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[摘要]结合DIS在中学理科实验中的实践应用，归纳总结了DIS在中学理科实验中的四种功能，即过程直观化、探究深度化、操作简易化和应用创新化，为中学理科实验研究给出新的实验方法与方向的参考，同时也扩展了DIS在中学理科实验中的功能。
[关键词]DIS中学理科实验功能
[中图分类号]G633.98[文献标识码]A[文章编号]16746058
（2016）290098
DIS是数字化信息系统 （Digital Information System）的简称，它是指信息通过传感器获得，经过数据采集器的采集，由计算机的软件包对信息进行数据和图形处理，从而实现了实验教学和信息技术的整合。该系统的使用，支持了信息技术与实验教学的整合，特别提高了中学理科实验的信息化水平，克服了传统中学理科实验仪器的诸多弊端。
可以说，DIS在实验中的应用是一次针对传统实验教学的革命性发展，将传统的实验教学带入了一个全新的信息化时代。而笔者近两年在对DIS在物理、化学等理科实验中的实践与应用的研究中，感受到DIS在中学理科实验中有如下几种强大的功能。
一、过程直观化
DIS 是通过传感器获取实验信息后再送由电脑处理的。通过近几年开发，许多物理量，如O2浓度、温度、距离、压强、电压、位移、电流、CO2、化学 pH 值等，都可以找到相应的仪器进行测量。
中学理化实验特点是现象明显，反应迅速。在理化实验中很多“瞬时”的反应过程，以及来不及观察但又需要解释的，我们利用DIS就可以更准确、更快速地进行可持续的监测和实验数据的采集，并将实验数据记录下来，从而客观、真实地将实验过程展现，使得实验过程更加直观化。通过直观的数据、视频、图像、表格等来表示反应的过程，能让学生理解较为抽象的实验数据，观察到平时用肉眼不易观察到的现象，同时使不明显、难以观察且变化速度太快的實验过程和实验现象，得以“定格”保留下来，让学生更加直观地看到实验过程，理解实验结果。
例如，在讲解“中和滴定的滴定突变”时，笔者完全不担心在滴定过程中会错过这个理解，因为只要随意地将两种酸碱进行混合，图像（如图1）都会突变曲线。这样，学生们也不会觉得太过抽象。在教学中发现，这种直观的数据学生很容易接受，也很有说服力。
在测定物理中静止物体间的作用力与反作用力时，如果使用DIS，就可以得到图2的图形，生动、形象、直观
地反映出了一对力的关系。
二、 探究深度化
随着DIS新开发的多种传感器的应用，许多定性的实验也可以较好地进行定量分析了，许多原来不好做或不能做的实验都可以很好地展现其实验过程，测出来的数据也更加真实、准确。DIS通过扫描记录了许多“瞬时”的过程，提高学生对过程的探究欲望，大大拓宽学生探究问题的范围和深度。这种探究的深度化，不仅仅只是加深学生对学科知识的巩固和理解，其重要意义更在于可以通过科学研究方法的掌握，培养学生的科学思维。
例如，在原电池实验中，我们在讲解条件时，常利用更换电极、溶液等相互组合判断原电池的形成条件和正负极。利用DIS极大地方便了实验，也方便学生进行交叉分类探究活动。在实验的检测中，测得锌铜原电池的电压比铝铜原电池的电压高，学生继续思考其形成的原因，从而把原电池中电极选择的问题继续深化研究。
又如，在探究甲烷与氯气反应的类型以及反应原理时，由于氯气的存在，所以对实验表观的探究有一定的分歧。而如果采用DIS，则可以通过测定反应前和反应后溶液的pH值的变化情况确定有HCl生成，从而判断该反应为取代反应。甚至可以较容易地通过测定几组不同光照条件下甲烷与氯气反应后溶液的pH值，来研究光照的强度的不同对甲烷发生取代反应的影响情况。
DIS的引入对探究问题的深度提出了更高、更有意义、更有方向性的挑战。它不仅丰富了探究方案的选择，而且进一步拓宽了探究问题的广度和深度，使实验的预测与假说更具有方向性和指导性。
三、 操作简易化
物理、化学实验条件往往受外界条件影响比较大，常常存在实验操作步骤繁多，实验数据准确性较低等问题。而DIS 的使用，大大简化了许多定量实验的操作步骤，提高了实验数据的精准性。
例如，化学实验中讨论酸碱中和滴定过程、弱电解质溶液浓度对其导电能力的影响以及弱电解质的电离平衡常数的测定等都可以通过 DIS 进行精确分析。这些实验装置很简单、操作很简便，效果很明显。
