数字化信息系统(DIS)

一.教学任务分析数字化信息系统（DIS）应用传感器和数据采集器自动获取和输入实验数据，通过计算机的快速处理得到实验的结果，提高了教学效率，使学生可以有更多的时间用于自主探究活动，改变传统的教学模式。

学习本节内容所需准备的知识和技能主要有：（1）匀速直线运动物体的图像描述；（2）位移、速度的概念；（3）长度的测量。

通过实例（利用传统测量工具测量长度）的测量和讨论，感受引入DIS的优点。

结合“练习使用DIS”实验，了解DIS的构成和使用方法，并练习测定位移传感器的测量范围，归纳得出测量的三个组成部分。

通过“用DIS测量运动物体的位移和速度”实验，初步学会用图像描述和研究物体的运动规律，进一步理解s-t图像和v-t图像的物理意义。

二．教学目标1．知识与技能（1）知道物理测量的三个组成部分。

（2）知道DIS的含义、构成和使用方法。

（3）初步学会组装DIS，用DIS获取实验数据、处理数据和得出实验图像。

（4）进一步理解匀速直线运动物体的s－t图像和v－t图像的物理意义。

2．过程与方法（1）通过对DIS实验数据的采集、列表、作图、拟合和转换等环节的处理过程，感受研究物理规律的科学方法和基本过程。

（2）通过对传统仪器与DIS测量物理量过程的类比研究，认识物理实验的一般过程和方法。

（3）通过应用DIS对几种直线运动情况的实验研究，感受图像法是分析和研究物理问题的有效方法之一。

3．情感、态度与价值观（1）通过对传统实验仪器与DIS传感器测量物理量过程的对比，体验数字化、信息化技术带来的革命性的变化，提高学习兴趣和探究欲望。

（2）通过应用DIS对物体运动情况的实验研究，感悟物质运动的多样性与复杂性，建立团结协作的意识，养成实事求是的科学态度。

三、教学重点和难点重点：熟悉DIS的构成和使用方法。

难点：用DIS测量匀速直线运动物体的位移和速度。

四、教学资源1、学生实验器材：米尺，三角尺（或直尺），皮尺（或卷尺），计算器；DIS（位移传感器，数据采集器、计算机等）及配套的力学轨道，小车。

将 DIS 数字化信息系统引入《欧姆定律》的教学摘要：DIS实验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，从而表现出了强大的教育功能。

本文以《欧姆定律》一课为例，主要给出利用DIS数字化信息系统拓展实验教学的设计。

关键词：DIS 实验教学DIS（Digital Information System）实验技术，又称“数字化信息系统”，是由“传感器、数据采集器、实验软件包、计算机”构成的新型实验系统。

它可以方便、迅速地采集现实生活或实验中各类物理量信息，并通过计算机接口技术，将采集到的各类物理信息传输给计算机进行多元化的分析处理。

DIS实验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，从而表现出了强大的教育功能。

笔者利用DIS数字化信息系统拓展《欧姆定律》一节课的实验，取得了良好教学效果。

1.引入DIS的原因就本节《欧姆定律》而言，传统的实验方法一般分为两种情况：一是由教师在课前连接好实验电路，在课上只是简单的演示为主的实验方法。

这一方法虽操作简单，但由于演示实验可见度不高，学生动手操作能力不强，从而不能充分调动学生的积极性，没有充分体现学生的主体地位。

第一种实验方法存在着一些不可避免的缺点，且应教育改革和学生发展的需求，第二种方法便应运而生。

这一方法主要以教师引导，学生明晰实验原理、实验方法，亲自选择实验器材、连接实验电路、收集实验数据、得出实验结论的较为开放、灵活的探究式的实验方法。

这一实验方法充分发挥了物理实验的教育功能，引导学生进行实验设计，而非包办学生的探究活动，用自主探究实验激发了学生的知识冲突，更有利于学生的发展。

但笔者认为这一实验方法也存在着：如何在现有课时有限的情况下，实施科学探究教学及实验数据误差较大等问题。

而DIS数字化信息系统的引入除可以准确地描述物理量之间的定量关系，充分体现现代技术准确性高的特点，还有效的提高了物理实验效果和课堂教学效率，将传统实验方法大为优化。

数字室化分
数字化室分（Digital Indoor Solution，简称DIS）是一种实现室内信号覆盖
的方法，它利用分布式天线系统来改善室内信号的覆盖质量和稳定性。

