現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)-可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的科學(xué)基礎(chǔ)及現(xiàn)代教育技術(shù)在中學(xué)物理實驗中的應(yīng)用與影響

大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGE2現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)——可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的科學(xué)基礎(chǔ)摘要人類的發(fā)展戰(zhàn)略正在發(fā)生根本性地轉(zhuǎn)變,用可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略代替以傳統(tǒng)工業(yè)為基礎(chǔ)的發(fā)展戰(zhàn)略已成為國際社會的共識。討論了現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)及其與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系等問題,認為在現(xiàn)代地球系統(tǒng)演變過程中,全球環(huán)境是基礎(chǔ),人類圈為主導(dǎo);現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的科學(xué)基礎(chǔ);實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略必須協(xié)調(diào)人類圈和全球環(huán)境的關(guān)系等。關(guān)鍵詞現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略人類圈全球變化

聯(lián)合國《21世紀(jì)議程》在論述可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與地球系統(tǒng)關(guān)系時寫道:“在制訂長期的發(fā)展戰(zhàn)略時,……作為改進這些戰(zhàn)略的科學(xué)基礎(chǔ)的第一步,必須更好地了解形成地球系統(tǒng)的一部分的陸地、海洋、大氣及其相互聯(lián)結(jié)的水、養(yǎng)料和生物地球化學(xué)循環(huán)和能量流動”〔1〕。有人把它表述為:“地球系統(tǒng)的研究是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的科學(xué)基礎(chǔ)”〔2〕。即可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略應(yīng)建立在地球系統(tǒng)科學(xué)的基礎(chǔ)之上。當(dāng)我們認真思考這一觀點時發(fā)現(xiàn),由于美國學(xué)者提出的地球系統(tǒng)科學(xué)把作為獨立構(gòu)成部分的人類排除在地球系統(tǒng)之外〔3〕,因而它難以成為人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的科學(xué)基礎(chǔ),而只能作為此戰(zhàn)略“科學(xué)基礎(chǔ)的第一步”。其實,只有把人類圈納入地球系統(tǒng)之中,將地球系統(tǒng)科學(xué)推進到跨自然科學(xué)和社會科學(xué)兩大領(lǐng)域的現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)階段,它才可能成為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的科學(xué)基礎(chǔ)。1關(guān)于現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)的幾個問題地球系統(tǒng)由地核、地幔和地球表層三個子系統(tǒng)構(gòu)成?，F(xiàn)代地球表層系統(tǒng)又可稱為現(xiàn)代地球系統(tǒng),它是現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)的研究對象。該系統(tǒng)由人類圈和全球環(huán)境構(gòu)成。全球環(huán)境包括巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈四個圈層及其關(guān)系,所以現(xiàn)代地球系統(tǒng)又可說是由五個地球圈層構(gòu)成的系統(tǒng)(圖1)1.1促進現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)形成的主要因素現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)是一門正在形成的新學(xué)科,促進它形成的主要因素可用圖2表示。1.1.1人地關(guān)系發(fā)展的新階段人地關(guān)系同人類一樣古老,它已經(jīng)歷了長期發(fā)展,現(xiàn)已到了具有全球規(guī)模的新階段。這時,“人”已擴展到“人類圈”;“地”已擴展到“全球環(huán)境”或“地球系統(tǒng)”。(1)地球系統(tǒng)的研究。近幾十年來,由于地球科學(xué)的逐漸成熟,空間技術(shù)和計算技術(shù)的發(fā)展,以及全球環(huán)境的惡化等原因,地球科學(xué)正迅速從以分析為主向以綜合為主的方向發(fā)展,進而促進了地球系統(tǒng)科學(xué)的形成。NASA地球系統(tǒng)科學(xué)委員會推出的《地球系統(tǒng)科學(xué)》一書,標(biāo)志著地球系統(tǒng)科學(xué)的正式誕生。這門新學(xué)科的研究對象是地球系統(tǒng)?！暗厍蛳到y(tǒng)”概念有廣義和狹義之分。狹義的地球系統(tǒng)同傳統(tǒng)的地球表層相近,它由巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈構(gòu)成。由于前三個無機圈層統(tǒng)稱為地圈,所以它又可說是由地圈和生物圈構(gòu)成。目前正在執(zhí)行的“國際地圈生物圈計劃”(IGBP)就是研究這樣的地球系統(tǒng)。它主要研究作用于該系統(tǒng)的物理的、化學(xué)的和生物的過程。廣義的地球系統(tǒng)除包括狹義的地球系統(tǒng)外,還包括地核和地幔。然而,無論狹義的還是廣義的地球系統(tǒng)都沒有把人類作為該系統(tǒng)的一個獨立構(gòu)成部分,而只是把人類作為地球系統(tǒng)之外的一個因素。地球系統(tǒng)科學(xué)的形成與全球環(huán)境變化的研究密切相關(guān)。全球環(huán)境變化研究的深入使越來越多的學(xué)者相信,只有自然科學(xué)和社會科學(xué)的有機結(jié)合才有利于了解全球變化的實質(zhì)和克服全球環(huán)境的惡化。在國際地圈生物圈計劃(IGBP)之后又增加了國際全球環(huán)境變化的人類因素計劃(IHDP)就是有力證明。這也在實際上要求將人類作為獨立部分包含在原地球系統(tǒng)概念之中。(2)人類圈的研究。這里的“人類圈”是一個獨立的地球圈層。