在电磁学实验教学过程中，一些物理现象持续时间很短，可以说稍纵即逝，比如自感现象、电容充放电等，均属于这类“暂态信号”。基于传统仪器，物理现象的表现不过是小灯泡的瞬间亮灭或电流表/电压表指针的快速摆动，学生的感观捕捉不到仪器的瞬间变化，思维来不及跟随，实验效果受到影响。因此，怎样捕捉暂态信号，并且将其展示在学生面前，一直令教师们很伤脑筋。
DIS具备实时图线功能，可以记录物理信号变化的全过程。由于采集频率很高，所采集到的每个数据点之间的间隔很小，因而可以保证实时绘出的图线能够反映物理信号变化过程中的每一个细节。再加上图线存储、回放和放大观察功能，就相当于给教师们提供了一台高灵敏存储示波器，对于解决电磁学实验中暂态现象的观察和记录提供了一种很好的方案。
电容充放电就是一个典型的暂态现象实验。传统条件下，使用小灯泡或电流表来观察电容充放电现象，实验的电路原理如图2—5—16（a）、（b）所示。
其中，图（a）方案使用小灯泡看似简单，实际却包含很多要点：电源的电动势、电容容量及灯泡的电阻必须搭配适当，电源的内阻必须很小，否则不能保证小灯泡随着电容的充电、放电呈现足够的亮度，而且容易造成灯泡烧坏。图（b）方案使用电流计相对较好，能够在观察到电流变化的同时显示出电流的方向。但两种传统实验方法的共同缺陷是，无法展示电容充放电引起的电流变化的全过程。虽然可借助示波器，但根据笔者的经验，该实验对示波器的参数和使用操作的要求也很高：要求示波器扫描时间1～3s，还需具备触发及存储功能；充电时要将示波器触发置于“内+”，而放电时则置于“内—”；另需保证“y”的增益要很大，否则无法形成触发。鉴于上述情况，电容充放电实验一直存在实验手段的“瓶颈”。
图2—5—16 电容充放电实验电原理图
超越感官、突破局限，从捕捉暂态现象开始：
DIS诞生之初，就受到了不少教学专家的质疑：引入DIS让学生失去了观察现象的机会，还谈什么过程、方法？现在看来，这些老师那时肯定是没弄明白DIS与传统实验并非取代的关系，而是整合与互补的关系。而且，他们肯定也没有认识到：使用传统实验方法，学生就能够很好地观察现象吗？比如说物理实验中的暂态现象，如果没有DIS设备，谁能够看得清楚呢？其实与动物相比，人类的某些感知能力是较为低下的。对暂态现象的捕捉能力低，就是人类自身感官局限之一。而DIS只不过与望远镜、显微镜、电流表等仪器设备一样，是服务于人的认知和学习过程的工具。这些老师们彼时对DIS的质疑，更多的还是来自与新生事物保持距离的习惯。好在，当DIS充分展示了其超越人类感官的教学功能之后，这些质疑之声也就渐渐消失了。
而采用图2—5—16（c）方案，即使用DIS电流（或电压）传感器进行电容充放电实验（图2—5—17，配套选用朗威®EXB系列电学实验板），首先可以选择“示波显示”方式相对容易地描绘出反映充放电过程中电流/电压随时间变化的图线[图2—5—18（a）]，让学生对该物理过程有一个基本了解。接下来，可使用DIS计算表格的“自动记录”功能，调节采集频率（数据点时间间隔），可获得充/放电过程中的电流/电压数据，进而通过“坐标绘图”描绘出实验数据对应的离散点[图2—5—18（b）]。教师引导学生对离散点的排列规律进行观察，并与实时绘出的充放电图线加以对比，一方面可以强化对充放电规律的认识，另一方面可以使学生理解图线背后的实验数据基础，掌握殊途同归的研究方法。有了图线和离散点图像，教师再将电容充电时电流/电压的变化规律总结为具有“指数特征”的图线，学生也就能够理解和接受了。
