强化教学功能，贯彻二期课改理念！

为了在人机交互层面强化对课改理念的贯彻，DIS并行配备了两种软件—教材专用软件和教材通用软件。

1.教材专用软件

教材专用软件完全与二期课改高中物理教材（试验本）中的实验设计同步，按照教学内容的逐步展开，以菜单方式设置了基础型、拓展型和研究型教材规定的26个实验类别所需的软件。该软件具有简洁明了、操作方便、分门别类、实验针对性强、上手就做、一键OK等特点，被师生们亲切地称为“傻瓜软件”（图2—1—6）。

图2—1—6　不同版本的教材专用软件主界面

关于“DIS专用软件”的一点补充：

之前，各类教材在实验领域仅仅涉及硬件，而没有涉及软件。上海二期课改高中物理教材问世之后，DIS作为一个软硬件合一的信息技术工具体系进入到教学过程之中，软件随之确立了在课程教材中的地位—既是课程教材的有机组成部分，又是实现教学目标的重要保障。从这一高度认识，DIS专用软件不仅不像其昵称“傻瓜软件”所给人的感觉那样“傻”，相反，还是高超的教学智慧的集中体现。所谓大智若愚，信矣！

作为DIS导入上海二期课改教程的铺路石，“傻瓜软件”绝非凭空得来。构思和开发“傻瓜软件”体现了重要的教学思想，强化了DIS作为二期课改载体的作用。

首先，信息技术应用于物理教学，必须搞清楚其中的“主从关系”：是“技术为教学服务”还是“教学服从于技术”。我们选择前者。因此，DIS的软件必须简单易用、重点突出，才能让技术服务于教学。这是“傻瓜软件”诞生的背景之一。

其次，教材中设置的一个个实验并非孤立存在，促进学生对物理现象和物理规律循序渐进的认识才是教材编写者的初衷。针对具体实验而开发，拥有相对独立的实验界面的“专用软件”，就是学生按照认知规律攀登物理知识山峰的一个个台阶。

例如，学生接触的第一个实验是“研究匀速直线运动”。在这个实验的专用软件界面中，首次展示了“物理量—时间”关系图线，即s—t图和v—t图。此后的“从v—t图求加速度”“牛顿第二定律”等实验也多次出现了有关的实验图线。这些实验注重物理方法的导向，强调图线的功能和利用图线解决问题的能力，使学生对概念的理解在层次上不断递进和扩展。又如，在“动能大小的研究”专用软件中，实验装置利用小车克服摩擦力做功，表征小车动能的大小，然后根据所测数据，预测它们存在的规律和趋势（实际是对实验的猜测），然后利用计算机提供的拟合功能作出判断。这样就可以将学生真正置身于实验数据的环境中，促使他们合理想象，自主探讨，达到培养和提高学生的思维品质的目标。上述对教材和课改理念的实现，就是通过难易有序、分门别类的教学专用软件来实现的。这是“傻瓜软件”诞生的背景之二。

再次，物理世界的丰富多彩决定了实验数据的不同特征。大部分实验数据能够呈现出“物理量—时间”关系图线，但是，“挡光时间”和“挡光时刻”等时间数据仅为时间轴线上的一段或一点，原子物理中的辐射强度是单位时间内的累计值，光的干涉衍射以及波长的测量则不考虑时间因素，等等。专用软件可以根据其物理量的自身特点，从界面风格、结构体系、功能设置上呈现其个性特征（图2—1—7）。

从技术层面来讲，数据采集器必须与信号频率适配，才能保证真实体现实验数据的变化过程。例如：要使交流电（50Hz）的测量波形得到满意效果，其采样频率不得低于1kHz；而声波和室温信号的变化频率相差悬殊，在采样率的设置上就要区别对待。而在实验教学过程中再补充强调如何调节采集频率显然超出教学要求。量身定做的专用软件，针对不同的实验设定了不同的采样频率，不需要用户再行调节。这样不仅方便易用，获得较好的显示效果，也使信息资源得到合理利用。这些就是“傻瓜软件”诞生的背景之三。

图2—1—7　教材专用软件的实验结果呈现方式(www.xing528.com)

教材专用软件虽然被称为“傻瓜软件”，但“傻瓜”显然不傻，除了能够实现特定功能以外，该软件同样具有很强的扩展性。例如，使用DIS微电流传感器，配合“微弱磁通量变化时的感生电流”软件，凡是能产生微小电流的实验都可实时显示，如“单根导线切割磁力线”“玻璃导电”“水果电池”“地磁研究（图2—1—8）”等多达数十个实验，就是利用此软件来实施的。

关于DIS专用软件与用户体验：

当年，至少有两家美国公司有望占领上海的数字化设备市场。其中，某公司更是在研发中心成立之前就已经在上海拥有了56所图形计算机数理应用试点学校。研发中心所在的风华中学也是其中之一。但是他们之所以在与DIS的竞争中铩羽而归，一个至关重要的因素是软件难用，且几乎不能按照上海市教委课改办、教材组的要求进行修改。当时我们听了某公司的介绍，感觉用他们的设备做实验，除了操作那些计算器按键，几乎没有思考的时间了！让教师用起来方便，这就成了我们日后推出DIS专用软件的最大动机。用现在流行的一个说法：某公司败于用户体验，而DIS则成于用户体验。DIS专用软件，就是用户体验的根本保障。

关于专用软件是“论个”还是“论类”：

我们早已习惯说有多少个专用软件了。但我们始终对此有一个看法：专用软件应该按照类别来分—一个专用软件可以做多个实验，因此应该称其为“类”而非“个”。这对于充分发挥专用软件的实验教学作用，扩展教师和学生的思路，实现在软件层面的“一物多用”，有着特殊的意义。

图2—1—8　地磁场研究（教材专用软件）

关于“从通用软件到专用软件，再从专用软件到通用软件”：

通用软件，是一个综合性、系统性测量和分析工具。如果说专用软件体现了实验教学中每个具体实验的个性，通用软件则是强调了所有实验的共性。从共性出发设计的软件，首先向用户传达了“类别”的概念，其中包括传感

随着上海二期课改试点的深入，特别是拓展型教材和研究型教材的使用，对DIS软件提出了新的要求。根据通用化、平台化的设计思想，研发中心又推出了DIS教材通用软件。该软件遵循主流工具软件的规范，提供了数据显示、分析和处理的通用界面，内置了组合显示、数据表格、分析计算、曲线拟合等功能（图2—1—9），能够完成传感器量程内的所有实验。

通用软件和专用软件相比各有千秋：专用软件设定的实验条件较为理想，简洁、易用，针对性较强，更贴近课堂教学；而通用软件对计算机操作水平有一定要求，使用自由度较大，需要自行设定的功能较多，更适于探索研究。

图2—1—9　教材通用软件的部分功能

在DIS的应用过程中，教师通常在使用教材专用软件完成基本实验任务后，引导学生借助通用软件相对较强的分析、扩展功能将实验加以深化。该软件已成为广大师生在物理教学中进行探索研究的有力工具。

工具是大脑的扩展、手的延伸，是文明进步的阶梯。DIS教材专用软件与教材通用软件相辅相成，构成了一套完整的软件工具体系，两者均可完成教材规定的实验内容。师生可借助不同的软件工具完成同一实验，在殊途同归的发现中体验物理实验的乐趣。