它的系統(tǒng)性質(zhì)及在地球系統(tǒng)中的地位等一系列重大理論問題,在20世紀(jì)80年代之前幾乎沒有人進行過認真而系統(tǒng)地研究。經(jīng)過中國學(xué)者10余年的努力,在該領(lǐng)域已取得了一些成果,最近筆者在《最新的地球圈層——人類圈》一文中,對此作了簡要而較為系統(tǒng)的論述〔4〕。對人類圈較為系統(tǒng)的研究,為現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)的建立準(zhǔn)備了必要條件。1.1.2深入研究可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略科學(xué)基礎(chǔ)的需要自20世紀(jì)下半葉以來,人類環(huán)境問題日趨嚴(yán)重。為此,聯(lián)合國于1972年在斯德哥爾摩召開了“人類環(huán)境會議”,出版了《只有一個地球》一書,在世界范圍內(nèi)產(chǎn)生了廣泛影響。然而,此次會議之后,地球環(huán)境問題非但沒有好轉(zhuǎn),而且還從局部擴展到全球。人類在對環(huán)境問題進行深刻反思的過程中,進一步認識到它與發(fā)展的密切關(guān)系。聯(lián)合國于1992年在巴西召開了“聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會”。該題目本身正反映了人類在認識環(huán)境問題上的巨大進步。大會之后,在世界范圍內(nèi)掀起了改變發(fā)展模式、走可持續(xù)發(fā)展之路的熱潮。因為只有實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,全球環(huán)境問題才有可能解決,人類和地球才有光明的前景。可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究的深入,使人們認識到作為純自然科學(xué)的地球系統(tǒng)科學(xué)的不足,進而有力地推動跨自然科學(xué)和社會科學(xué)的現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)的形成和發(fā)展。1.2為建立現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)而作的努力幾乎在國際上提出的地球系統(tǒng)概念的同時,中國已有學(xué)者把地球表部的人類圈(或人類社會圈)與其它地球圈層作為一個系統(tǒng)來研究。這一系統(tǒng)被稱之為五元地球表層系統(tǒng)、現(xiàn)代全球系統(tǒng)或現(xiàn)代地球系統(tǒng)〔4～6〕。謝家澤是我國最早注意到現(xiàn)代地球系統(tǒng)概念的學(xué)者之一,他于1985年在《關(guān)于現(xiàn)代水利的性質(zhì)問題》一文中就明確指出,人類社會圈是一個地理圈層,它與四個自然地球圈層共同構(gòu)成一個系統(tǒng)〔7〕。在陳述彭創(chuàng)議和指導(dǎo)下曾多次組織討論的“關(guān)于地球表層動態(tài)機制與人地關(guān)系調(diào)控的研究”項目中,地球表層被理解為“是由巖土圈、大氣圈、水圈、生物圈和人類圈所構(gòu)成的地表自然社會綜合體,是人類圈與地圈相互作用的復(fù)合物質(zhì)體系”〔8〕。最近,他又明確指出,“現(xiàn)代的地球系統(tǒng)科學(xué)不是純自然科學(xué),它必須研究人與自然的關(guān)系。在研究圈層與圈層之間的關(guān)系時,也必須包括人類圈在內(nèi)”〔9〕。在國外,近年來也有學(xué)者把人類作為一個獨立部分納入地球系統(tǒng)之中。例如在《日本地球科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)基本規(guī)劃》(1990年)中,把人類活動圈作為地球系統(tǒng)的第五個圈層,而與巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈并列〔10〕。2人類圈、全球環(huán)境在現(xiàn)代地球系統(tǒng)中的地位在現(xiàn)代地球系統(tǒng)中,人類圈與全球環(huán)境的關(guān)系可用圖3表示。圖中列出了全球環(huán)境及其構(gòu)成,人類圈及其結(jié)構(gòu)要素;人類圈與全球環(huán)境的相互聯(lián)系和作用主要通過可調(diào)控的、非全閉合的生產(chǎn)和消費循環(huán)來進行。2.1全球環(huán)境是現(xiàn)代地球系統(tǒng)的基礎(chǔ)處理好人類圈與全球環(huán)境關(guān)系的重要前提是正確認識它們各自在系統(tǒng)中的地位。在現(xiàn)代地球系統(tǒng)中,全球環(huán)境的基礎(chǔ)地位是十分明顯的,現(xiàn)從以下幾方面作一簡要說明。(1)人類生存和發(fā)展的前提。地球的原始環(huán)境十分嚴(yán)酷,它既沒有豐富多采的生物界,也沒有臭氧層,大氣還是還原性的,更談不上現(xiàn)代社會所廣泛使用的石油、天然氣和煤等化石燃料。地球史證明,全球環(huán)境或地球系統(tǒng)的演化是一個進化過程。該過程已經(jīng)歷了40余億年,為人類的誕生和發(fā)展準(zhǔn)備了優(yōu)越條件,諸如氮氧大氣、適宜的地表溫度、廣闊的海洋和清潔淡水、多種形態(tài)的地形、肥沃土壤、豐富礦床、廣袤森林、遼闊草原以及陸上、空中和水里種類繁多的動植物等。倘若沒有這些條件,人類就缺少所必須的物理和化學(xué)條件,就沒有衣食住行的物質(zhì)來源,其生存和發(fā)展就無從談起。(2)地球環(huán)境的差異對人類發(fā)展的影響。人類來自自然,人類的生存一刻也離不開地球自然界,因而地球環(huán)境的特征及其內(nèi)部差異也必然會在人類發(fā)展上得到反映。例如,四大文明古國(古巴比倫、古埃及、古印度和中國)都發(fā)祥于大河流域,工業(yè)文明則起源于西歐,中國東西部在發(fā)展上的明顯差異,以及人種的地域差異和地方病等都有地球環(huán)境上的原因。(3)地球環(huán)境的有限性與發(fā)展模式的改變。在宇宙中,地球只是滄海之一粟。但對以人的個體或以15世紀(jì)以前的地球人來說,它卻十分龐大,其資源也異常富饒。直至20世紀(jì)50年代以前,地球的有限性并未引起人類的廣泛注意。而后,由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、人口的急劇膨脹、生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大以及消費水平的不斷提高等原因,一系列全球性問題好似“一下子”展現(xiàn)在人類的面前。這時,生存空間的狹小、資源的匱缺和生態(tài)環(huán)境的惡化等已成為人類再也無法回避的問題。國際社會現(xiàn)已認識到,全球問題的出現(xiàn)同以資源和環(huán)境為代價換取經(jīng)濟增長的發(fā)展模式有關(guān);只有改變這種傳統(tǒng)的發(fā)展模式,并代之以可持續(xù)的發(fā)展模式,現(xiàn)代地球系統(tǒng)才能在全球環(huán)境有限的前提下持續(xù)進化。2.2人類圈是現(xiàn)代地球系統(tǒng)變化的主導(dǎo)人類圈的基本組成是:地球上的人類;人造自然物,包括人造工具、各種建筑物、加工食品和其它人工產(chǎn)品等;同人地關(guān)系密切相關(guān)的文化等。人類圈的范圍與生物圈、水圈、大氣圈和巖石圈的范圍重疊或部分重疊。