，即一个现象，一个实验，一个基本原理．
b.就智能结构来讲，教与学主要借助实验，从诸多的实验现象中直接摄取相关的思维素材，从而抽象出概念与规律（包含公式的逻辑推证）．因此，主要培养学生的观察能力、概括能力、推理能力及综合分析能力．
c.就方法体系而论，运用的物理方法有：观察法、实验法、理论推导法、模型法及条件控制分析法．图象法。
B．非智力因素
物理现象趣味生动，与学生生活经验比较接近，采用DIS这有助于激发学生学习的动机，使学生更具有探索未知领域的兴趣、情感、意志和毅力等．
a.DIS的动态过程与物理规律同时对应，即刻激发学生学习兴趣。有利于探究问题。
b.DIS的动态过程营造了一个向未知境界不断探索的学习环境，有利学生学习情感的培养。
c.DIS的动态过程创设了学习的新阵地，使学生了解现代科学技术的新成就。
学生学习“物理”的心理结构分析
学生在学习物理时的心理特征，主要存在以下几种心理障碍．
A.形成概念的心理障碍
在建立概念之前，学生对正确理解概念产生负迁移作用．
B.理解规律和原理的心理障碍
教学实践表明，当建立了概念之后，相当一部分学生对产生若干错误的模糊认识，这是“负迁移”的心理“惯性”在起作用．
C.应用的心理障碍
a.计算的心理障碍．不是去分析题设情境所述物理现象和物理过程，而是乱套公式，这是典型的认知错乱表现．
b.学生在学习过程中，一般比较难以形成和谐统一的结构模式，从而产生心理障碍．
鉴于上述分析，教学模式的思路是：
以实验为先导，数理分析为辅助，将物理实验加数学分析的实验研究方法用DIS展现在课堂教学之中．会有效的减弱学生的学习的心理障碍。通过两种实验的对比，我们得出的结论是:
1．DIS实验更具有吸引力
（1）在感知功能迅猛发展的高中时期，提供充分的刺激是保证这些器官完善发育的重要举措。DIS的高科技设备比传统设备新颖，那些探头、显示器---，在高中时期，学生的非智力因素在学习探索阶段起重要作用，DIS实验更能激发学生的兴趣，提高关注能力，为科学的创造营造良好的心境。从学生心理上DIS实验比传统实验具有更强的吸引力.
（2）就方法体系而论，运用DIS的实验方法，即快又准，DIS的动态过程与物理规律同时对应。这是传统实验所不能比的。学生从心理上更愿意接受现代的、先进的东西。
2、DIS实验更能培养学生的毅力
（1）DIS的动态过程，即刻激发学生学习兴趣，在这个阶段学生的创造思维的各种形式互相重叠交错在一起。借助辐射型思维提供广阔的思路，有利于探究问题。学生从心理上更愿意研究现代的、先进的东西。
（2）DIS的动态过程，营造了一个向未知境界不断探索的学习环境，使学生全神贯注，迷恋创造活动之中，甚至如痴如醉，在这个创造活动阶段，学生的意志因素是学生坚持学习探索心理上的维持力量和保证力量。DIS实验比传统实验更能使学生对学习有持久力。
3、DIS实验更能培养健全的人格
（1）DIS实验给学生提供了科学交流合作平台
科学合作是创造活动中对共同的创造目标的心理活动的协调与行为的一致。现代科学发展的高度综合、高度社会化的特点，决定科学合作成为现代科学创造活动最基本、最常见、最主要的形式。DIS实验给学生提供了科学交流合作平台，这是传统实验所不能比的。
（2）DIS实验给学生提供了科学交流发展创造力平台
第二：教师使用DIS实验和传统实验的心理的比较
1、教师以创造性地教带动学生创造性地学
教师使用DIS实验， 促进教学、提高教学效率，加大教研力度、提高教研水平，教师通过对科学教育成果的再学习，结合对教材的研究，创造性地运用DIS，更能发挥教师的主观能力，这是传统实验所不能比的，使学生对物理问题达到本质上的领悟。
人们在接受外界信息时，视觉比听觉有更大的优势。我们通常在教学中使用图片、幻灯、电影、电视录像、多媒体动画等手段，便是发挥视觉的种优势。DIS实验使学生得到一次直接领悟的认知，这也促进了学生直觉思维的发展，有利于学生创造能力的形成。发展创造力，首先要具备科学的认知和健全的智力，这是发展创造力的基础，同时，还必须具有创新精神和创新思维。所以教师从心理要投入更多的感情创造。使教师的创造性思维方式以及从中体现的一言一行，无不让学生耳濡目染、潜移默化，对带动学生进行创造性学习起到积极的作用。
2、教师利用DIS设备率领学生敢于向传统观念挑战
DIS的动态过程使学生创造了丰富多彩的成果，可及时进行交流，率领学生敢于向传统观念挑战，起了很大的鼓舞作用。
3、教师以DIS设备让学生充满对周围事物关心的激情
教师对DIS实验充满激情，把自己的发现，丰富多彩的现实作品，展示给学生，相互激励，增强他们对创造性劳动的信心；在活动中，让学生相互启发、相互交流、相互竞争，造成一个发现、创新的气氛和环境。这也是传统实验所不能比的。
事实说明，学生的创新来源于他们对周围事物关心的激情，同时，他们对事物认真的观察和科学的分析，又促进了他们创造性思维的发展。这需要我们认真、科学地培育。江泽民主席说：“创新是一个民族的灵魂”，如何深入地研究培养学生的创新精神和创造能力的途径，这是二十一世纪带给我们的挑战和机遇。