数字化室分技术通过将基站信号分布到室内各个角落，使得用户在室内接收到的信号更加稳定，提高了网络覆盖率和数据传输速率。

数字化室分技术的实现需要使用到分布式天线系统，该系统由多个天线节点组成，每个天线节点都连接到一个信号处理单元。

信号处理单元将接收到的基站信号进行处理和放大，然后通过天线路由到各个覆盖区域。

通过这种方式，数字化室分技术可以实现信号的均匀分布，避免了传统室内覆盖方式中信号盲区的出现。

数字化室分技术的优点包括：
1. 改善信号覆盖质量：数字化室分技术通过分布式天线系统实现了信号的均匀分布，避免了信号盲区的出现，提高了网络覆盖率和信号质量。

2. 提高数据传输速率：数字化室分技术能够提供更高的数据传输速率，满足用户在室内高速上网的需求。

3. 降低干扰：数字化室分技术通过信号处理单元对信号进行控制和处理，降低了不同覆盖区域之间的干扰，提高了网络的稳定性。

4. 可扩展性强：数字化室分技术具有良好的可扩展性，可以方便地增加天线节点和信号处理单元，以适应未来网络容量的增长。

然而，数字化室分技术也存在一些挑战和限制。

首先，数字化室分技术的实现需要使用到大量的天线节点和信号处理单元，这会增加建设和维护成本。

其次，数字化室分技术的实施需要考虑到不同覆盖区域之间的信号干扰和传输损耗等问题，这需要仔细规划和优化。

最后，数字化室分技术的效果受到建筑物结构和材料的影响，需要根据实际情况进行评估和调整。

DIS数字化系统在高中化学实验创新设计中的应用化学是一门以实验为基础的学科。

强化时代特色、改进实验手段、提升实验效果、拓展实验范围、培养创新思维，是新课改对实验教学的要求。

笔者将DIS 数字化实验系统引入了中学化学实验中，在化学教学过程中使用先进的传感技术，利用其以曲线、刻度计等多种形式直观地显示实验数据的特点，培养学生的观察、数据分析和处理、理性思维能力以及实事求是、严肃认真的科学态度，从而全面提高学生的科学素养。

一、DIS数字化实验系统简介DIS数字化实验系统含：传感器—数据采集器—计算机—应用软件（如图1所示）。

感是将物理量转化成电信号，传是将电信号传递到数据采集器装置和计算机平台，所以传感器能将实验现象高精度、高速度（实时）、高密度（全程记录）地展现，计算机和传感器的介入可更快更准确地连续监测和采集实验数据，从而节省了教学时间，使师生将精力投入到更有创造性的方面。

二、应用DIS数字化系统的实验创新教学实例1.酸碱中和滴定—用标准盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠（甲基橙作指示剂）传统实验教法及效果传统实验采用通过指示剂的变色来确定测定终点。

在用标准盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠（甲基橙作指示剂）的教学中，难点是如何解释清楚学生的疑问：盐酸与氢氧化钠恰好反应时pH等于7，而甲基橙变色时pH为4.4，即酸碱指示剂的变色点不是反应终点，误差有多少？中和滴定实验科学吗？为了解决上述问题，笔者曾尝试了以下几种方法。

方法1：学生阅读教材上的滴定曲线，观察分析方法2：编制表1中的数据，让学生计算混合液的pH并绘出图像（即纸上做实验）。

在25 mL未知浓度的氢氧化钠溶液中滴加浓度为0.100 0 mol/L 的盐酸溶液，测得数据见表1。

方法1和方法2中学生并未动手实验，对结果将信将疑，教学效果差。

于是，笔者又采用了方法3：用传统方法绘制酸碱中和滴定曲线—读出消耗滴定液的体积，同时利用pH计测量溶液的pH，利用坐标纸描点（或利用计算机）作图。

上海市中国中学物理组高一（）班姓名：学号：日期：2014年月日五、现代实验技术——数字化信息系统（DIS）用DIS测定位移和速度【知识与方法】任何测量都有三个组成部分：被测对象；探测器；记录、处理器和显示器1．DIS 实验系统⑴计算机辅助实验系统是一种将__________、___________、_________组合起来，共同完成对物理量测量的装置。

答案：传感器，数据采集器，计算机⑵DIS分别是英文Digital Information System 三个词的缩写，是我们对数字化信息系统的简称，它是运用现代信息技术进行学习的一种手段。

⑶测量系统框图：研究对象 ---- 传感器→数据采集器→计算机2．用DIS测定位移和速度：⑴实验目的：研究变速直线运动的_____图并从中求物体的______和______。

答案：s-t，位移，速度⑵实验器材：小车、1m长的轨道、_______答案：DIS（位移传感器等）。

⑶实验步骤：①将位移传感器的_______固定在小车上，_______固定在轨道的右端，将_______与数据采集器、计算机连接好。

答案：发射器，接收器，接收器②开启电源，点击“用DIS测定位移和速度”。

③点击“开始记录”，放开小车使其运动，计算机表格内出现取样点数据，s-t图中出现对应的数据点，点击“数据点连线”，得到s-t图。

④点击“选择区域”，将某段曲线选定为研究区域，下方速度窗口就出现该段运动的平均速度值。

注意事项：发射器固定在_____上，接收器固定在轨道的_____端。

答案：小车，右3．用DIS测定瞬时速度测定物体运动的瞬时速度可以用_______传感器，它是根据________和_______，测量出在较短时间内的_______，因为挡光片较_____，所以就看成是________了。

答案：光电门，挡光时间，挡光片宽度，平均速度，窄，瞬时速度。

课本参考：必修P25-P32【精讲与精练】例1．DIS实验系统是__________的简称，由__________、__________、_________组成，用____________可以测量距离。