它從地表起(即從人類直接進入的地表以下的深處起),上限隨時間而變動。就目前而論,可把載人航天飛機飛行的高度作為它的上界。由于衛(wèi)星通訊在信息流中的重要地位,可將通訊衛(wèi)星的飛行高度作為副人類圈的上界。在地球系統(tǒng)演化的過程中,新地球圈層的形成和發(fā)展必然要引起其他地球圈層的相應(yīng)改變,進而推動整個地球系統(tǒng)的變化和發(fā)展。由生物圈的形成和發(fā)展引起的變化是這樣,由人類圈的形成和發(fā)展引起的變化也不例外。其差別僅在于,構(gòu)成人類圈的人具有智慧,人類圈的進化主要不是遺傳進化而是文化進化?，F(xiàn)代地球系統(tǒng)的變化與以往地球系統(tǒng)的顯著區(qū)別,就是在這種文化進化的主導(dǎo)作用下發(fā)生的。與構(gòu)成全球環(huán)境的其他地球圈層相比,人類圈是個變化更快的地球圈層。人類圈與全球環(huán)境關(guān)系的變化,并不是由于全球環(huán)境在變?nèi)?而是由于人類圈在迅速擴大。當(dāng)今一系列全球問題的出現(xiàn),深層的原因就是人類圈尚處于較低的發(fā)展水平。它主要表現(xiàn)在人類生存、發(fā)展和高消費需求對地球環(huán)境的強大壓力,以傳統(tǒng)工業(yè)為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)體系及掠奪式地球觀為主導(dǎo)的近代文化等方面〔4〕。這樣水平的人類圈還不能成為一個自覺的整體,也不能按照人類圈整體利益和長遠目標(biāo)而行動。這從另一個側(cè)面證明人類圈在現(xiàn)代地球系統(tǒng)變化中的主導(dǎo)地位。正確認識現(xiàn)代地球系統(tǒng)變化過程中人類圈的主導(dǎo)地位和全球環(huán)境的基礎(chǔ)地位,就找到了協(xié)調(diào)人地關(guān)系、人類圈與全球環(huán)境關(guān)系的關(guān)鍵。3現(xiàn)代地球系統(tǒng)演化與可持續(xù)發(fā)展按照現(xiàn)代地球系統(tǒng)中人類圈的主導(dǎo)地位和全球環(huán)境的基礎(chǔ)地位間關(guān)系的變化,可將其演化分為如下三個階段:3.1“基礎(chǔ)地位”過分突出的階段在此階段,人類圈處于孕育時期。由于生產(chǎn)力水平低下,人口數(shù)量不大,人類在地球自然界面前顯得很弱小,主導(dǎo)作用的發(fā)揮受到嚴(yán)格限制,尤其在強大的自然災(zāi)害面前更是如此。人類畏懼自然的威力,對自然的變化基本上采取順從的態(tài)度。人類改變地球面貌緩慢,主要消耗可再生資源,對環(huán)境的破壞較輕,這時,現(xiàn)代地球系統(tǒng)尚處于原始協(xié)調(diào)階段。3.2“主導(dǎo)地位”惡性膨脹的階段地理大發(fā)現(xiàn)之后,人類圈開始形成。由于新航線的開通、商品經(jīng)濟的發(fā)展以及由科學(xué)技術(shù)革命引發(fā)的工業(yè)革命等原因,極大地喚發(fā)起深藏于人類自身的巨大潛力。在物質(zhì)利益等的驅(qū)使下,資本主義國家不僅掠奪本地區(qū)、本民族的自然資源,而且通過征服其他民族來掠奪整個地球資源。在這階段,人類過分迷信自己的力量,輕視全球環(huán)境的基礎(chǔ)地位,把征服自然、戰(zhàn)勝地球作為自己的行動口號,因而隨著部分強國的社會財富的迅速增長,地球資源(尤其是非再生資源)卻被大量消耗,地球環(huán)境也在日益嚴(yán)重惡化。3.3“主導(dǎo)地位”和“基礎(chǔ)地位”協(xié)調(diào)的階段近幾十年來,人口、經(jīng)濟與資源、環(huán)境的逆向巨變已使現(xiàn)代地球系統(tǒng)進入一個新的突變期,人類和地球的前途和命運已到了一個轉(zhuǎn)折關(guān)頭。在此情況下,人與自然的和諧、環(huán)境與發(fā)展的協(xié)調(diào)已逐漸成為全人類的共同愿望。聯(lián)合國《21世紀(jì)議程》及《中國21世紀(jì)議程》表明,人類已開始采取重大行動來改變現(xiàn)行發(fā)展模式和危害地球自然界變化的方向。環(huán)境與發(fā)展關(guān)系的協(xié)調(diào)有多種層次和形式。不同層次和形式的協(xié)調(diào)出發(fā)點不同,結(jié)果也不一樣。以現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)為視角,環(huán)境是指全球環(huán)境;發(fā)展是指人類圈的發(fā)展。人類的發(fā)展只是現(xiàn)代地球系統(tǒng)演化的一個側(cè)面,它能否持續(xù)主要取決于全球環(huán)境基礎(chǔ)地位和人類圈主導(dǎo)地位的關(guān)系。當(dāng)今人類的發(fā)展之所以不能持續(xù),就是由于較低水平人類圈的迅猛膨脹,使全球規(guī)模的人地關(guān)系嚴(yán)重失調(diào)。因而只有采取:1嚴(yán)格控制人口過快增長、消除貧困抑制高消費;2調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)體系;3樹立協(xié)同共進地球觀并提高決策管理水平等措施,來改造當(dāng)代人類圈的結(jié)構(gòu),才能使其主導(dǎo)作用的發(fā)揮與全球環(huán)境的基礎(chǔ)地位相協(xié)調(diào),才能推動現(xiàn)代地球系統(tǒng)的進化,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

主要參考文獻1國家科委社會發(fā)展司.21世紀(jì)議程.聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展會議文件匯編.1992.259.2黃秉維.論地球系統(tǒng)科學(xué)與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略科學(xué)基礎(chǔ)(1).地理學(xué)報,1996,51(4):350～353.3NASA地球系統(tǒng)科學(xué)委員會.地球系統(tǒng)科學(xué).陳泮勤,馬振華,王庚辰,等.北京:地震出版社,1992.1～178.4陳之榮.最新的地球圈層——人類圈.地理研究,1997,16(3):95～100.5陳之榮.地球表層系統(tǒng)非線性演化模式.地球物理學(xué)報,1987,30(4):389～398.6謝家澤.從“水利比上天還難”到“天地生人系統(tǒng)觀”.見:中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會學(xué)會工作部.天地生綜合研究進展.北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,1989.6～8.7謝家澤.關(guān)于現(xiàn)代水利的性質(zhì)問題.海河水利,1985,1(1):21～23.8項目建議書起草小組.關(guān)于地球表層動態(tài)機制與人地關(guān)系調(diào)控的研究.地球科學(xué)進展,1992,7(1):28～33.9陳述彭,曾杉.地球系統(tǒng)科學(xué)與地球信息科學(xué).地理研究,1996,15(2):1～11.10孫成權(quán),曹月華.日本地球科學(xué)技術(shù)開發(fā)基本規(guī)劃簡介.地球科學(xué)進展,1993,8(2):95～100.