第四部分：研究结果
通过对两种实验在以上各方面的对比研究，我们总结了DIS实验相对于传统实验的优势和劣势所在：
一．优势
DIS实验在硬件设备方面，具有以下特点：操作灵活、简便，能自动、快速、精确且实时动态地采集实验信息，并实现数字化显示，由计算机辅助进行分析处理。
在帮助学生理解掌握基本概念和基本规律方面:
A 由于DIS实验实验误差较小，这就使物理学规律的发现或验证更具严谨性和可信度。
B 由于DIS实验测量精确、快速、操作灵活、简便，使得学生能够较容易发现或验证各物理量间的数学关系，对定量研究物理学规律非常适用。
C 由于DIS实验可以实时动态地采集实验信息，因而在分析物理动态变化问题上有着不言而喻的优势。
D 由于DIS实验由计算机代替人脑对数据进行简单统计，处理和分析，使学生摆脱了 烦琐的计算过程，从而能将更多的时间、精力用于研究掌握物理学规律上。
在帮助学生发展提高各种能力方面:
A 由于有了计算机辅助进行分析处理，这使得学生的数学图形分析能力、对复杂物理问题的分析判断能力以及联想猜测能力有了较大的提高。
B 由于实验设备先进，使得原本较难完成或不能完成的实验有了得以实施的可能，这就在很大程度上提高了学生的实验设计能力。
在帮助学生开展自主性学习、以及对学生情感态度价值观的影响方面：
A 由于实验设备先进，使得教师能够在教学形式上从过多的灌输、讲授物理规律转变为引导学生自己去发现、验证物理规律。
B 由于实验设备先进，使得DIS实验具有很强的拓展性，能够更加方便地开展研究型课程和进行研究性学习,给了学生更为广阔的进行自主发展的空间。
C 研究表明，DIS实验在提高学生学习兴趣转变学生学习方式以及树立正确的价值观等方面都有着积极的作用。
综合上述观点，我们不难发现，所有的这些优势都是建立在DIS实验设备操作简便，功能强大这一硬件基础上的，可谓“牵一发而动全身”。如果把学生比作性能卓越的汽车，那么实验设备就好比是道路，而DIS实验正是那宽阔的高速公路，有句俗语“要想富，先修路”，看来上海市教委这次对物理实验的改革是“革”到了根本上。
二. 劣势
1．由于DIS所用设备比较现代，因而对重现当年物理学家对物理规律的发现过程有所忽略。
2．DIS实验由于易与观察实验结果，操作灵活、简便，并使用计算机辅助分析，因而削弱了对学生的观察能力，动手能力，计算能力的培养。
3．DIS实验设备价格昂贵。
根据以上的分析，我们认为DIS实验相对于传统实验优势明显，它能够带给教师和学生更为广阔地展示和提高自身能力的空间，完全符合新一轮教改“以学生为本”的指导思想，对于DIS实验相对于传统实验的某些劣势，我们认为1.可以通过加强对物理学史的学习使学生重温当年物理学家对物理规律的发现过程。2.DIS实验教学所削弱的学生的观察能力和动手能力应属于那种较为基本的，简单的能力，可以通过加强小学及初中的实验教学来加以弥补，对于计算能力，既然我们早已在六年前就在数学教改中引入了计算器，那麽为何不能在物理教改中引入计算机呢？3.虽然DIS实验设备价格昂贵，但从长远看，DIS实验教学促进了学生各方面能力的提高，以及能力提高后所产生的价值将是不可估量的，因此对于上海这样一个经济相对发达地区能够也应该为各所高中配备1～2套DIS。
当然现在试用的DIS也并非尽善尽美，首先它的探头系统还较为欠缺，因此不少传统实验用DIS是无法完成的，因此在短期内必将形成DIS实验与传统实验并存且互补的局面。其次我们认为现在使用的DIS的最大败笔在于它的实验软件平台，这个软件平台是针对课本实验来优化设计的，这也就恰恰限制了DIS实验的实验范围，使得DIS实验的拓展体系不能得到最大程度的发挥，因而完善实验软件平台是解决这一问题的当务之急。
最后，用辨证的眼光来看这两种实验，我们认为因该在上海市的高级中学中尽快地推广DIS实验，因为它给教师的教学和学生的学习带来了很多有益的根本性的变化，但是传统实验也没有必要完全退出“历史舞台”，两者可以取长补短，相得益彰，这就象一座城市需要高速公路，也需要羊肠小道，只有这样，学生这辆汽车才能任意驰骋，到达学习的目的地。
第五部分：问题与讨论
在课题的研究过程中引发了我们课题组成员的以下思考：
一． 如何更好地将DIS实验与传统实验在高中物理教学中有机结合起来
二．　如何开发多种多样的DIS实验来更好地服务物理课堂教学
三．　如何让学生利用DIS这套先进的实验系统走进第二实验课堂
我们将进行后续研究，并请各位同行和专家提出宝贵的建议．

第六部分：参考文献
《物理》 上海科学技术出版社 2003年版
《物理》 上海科学技术出版社 1997年版
炉廷济，胡德敬等 《大学物理实验》 同济大学出版社 2000年版
周孝安等编 《近代物理实验教程 》武汉大学出版社。1998年版
郭伟强，杜志强 2003 开放式实验教学模式的新探索 实验室研究与探索，22（5）7-8