数字化实验系统研发纪实：DIS，实现积极整合与超越

DIS将实验数据数字化，在真实实验的基础上实现了信息技术与物理实验教学的整合。使用DIS，能够完成力学、运动学、电磁学、光学、热学及原子物理等数百个实验。

教学实践表明，尽管DIS的传感器替代了部分测量仪表，但引入DIS之后的物理实验教学体系并没有形成“断层”：实验数据依然来自传统的实验装置，音叉、磁铁、螺线管、轨道小车、挡光片、水槽、烧瓶等“实验数据源”没有变化，自感现象演示仪、查理定律演示器等实验装置也都继续发挥着作用，只是数据采集和分析处理手段借助信息技术得到了显著改观。

例如，进行“自感现象”教学时，自感现象演示仪仍可“位居前排”，但连接在电路上的已经不是演示电表，而是DIS电流和电压传感器。这一改变使得原来只能凭借小灯泡的亮灭和演示电表指针的摆动进行观察的自感过程，通过“电流—时间、电压—时间”图线而获得清晰体现，学生对自感现象的认识深度大大提升。

关于“整合”：

任何新事物在诞生之初一般都会受到百般质疑。所以，在DIS的推广初期，我们绝不敢提使用DIS“替代”传统实验工具，而是借助国家课改文件中的一个名词，强调DIS是“实现信息技术与课程教学整合”所做的努力中的一部分。这是事实，也是策略。

关于图2—1—2“用DIS改造的弹簧振子实验器”：

笔者将DIS用于改造传统实验的首次尝试，充分发挥了分体式位移传感器的优势。

再如，进行“弹簧振子摆动实验”时，“服役”多年的弹簧振子演示器依然“宝刀不老”，只是原来的振子被DIS位移发射传感器替换（图2—1—2）。位于位移发射传感器一侧的位移接收传感器接收到振动数据，计算机屏幕上即可实时描绘出弹簧振子的s—t振动图线。(www.xing528.com)

图2—1—2　用DIS改造的弹簧振子实验器

除了沿用传统实验装置以外，研发中心还根据DIS的技术优势，经过反复试验和精心设计，开发了基于DIS的多用力学轨道、机械能守恒实验器、向心力实验器（图2—1—3）、力的合成分解实验器、环形线圈、匀强磁场螺线管、平抛运动实验器、安培力实验器、温差发电实验器、远红外加热器、热辐

图2—1—3　向心力实验器

关于图2—1—3“向心力实验器”：

在DIS发展的初期，真正是靠“做传统实验手段做不了、做不好的实验”而立足的。而向心力实验器的研发成功，为实现这个目标作出了突出贡献，很多用户正是因为向心力实验器的成功，才开始认识到DIS的教学价值。射感应器、斜面上力的分解实验器、凸面桥受力实验器等一系列新型实验装置。在更新测量分析工具的同时，大幅度提升了实验信号源的质量，攻克了一批传统实验难关。

在延续传统的同时超越传统，使用现代化技术手段整合传统实验手段和教学方法，做传统实验手段做不了、做不好的实验，正是DIS的生命力所在。