MODERNEARTHSYSTEMSCIENCE——SCIENTIFICBASISFORSUSTAINABLEDEVELOPMENTSTRATEGYAbstractHumandevelopmentstrategiesarechangingdramatically.Ithasbecomethecommonunderstandingbyinternationalsocietythatthedevelopmentstrategybasedontraditionalindustryisbeingreplacedbysustainabledevelopment.ThispaperdiscussesthemodernEarthsystemscienceanditsrelationwithsustainabledevelopmentetc.Weconsiderthat(1)theglobalenvironmentisthefoundationandtheanthroposphereistheleadingfactorintheevolutionaryprocessofthemodernEarthsystem,(2)themodernEarthsystemscienceisthescientificbasisforsustainabledevelopmentstrategyand(3)theimplementationofsustainabledevelopmentstrategyshouldcoordinatetherelationsbetweentheanthroposphereandtheglobalenvironment.KeywordsModernEarthsystemscience,Strategyforsustainabledevelopment,Anthroposphere,Globalchange現(xiàn)代教育技術(shù)在中學(xué)物理實驗中的應(yīng)用及影響目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要Abstract緒論1.1本課題研究背景及研究的意義1.2國內(nèi)外現(xiàn)代教育技術(shù)的起源與發(fā)展現(xiàn)狀第2章現(xiàn)代教育技術(shù)的相關(guān)概念及特點2.1現(xiàn)代教育技術(shù)的相關(guān)概念2.2現(xiàn)代教育技術(shù)的特點第3章現(xiàn)代教育技術(shù)在中學(xué)物理實驗中的應(yīng)用及影響3.1現(xiàn)代教育技術(shù)在中學(xué)物理實驗中的應(yīng)用3.2現(xiàn)代教育技術(shù)對中學(xué)物理實驗的影響第4章結(jié)束語參考文獻致謝摘要伴隨著信息時代的到來，以及科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代科技在教育領(lǐng)域得到了廣泛運用和推廣。在物理實驗教學(xué)中運用現(xiàn)代教育技術(shù)有利于打破時間、空間和課堂條件的限制，可以模擬出課堂上不能做的實驗，解決傳統(tǒng)教學(xué)手段所面臨的一些困難。本文通過分析現(xiàn)代化教育技術(shù)在中學(xué)物理實驗的應(yīng)用，總結(jié)其對中學(xué)物理實驗教學(xué)的影響，提出將現(xiàn)代教育技術(shù)與物理實驗教學(xué)良性結(jié)合的幾點現(xiàn)實思考。關(guān)鍵詞：物理實驗教學(xué)、現(xiàn)代教育技術(shù)、良性結(jié)合AbstractAccompaniedbytheinformationage,therapiddevelopmentofscienceandtechnology,moderntechnologyinthefieldofeducationhasbeenextensiveuseandpromotion.Conducivetobreakingtheconstraintsoftime,spaceandclassroomuseofmoderneducationaltechnologyintheteachingofphysicsexperiments,cannotdointheanalogclassroomexperimentstosolvesomeofthedifficultiesfacedbytraditionalteachingmethods.Analysisofmoderneducationaltechnologyintheapplicationofhighschoolphysicsexperiment,summarizethephysicsexperimentteachinginsecondaryschools,SomeReflectionsonthevirtuouscombinationofmoderneducationaltechnologyandphysicsexperimentteaching.KeyWords:Moderneducationaltechnology;Physicsexperimentteaching；Organiccombinationof；第1章緒論1.1本課題研究背景及研究的意義伴隨著信息時代的到來，科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代教育技術(shù)在教育領(lǐng)域得到了廣泛運用和推廣，用現(xiàn)代教育技術(shù)輔助教學(xué)的方式日臻成熟。物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，通過生動有趣的物理實驗，來讓學(xué)生分析歸納物理的概念和規(guī)律。然而在中學(xué)物理中，經(jīng)常需要講授一些抽象的物理概念，由于時間、空間或條件的限制，單純的語言、文字、教具等傳統(tǒng)教育方式都難以實現(xiàn)，而通過一些現(xiàn)代教育技術(shù)的幫助，可以很好的解決這類問題，使過去只能在想象中進行的實驗得以通過聲音、圖形、動畫等方式生動形象地展現(xiàn)出來，有利于學(xué)生通過觀察、歸納來發(fā)現(xiàn)規(guī)律。另外，物理學(xué)的概念的建立和規(guī)律的獲取大都是以實驗為基礎(chǔ)的，包括各種假說和設(shè)想都要通過實驗來加以驗證。然而由于受實際條件的限制，很多實驗都無法完美的進行，或者由于實驗效果較差，導(dǎo)致實驗結(jié)論與理論不符，給課堂教學(xué)帶來了很多的不利影響。例如：小車在光滑水平桌面上的運動，滑輪組提升重物的拉力，單擺或滾擺的運動等由于不可避免的存在摩擦等因素的影響，使實驗的說服力大打折扣?，F(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展對于物理實驗教學(xué)，對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和動機，完善和優(yōu)化物理課堂教學(xué)過程，都具有特別重要的意義。