图2—5—17 使用朗威®EXB系列电学实验板进行电容充放电实验
图2—5—18 电容充放电实验数据及图线结果
相对于电容充放电实验，自感现象实验的“暂态”特征更突出，实验的难度更大，对观察和分析手段的要求更高。自感现象实验的关键，在于让学生对通电、断电之后，两个支电路（其中一个连接自感线圈）电流的变化情况产生区别（图2—5—19）。而产生区别的原因，则在于自感线圈对于电流的阻碍作用。笔者对此常用的比喻是：“就像稻田里的淤泥，下脚时不让你一下子踩到底，拔脚时又吸住你不放”。(www.xing528.com)
图2—5—19 使用DIS进行自感现象实验的电路原理图
传统与现代交相辉映—自感现象实验的教学设计：
传统的自感现象实验示教板，在缺乏信息技术的前DIS时代，已经将这个实验做到了极致。DIS问世之后，虽然成功捕捉到了电流的瞬间变化，但我们还是觉得缺了点什么。于是就有了本篇论文所记录的，交替使用自感现象实验示教板和DIS设备的教学设计。这一设计，既发挥了DIS捕捉暂态现象的技术特长，又保留了示教板小灯泡连续亮灭产生的感官刺激，可以最大限度地为相关的教学内容提供支持。这也从另一个侧面给出了传统与现代实验手段的应用策略：超越并非替代，整合而非排他。
以往的教学实践中，为让学生看到这种变化，一般采用在电路中串接小灯泡的方法。但由于决定小灯泡亮度的因素并非只有电流，加上人眼对亮度变化识别能力的差异，致使该实验方法的可靠性较差。再者，小灯泡仅能通过亮度变化显示电流的有无、强弱，且不具备指示自感电流方向的功能。因此，使用该方法，很难把实验做深、做透。
使用DIS进行自感现象实验时（图2—5—20，配套使用朗威®EXB系列电学实验板），可选用两只电流传感器，分别替代传统实验电路里的小灯泡或电流表。启动“坐标绘图”，定义两条图线—“I1—时间”与“I2—时间”。拨动开关，使电路通电、断电后，通过坐标缩放功能适当将记录的图线放大，即可得到两条清晰展示通电自感与断电自感现象全过程的图线（图2—5—21）。
图2—5—20 使用朗威®EXB系列电学实验板进行自感现象实验
图2—5—21 自感现象实验结果
教学实验课上，教师可以引导学生基于图2—5—21所示的组合图线对电流的变化过程进行分段研究，并按时间顺序对两条图线加以解读。通过对通电瞬间、通电后、断电瞬间和断电后四个阶段的观察、分析，不难得出结论：电感与电阻在电流增大或减小过程中对电流的阻碍作用不同。在电流稳定时，阻碍作用相同；在电流增大或减小（电流变化）时，电感对它的阻碍作用增大，主要体现在延长了电流变化的时间；断电时，存储在线圈里的电能随即释放，致使电流在电感与电阻形成的回路中流动，表现为通过电感的电流缓慢回落而电流方向瞬间反向。
此时，有经验的教师会再次启用传统的自感现象演示器，展示两只小灯泡的亮度变化，学生普遍对灯泡亮度变化这一表象背后的原因已经了然于胸。此举无疑将加深学生对图线所揭示的电流变化过程的理解。在2004年全国物理教学创新大赛的公开课上，北京十一学校秦建云老师就按照上述程序完成了自感现象的教学过程，并勇夺大赛一等奖第一名。
上述两个实验说明，在暂态现象的测量实验中引入DIS，可以捕捉并放大物理过程中的瞬间变化。而“看到”物理现象，正是学生理解和认识物理规律的第一步。这也不由得引人思考：如果仅仅凭借传统仪器，学生对物理规律的理解能有这么透彻吗？
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