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DIS,上海创造:填补测量空白的数字化实验系统研发

时间:2023-07-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:DIS凭借信息技术填补了传统实验中多个测量空白,如动态受力实时测量、动态位移实时测量、磁感应强度测量、二维平面内光强分布测量、微小信号测量、暂态信号测量、多数据并行测量等,解决了多个物理量的精确采集问题。其中,各种传感器技术的应用是填补测量空白的“硬手段”,而软件技术则是优化实验设计的“软工具”。而DIS利用两个力传感器对拉,实时显示、记录两力的大小、方向及变化过程,拉力和压力可瞬间切换。

DIS,上海创造:填补测量空白的数字化实验系统研发

DIS凭借信息技术填补了传统实验中多个测量空白,如动态受力实时测量、动态位移实时测量、磁感应强度测量、二维平面内光强分布测量、微小信号测量、暂态信号测量、多数据并行测量等,解决了多个物理量的精确采集问题。其中,各种传感器技术的应用是填补测量空白的“硬手段”,而软件技术则是优化实验设计的“软工具”。很多借助传统实验装置想做却做不好的实验,借助DIS均可轻松完成。

器的类别、数据的类别、显示方式的类别等。其次,向用户传递了“阶段”或“步骤”的概念,包括“显示—采集—记录—存储—分析”等必要的实验数据处理步骤,这不仅是中学物理实验所必需的,也是今后大学物理乃至涉及数据采集和处理分析的所有工程学实践所必需的。再者,通用软件本身就是一个开放系统,具有传感器任意组合、并行采集、采集频率可调、显示方式可选、数学工具可选等功能,其计算表格中存储的数据还能够进行输出,一专多能效率更高。用户面对不同实验环境可自己选择使用路径和方式,对暂未在教材中体现具体要求的特殊实验的支持更加有力。最后,通用软件与学生走出校门后面对的具有生产力的软件相似程度更高,对其的教育和提高作用更为直接。

多年以后,当DIS的用户不再满足于按部就班地使用专用软件完成教学过程,而是期望在实验创新方面独树一帜的时候,他们赫然发现通用软件已经在他们的计算机里默默地趴了许多个年头。转而使用通用软件的用户们收获了设计实验的自由,收获了深入分析实验数据,将数学与物理紧密连接的乐趣。

以“力的相互作用”为例,传统实验中提供的实验器材是两个弹簧测力计,让学生对拉一下,能观察到弹簧测力计上的示数相同或相近即可。而DIS利用两个力传感器对拉,实时显示、记录两力的大小、方向及变化过程,拉力和压力可瞬间切换。即使在实验者处于活动状态下,亦能够完成实验。其他,如“超重失重”“最大静摩擦力实验”“冲量实验”“微弱磁通量变化时的感生电流”“通电螺线管内的磁场研究”等,借助中学传统实验装置很难做出的实验,也有了令人满意的解决方案,从而对迫切要求填补实验空白、提高实验教学质量的广大一线教师们形成了强大的吸引力。因此,越来越强多的教师开始倾向于使用DIS来对物理实验进行升级和改造。(www.xing528.com)

关于DIS与学生的可持续发展

文中已述:上海二期课改引入DIS的着眼点,是学生的可持续发展。但是,从2002上海开始DIS的应用试点至今,我们一直期望但始终没有等来一个学生利用DIS进行自主学习、自主探究的浪潮……DIS,到目前为止还只是实验室中的装备,还只是学业水平考试的内容,还只是与高考相关的那几个分值。一句话,DIS虽然发展了,但DIS的应用却没有跟上,DIS的教学贡献也没有跟上。所以,当年我们关于“DIS的研发和推广更多落实在技术之外和技术之上”的判断,显然是颇有预见性的。

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