1.2現(xiàn)代教育技術(shù)的起源與發(fā)展現(xiàn)狀“教育技術(shù)”（Educationtechnology）一詞源自于美國，定義為：教育技術(shù)是關(guān)于學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)過程的設(shè)計、開發(fā)、利用、管理和評價的理論和實踐?，F(xiàn)代教育技術(shù)名稱不同之處在于加上了“現(xiàn)代”二字，現(xiàn)代教育技術(shù)是以計算機為核心的信息技術(shù)在教育教學(xué)中的理論與技術(shù)，運用現(xiàn)代教育理論和技術(shù)，通過對教學(xué)過程和資源的設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用、管理和評價，以實現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)代化的理論與實踐。我國現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展起始于本世紀(jì)20年代,當(dāng)時稱為為電化教育。電化教育活動中使用的幻燈、電影等媒體比原始的教學(xué)方式躍進了一大步，已屬現(xiàn)代教育技術(shù)的范疇。進入20世紀(jì)80年代的中后期，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)迅猛發(fā)展，對我國教育影響不斷擴大，使得我國教育方式從形式到內(nèi)容都產(chǎn)生了巨大變革，電化教育也逐步被教育技術(shù)的名稱所取代。我國的教育技術(shù)起步較晚，但由于國家重視它的發(fā)展，再加上一批教育學(xué)者積極參加到研究和實踐當(dāng)中，逐步形成了符合我國國情的教育技術(shù)理論體系。第2章現(xiàn)代教育技術(shù)的相關(guān)概念及特點2.1現(xiàn)代教育技術(shù)的相關(guān)概念教育技術(shù)在20世紀(jì)初成為教育學(xué)科中的一門分支學(xué)科，到20世紀(jì)70年代教育技術(shù)作為教育學(xué)科的一個專業(yè)術(shù)語被確定下來。1970年美國教育傳播與技術(shù)(AssociationforEducationalCommunicationsandTechnology—簡稱AECT)協(xié)會成立，首次對教育技術(shù)進行了定義，此后又多次對它進行定義，但一直沒有一個統(tǒng)一的定義。1994年，AECT對教育技術(shù)重新進行定義：Instructionaltechnologyisthetheoryandpracticeofdesign,development,utilization,management,andevaluationofprocessesandresourcesforlearning。我們一般譯為：教學(xué)技術(shù)是為了促進學(xué)習(xí)，對有關(guān)的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)資源進行設(shè)計、開發(fā)、使用、管理和評價的理論與實踐。該定義指出了教育技術(shù)的目的是促進學(xué)習(xí)，研究對象是學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)資源，研究范疇是設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用、管理和評價，如圖2-1所示。圖2-12004年6月，AECT定義與術(shù)語委員會在充分討論的基礎(chǔ)上，提出了新的定義，由于定義的正式文本于2005年公布，所以又稱為AECT2005定義。AECT2005教育技術(shù)定義：Educationaltechnologyisthestudyandethicalpracticeoffacilitatinglearningandimprovingperformancebycreating,using,andmanagingappropriatetechnologicalprocessesandresources.我們一般譯為：教育技術(shù)是通過創(chuàng)造，使用和管理合適的技術(shù)性的過程和資源，以促進學(xué)習(xí)和提高績效的研究與符合倫理道德的實踐。與AECT1994定義相比，AECT2004定義將原來的“為了學(xué)習(xí)”（forlearning）明確的改為“促進學(xué)習(xí)”（facilitatinglearning），既強調(diào)“學(xué)”的積極性，也重視了“教”的作用；將教育技術(shù)的研究范圍從教學(xué)領(lǐng)域擴展到企業(yè)績效領(lǐng)域，并且把對一般的教學(xué)過程和教學(xué)資源的研究限定為對“適當(dāng)?shù)募夹g(shù)過程和資源”的研究，彌補了AECT1994定義未能體現(xiàn)教育技術(shù)學(xué)科特色和工作重點的不足；將五大職能范疇變成三大職能，設(shè)計和開發(fā)的職能演化為一個職能：創(chuàng)造，強調(diào)了教育技術(shù)的創(chuàng)新性，并且首次明確提出了教育技術(shù)的實踐應(yīng)符合道德規(guī)范的要求，彰顯了對人的尊重?！艾F(xiàn)代教育技術(shù)”是20世紀(jì)90年代以后在國內(nèi)被大量使用的一個術(shù)語，它與教育技術(shù)在本質(zhì)上是指同一個概念。但是現(xiàn)代教育技術(shù)帶有強烈的現(xiàn)代化、信息化色彩，以現(xiàn)代信息技術(shù)（計算機、多媒體、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字音像、衛(wèi)星廣播、虛擬現(xiàn)實、人工智能等技術(shù)）的開發(fā)、應(yīng)用為核心。所以，在定義上與教育技術(shù)稍有不同。所謂現(xiàn)代教育技術(shù)，是指運用現(xiàn)代教育理論和現(xiàn)代信息技術(shù)，通過對教與學(xué)過程和教與學(xué)資源的設(shè)計、開發(fā)、利用、管理和評價，以實現(xiàn)教育最優(yōu)化的理論與實踐。

2.2現(xiàn)代教育技術(shù)的特點1.從教學(xué)規(guī)律看：現(xiàn)代教育技術(shù)克服了傳統(tǒng)教學(xué)知識結(jié)構(gòu)線性的缺陷，具有信息呈現(xiàn)多形式、非線性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點，這符合現(xiàn)代教育的認知規(guī)律。這是一種以人類思維方法組織教學(xué)信息的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生可以根據(jù)自己的實際能力和學(xué)習(xí)需要來安排自己的學(xué)習(xí)。顯然，傳統(tǒng)教學(xué)知識結(jié)構(gòu)的線性化，不僅限制了多層次、多角度地獲得知識信息，并且讓學(xué)生只能按照教師的教學(xué)計劃來完成學(xué)習(xí)。另外，傳統(tǒng)的教學(xué)過程，尤其是理論教學(xué)部分，是由感知教材、理解教材、鞏固與運用知識幾個環(huán)節(jié)順序連接的，形成的時間周期長，使得學(xué)生的記憶易于淡化。而現(xiàn)代教育技術(shù)則把感知、理解、鞏固與運用融合起來,使得學(xué)生在較短時間內(nèi)記憶得到強化，可以有效地促進個體主動參與認知不斷遞進的學(xué)習(xí)過程。2.從教育模式看現(xiàn)代教育技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)是一個可以進行個別化自主學(xué)習(xí)的教學(xué)環(huán)境與系統(tǒng)，同時又是能夠形成相互協(xié)作的教學(xué)環(huán)境與系統(tǒng)。不論是傳統(tǒng)的電化教育手段，還是多媒體教學(xué)系統(tǒng)組成的現(xiàn)代教育技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)，輸入與輸出手段的多樣化使其具有很強的交互能力。多種學(xué)習(xí)形式交替使用，可以最大限度地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，從而完成自主學(xué)習(xí)。與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的多媒體教學(xué)系統(tǒng)還可以使學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間跨越時空的限制進行互相交流，實現(xiàn)自由討論式的協(xié)同學(xué)習(xí)，這顯然是傳統(tǒng)教學(xué)模式無法與之相提并論的。從教學(xué)內(nèi)容看現(xiàn)代教育技術(shù)可以集聲、文、圖、像于一體，使知識信息來源豐富，且容量大，內(nèi)容充實，形象生動而更具吸引力。為學(xué)生創(chuàng)造一個寬闊的時域空間，既可以超越現(xiàn)實時間，生動地展示歷史或未來的認知對象，又能夠拓寬活動范圍，將巨大空間與微觀世界的事物展示在學(xué)生面前加以認知。應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)教學(xué)方式，使學(xué)生占有的時空不斷擴大。而傳統(tǒng)教學(xué)方式則依靠文字教材和教師的課堂講課，強調(diào)教學(xué)過程由近及遠、由淺入深、由具體到抽象的原則。4．從教學(xué)手段看現(xiàn)代教育技術(shù)的教學(xué)系統(tǒng)主要是指多媒體教學(xué)系統(tǒng)。多媒體教學(xué)系統(tǒng)強調(diào)以計算機為中心的多媒體群的作用。從根本上改變了傳統(tǒng)教學(xué)中的教師、教材、學(xué)生三點一線的格局，學(xué)生面對的不再是單一枯燥無味的文字教材和一成不變的粉筆加黑板的課堂，呈現(xiàn)在學(xué)生面前的是圖文并茂的音像教材、視聽組合的多媒體教學(xué)環(huán)境與手段和在網(wǎng)絡(luò)、遠距離雙向傳輸?shù)慕虒W(xué)系統(tǒng)，所有這一切使得傳統(tǒng)教法中抽象的書本知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生易于接受的立體多元組合形式，使得教學(xué)過程與教學(xué)效果達到最優(yōu)化狀態(tài)。學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中，充分利用學(xué)生的視覺與聽覺功能，對大腦產(chǎn)生多重刺激作用，從而使得學(xué)習(xí)效果顯著提高。第3章現(xiàn)代教育技術(shù)在中學(xué)物理實驗中的應(yīng)用及影響3.1現(xiàn)代教育技術(shù)在中學(xué)物理實驗中的應(yīng)用1．多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)（MultimediaTechnology）是利用計算機對文本、圖形、圖像、聲音、動畫、視頻等多種信息綜合處理、建立邏輯關(guān)系和人機交互作用的技術(shù)。多媒體技術(shù)在教育方面的應(yīng)用遵循了學(xué)習(xí)理論、傳播理論和視聽教育理論等的指導(dǎo)。隨著科技的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，大部分中學(xué)都配備了多媒體教學(xué)系統(tǒng)，主要包括中央控制系統(tǒng)、多媒體計算機、多媒體投影機、視頻展示臺、音像媒體、音響等設(shè)備。它具有極強的可視性、模擬性、交互性、重組性以及高度的智能化。中學(xué)物理實驗教學(xué)中,由于時間、空間、資源等的限制,實驗中常常出現(xiàn)實驗過程、現(xiàn)象不清楚、不全面或根本不可能實現(xiàn)等問題。而運用多媒體技術(shù),充分利用其集成聲音、圖像、文本、影像、動畫的功能,突破空間、突破時間、化抽象為具體、動靜結(jié)合,對實驗現(xiàn)象進行模擬甚至仿真,既能吸引學(xué)生注意又可以充分調(diào)動學(xué)生的各種感官刺激,使學(xué)生在最短的時間內(nèi)盡可能獲得更多的信息,取得更好的教學(xué)和實驗效果。如前所述,在中學(xué)物理實驗教學(xué)中,很多實驗在實驗室根本就不能完成,我們就應(yīng)該借助多媒體技術(shù)的強大模仿力,利用動畫技術(shù)模擬無法直接用實驗演示的物理現(xiàn)象、物理過程,為理解、接受和記憶有關(guān)抽象物理知識創(chuàng)設(shè)生動形象的物理情景。如在進行α粒子散射實驗教學(xué)時,利用仿真實驗室展現(xiàn)出整個實驗過程,動態(tài)模擬出從裝有放射性物質(zhì)釙的鋁盒中不斷有α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),并且有極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角超過90°,有的甚至被彈回,偏轉(zhuǎn)角幾乎達到180°?？催^α粒子散射實驗的動態(tài)模擬過程后,師生再共同分析出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因,探索原子結(jié)構(gòu)。這樣,學(xué)生很容易記下α粒子散射實驗裝置、過程、現(xiàn)象,深刻理解了盧瑟福的原子核結(jié)構(gòu)理論,使得教學(xué)效果和效率都得到提高。另外，一些物理實驗非常強調(diào)實驗操作的細節(jié)和方法的演練,強調(diào)實驗條件的控制和注意事項等,這些就應(yīng)充分利用多媒體系統(tǒng)強大的投影放大展示功能,提高實驗演示的可見程度,強化實驗教學(xué)效果。如:利用多媒體視頻展臺將實驗儀器、實物、模型、標(biāo)本等直接投影放大,讓全體學(xué)生直觀地了解它們的構(gòu)造細節(jié)、儀器規(guī)格以及使用方法。利用攝像頭對演示實驗的操作過程進行同步放大直播,提高現(xiàn)象、過程、方法示范的可見程度,強化實驗方法和實驗操作的示范作用,讓全體學(xué)生同時獲得過程與方法的直觀感覺,培養(yǎng)實驗觀察能力。利用影碟機、錄像機展示相關(guān)實驗和知識的社會、生活背景,展示宏觀的無法搬入課堂的自然現(xiàn)象,展示微觀過程的顯微攝像資料,展示瞬間快速發(fā)生的物理過程或現(xiàn)象,并通過快錄慢放或者慢錄快放和暫停定格技術(shù),擺脫實驗的時間、空間限制,給學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)必需的情景氛圍,讓他們充分詳細地了解相關(guān)物理過程或現(xiàn)象的細節(jié)。最后，多媒體技術(shù)輔助物理實驗教學(xué)的一個最大優(yōu)點就是實驗中所涉及的儀器、設(shè)備、耗材、原料等都是虛擬的,既不需要專門的資金購買,也不存在任何污染和浪費,還可以多次使用。有鑒于此,在中學(xué)物理實驗教學(xué)中,凡涉及的實驗對儀器和設(shè)備損耗較大、實驗耗材和原料昂貴、實驗操作過程危險等,理應(yīng)選擇多媒體技術(shù)。應(yīng)用案例（一）利用Excel研究測量電源的電動勢和內(nèi)阻實驗1.本實驗的目標(biāo)：測定電池的電動勢和內(nèi)阻，學(xué)會用圖像處理實驗數(shù)據(jù)的方法。2.具體操作方法如下：首先按教材要求，正確進行實驗操作和記錄數(shù)據(jù)，得到如下表的數(shù)據(jù)U/V1.371.321.241.181.101.05I/A0.120.200.310.320.500.573.實驗處理結(jié)果現(xiàn)在我們得到了路端電壓與電流的關(guān)系圖線，且得到的關(guān)系式y(tǒng)=-0.7128x+1.45可對應(yīng)公式Ｕ＝Ｅ－Ir,可以得出電源電動勢為Ｅ＝1.45V，內(nèi)電阻r=0.7128Ω，從而很快得到實驗結(jié)論。圖3-1（二）利用Excel研究研究勻變速直線運動實驗的目標(biāo)：利用打上點的紙帶測定勻變速直線運動的加速度和某點的瞬時速度。在研究勻變速直線運動的實驗中，利用打了點的紙帶判斷物體的運動情況，利用打點計時器打出的紙帶測定勻變速直線運動某點的和加速度。例如在某次實驗中，從0點開始，每打5個點取一個計數(shù)點的紙帶，其中0,1,2，3,4，5,6都為計數(shù)點，測得：s1＝1.40cm,s2=1.90cm,s3=2.38cm,s4=2.88cm,s5=3.39cm,s6=3.87cm.傳統(tǒng)的處理方法是：計算某點的速度用公式逐個進行計算，加速度用公式計算，再求平均值，費時且計算繁瑣，精確度差。我們完全可以用Excel進行處理，方法如下。2.具體操作方法如下：研究勻加速直線運動tT2T3T4T5T6T0.10.20.30.40.5S/ms1s2s3s4s5s60.0140.0190.0240.0290.0340.039v/ms-1v1v2v3v4v50.1650.2140.2630.3140.363ΔsΔs1Δs2Δs3Δs4Δs5Δs0.0050.0050.0050.0050.0050.005a/ms-20.494用逐差法求加速度a,在B7至F7單元格中求出每個T時間內(nèi)的位移差，G7單元算出其平均值，再在B8單元格中根據(jù)，輸入公式=G7/0.01，其中G7為ΔS的平均值，0.01為T2的值，即可求出加速度a=0.494m/s2，如圖所示。圖3-23、用圖表法來求加速度a：得到了速度與時間的關(guān)系圖線，得到的關(guān)系式y(tǒng)=0.496x+0.1151,可對應(yīng)公式v＝v0+at,其斜率即為加速度a＝0.496m/s2，得到實驗結(jié)論,如圖3-2。2．物理仿真實驗室《仿真物理實驗室》是一款面向中學(xué)物理課堂、教師和學(xué)生的開放性的物理實驗仿真軟件。本文主要研究的是由南京金華科軟件有限公司設(shè)計開發(fā)，它由仿真物理實驗室主模塊、電學(xué)模塊、光學(xué)模塊、初中模塊四個模塊組成，它不是單純的演示幾個系統(tǒng)現(xiàn)有的實驗，而是為用戶提供一個擁有完備的實驗器具的綜合性實驗室，并且用戶還可以親自動手創(chuàng)建自己所需的物理場景和物理實驗。因此，仿真物理實驗室的開發(fā)應(yīng)用，能彌補一些實驗缺陷，如實驗器材老化，不夠精密，實驗條件限制等，對于解決一些實驗室無法完成或抽象的物理現(xiàn)象、規(guī)律，幫助教師及學(xué)生分析、探究一些物理問題亦能發(fā)揮重要作用。此軟件不是單純地演示幾個現(xiàn)成的實驗，而是提供了一個實驗器具比較完備的綜合性實驗環(huán)境，可以創(chuàng)設(shè)出一個合適的物理模型，然后按照這個模型的要求設(shè)定實驗環(huán)境及有關(guān)參數(shù)，創(chuàng)建出所需的實驗。比如：實驗電路的設(shè)計與連接是恒定電流這一章內(nèi)容的綜合考察，要求掌握各種儀表的使用方法、滑動變阻器的連接、測量原理，并會進行實物連接，是這一章的難點，也是高考的難點。傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生只能按照教師的設(shè)計意圖去做，自己的設(shè)計為什么不行，不能到實驗室驗證。使用“仿真物理實驗室”軟件，按學(xué)生的設(shè)計連接電路，可以真實模擬實驗，電表的讀數(shù)會隨電路結(jié)構(gòu)的變化而變化，如果操作不規(guī)范，還會顯示出燈泡被燒壞、超出電表量程等。并且能夠比較滑動變阻器兩種接法對電路中電流電壓的調(diào)節(jié)效果。在學(xué)生實驗時用圖象處理數(shù)據(jù)是一種常用的方法，使用此軟件可以直接獲得數(shù)據(jù)并能用電腦作圖，完全可以模仿物理實驗室的操作，既能節(jié)省實驗時間，又能很快得出所需要的圖像，總結(jié)出實驗所揭示的物理規(guī)律。應(yīng)用案例（一）測量電阻的阻值圖3-3實驗電路：圖3-3實驗步驟：1. 從器件箱中分別選擇所需的實驗器件，把它們放在實驗區(qū)中。2. 然后設(shè)置一些器件的參數(shù)。先用鼠標(biāo)右鍵點中對應(yīng)的實驗器件，在彈出的菜單中選擇“屬性”，就進入了對應(yīng)的屬性設(shè)置對話筐。在這個實驗中，把定值電阻的阻值設(shè)置成2歐姆。設(shè)置滑動變阻器的總電阻為10歐姆。設(shè)置干電池組電池的節(jié)數(shù)為4節(jié)，內(nèi)阻為0歐姆，這樣它就是個理想的電壓源了。3. 使用導(dǎo)線把這些器件根據(jù)電學(xué)原理連接起來，如圖2所示。4. 用鼠標(biāo)雙擊單刀單擲開關(guān)的下半部，就可以把開關(guān)閉合了。這時安培表和伏特表上顯示出了它們所測量的電流和電壓?；瑒幼冏杵鞯幕强梢酝蟿拥模檬髽?biāo)左鍵按住滑片不放，左右滑動鼠標(biāo)，就可以改變滑片的位置了。圖3-45 點擊工具欄上的“顯示電流方向”按鈕，還可以在導(dǎo)線上顯示出電流的運行方向。點擊工具欄上的“實物圖/符號圖”圖3-4（二）金屬桿切割磁力線模型實驗電路：如圖3-4所示。實驗步驟：1.在這個實驗中，要使用到“切割磁力線”模型。從器件箱中，選擇這個模型。并設(shè)置它的參數(shù)：磁場方向、磁感應(yīng)強度、金屬桿的長度、金屬桿的速度、有效電阻等參數(shù)。并選中“顯示金屬桿的速度”和“金屬桿受到的安培力”。2.使這個切割磁力線的器件形成一個閉合回路，用導(dǎo)線把線框的兩個接頭連接起來。因為有了電流，金屬桿受到了安培力的作用。圖3-53.還也可以來直接測量因金屬桿切割磁力線而在線框上產(chǎn)生的電壓，電路如圖3-6所示。圖3-63．DIS實驗技術(shù)DIS實驗室，即數(shù)字信息系統(tǒng)實驗室(DigitalInformationSystemLaboratory)，簡稱DISLab。是由“傳感器＋數(shù)據(jù)采集器＋實驗軟件包（教材專用軟件、通用擴展軟件）＋計算機”構(gòu)成的新型實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)成功地克服了傳統(tǒng)物理實驗儀器的諸多弊端，有力地支持了信息技術(shù)與物理教學(xué)的全面整合。DIS實驗技術(shù)的價值主要表現(xiàn)在:可以方便、迅速地采集現(xiàn)實生活或?qū)嶒炇抑懈黝愇锢砹康男畔?，并通過計算機接口技術(shù)，將采集到的各類物理量信息傳輸給計算機進行多元化的分析處理。其中，DSI實驗技術(shù)所具有的函數(shù)圖像處理功能，能直觀地揭示出相關(guān)物理量之間的關(guān)系。因而，有利于我們對研究對象進行定性和定量兩個層面的探究。此外不難看出，多類型的信息傳感器、多通道的數(shù)據(jù)采集器、多樣化的自主操控平臺、強大的函數(shù)圖象處理等是DSI實驗技術(shù)具有的主要技術(shù)特征。借助于這樣的技術(shù)支撐，可以使我們對物理現(xiàn)象進行多角度的感知和多視角的深入分析與研究。應(yīng)用案例：（一）利用DIS實驗系統(tǒng)探究簡諧運動的規(guī)律1.教學(xué)目標(biāo)(1)通過簡諧運動規(guī)律的揭示和整合，培養(yǎng)學(xué)生自主意義建構(gòu)的能力。(2)通過操作DIS實驗系統(tǒng)，使學(xué)生能夠熟悉現(xiàn)代化的實驗儀器，掌握新的信息采集和處理方式。2.教學(xué)重點與難點(1)簡諧運動概念的理解。(2)水平彈簧振子運動規(guī)律的探索。3.實驗過程(1)實驗?zāi)康模河^察彈簧振子的振動圖像。(2)實驗原理：將位移傳感器發(fā)射器作為彈簧振子固定在彈簧振子實驗器上并使之振動，獲得的s-t曲線即為彈簧振子的振動圖像。(3)實驗器材：DIS數(shù)字化實驗系統(tǒng)、計算機、彈簧振子實驗器等。(4)實驗裝置（如圖3-7）。圖3-7實驗裝置圖實驗操作：①將位移傳感器發(fā)射器作為彈簧振子使用，懸吊并可做水平振動。將位移傳感器接收器固定在另一側(cè)，使之與接收器處于同一平面且基本正對；②將實驗窗口調(diào)整為“示波顯示”方式；③打開位移傳感器發(fā)射器的電源開關(guān)，使之水平振動，可以觀察到彈簧振子振動圖像（如圖3-2所示）。圖3-8震動圖像利用DIS實驗系統(tǒng)探究一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時，壓強和體積的關(guān)系1.實驗?zāi)康模禾骄恳欢ㄙ|(zhì)量的氣體，在溫度不變時，壓強和體積的關(guān)系。2.實驗儀器：DIS數(shù)字化實驗系統(tǒng)、注射器、壓強傳感器、電腦。3.實驗步驟：①注射器中保留一部分氣體，將出口與壓強傳感器連接，壓強傳感器與電腦連接。②推動活塞改變密閉氣體的體積，在電腦上會出現(xiàn)相應(yīng)的壓強值。③待穩(wěn)定后采集，在左測數(shù)據(jù)欄留下相應(yīng)壓強值，在P-V圖上留下相應(yīng)的點。④改變氣體體積重復(fù)實驗，繪出P-V圖像。四，實驗數(shù)據(jù)：圖3-9圖3-10

3.2現(xiàn)代教育技術(shù)對中學(xué)物理實驗的影響在實驗教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)，可以加大信息容量，豐富學(xué)生的感知認識，有利于他們知能的形成。物理的概念和規(guī)律是建立在大量事實及實驗進行分析、歸納、推理的基礎(chǔ)之上的。利用現(xiàn)代教育技術(shù)可以打破時間和空間的障礙，可以