又如，在探究催化剂对过氧化氢分解影响时，一般是通过测定单位时间内生成氧气的体积来计算的，但在极短的时间内测得的数据往往误差很大。而利用 DIS 可对实验进行直接测量，其测量
出的数据更准确，符合演示实验的要求（如图3）。在研究氧化铜、氧化铁等作过氧化氢分解的催化剂实验时，也只需将二氧化锰换成所需要的催化剂，在实验方案与实验装置基本不变的情况下，就可以简单而又快速地测出所收集到的过氧化氢分解的氧气的含量（如图4）。
这种由计算机和传感器介入的数据采集方式，能快速而又准确地得到实验数据。利用计算机强大的数据处理能力，既减少了学生机械而又繁琐的数据处理过程，又节省了教师宝贵的教学时间，使得教师在教学中有更多的时间用于对实验过程和实验结果进行讨论，提高了实验教学的效率。
四、应用创新化
采用先进的 DIS 进行探究实验，符合新课程背景下“实验要面向现代化”的要求，对帮助学生了解现代实验技术，运用现代实验技术起到积极的作用。在实验中引入DIS ，其创新性体现在信息技术与传统实验的整合与创新。根据这种整合方式的多样性，就可以设计出全新的探究装置以及探究方案。
借助于DIS 多类型的信息传感器、多通道的数据采集器、多样化的自主操控平台、强大的函数图像处理功能等主要技术特征，我们可以对之实验现象进行多视角的深入分析与研究和多角度的感知。在复杂实验中，多种传感器的组合使用，不是功能单一的
[关键词]DIS中学理科实验功能
[中图分类号]G633.98[文献标识码]A[文章编号]16746058
（2016）290098
DIS是数字化信息系统 （Digital Information System）的简称，它是指信息通过传感器获得，经过数据采集器的采集，由计算机的软件包对信息进行数据和图形处理，从而实现了实验教学和信息技术的整合。该系统的使用，支持了信息技术与实验教学的整合，特别提高了中学理科实验的信息化水平，克服了传统中学理科实验仪器的诸多弊端。
可以说，DIS在实验中的应用是一次针对传统实验教学的革命性发展，将传统的实验教学带入了一个全新的信息化时代。而笔者近两年在对DIS在物理、化学等理科实验中的实践与应用的研究中，感受到DIS在中学理科实验中有如下几种强大的功能。
一、过程直观化
DIS 是通过传感器获取实验信息后再送由电脑处理的。通过近几年开发，许多物理量，如O2浓度、温度、距离、压强、电压、位移、电流、CO2、化学 pH 值等，都可以找到相应的仪器进行测量。
中学理化实验特点是现象明显，反应迅速。在理化实验中很多“瞬时”的反应过程，以及来不及观察但又需要解释的，我们利用DIS就可以更准确、更快速地进行可持续的监测和实验数据的采集，并将实验数据记录下来，从而客观、真实地将实验过程展现，使得实验过程更加直观化。通过直观的数据、视频、图像、表格等来表示反应的过程，能让学生理解较为抽象的实验数据，观察到平时用肉眼不易观察到的现象，同时使不明显、难以观察且变化速度太快的實验过程和实验现象，得以“定格”保留下来，让学生更加直观地看到实验过程，理解实验结果。
例如，在讲解“中和滴定的滴定突变”时，笔者完全不担心在滴定过程中会错过这个理解，因为只要随意地将两种酸碱进行混合，图像（如图1）都会突变曲线。这样，学生们也不会觉得太过抽象。在教学中发现，这种直观的数据学生很容易接受，也很有说服力。
在测定物理中静止物体间的作用力与反作用力时，如果使用DIS，就可以得到图2的图形，生动、形象、直观
地反映出了一对力的关系。
二、 探究深度化
随着DIS新开发的多种传感器的应用，许多定性的实验也可以较好地进行定量分析了，许多原来不好做或不能做的实验都可以很好地展现其实验过程，测出来的数据也更加真实、准确。DIS通过扫描记录了许多“瞬时”的过程，提高学生对过程的探究欲望，大大拓宽学生探究问题的范围和深度。这种探究的深度化，不仅仅只是加深学生对学科知识的巩固和理解，其重要意义更在于可以通过科学研究方法的掌握，培养学生的科学思维。
例如，在原电池实验中，我们在讲解条件时，常利用更换电极、溶液等相互组合判断原电池的形成条件和正负极。利用DIS极大地方便了实验，也方便学生进行交叉分类探究活动。在实验的检测中，测得锌铜原电池的电压比铝铜原电池的电压高，学生继续思考其形成的原因，从而把原电池中电极选择的问题继续深化研究。
又如，在探究甲烷与氯气反应的类型以及反应原理时，由于氯气的存在，所以对实验表观的探究有一定的分歧。而如果采用DIS，则可以通过测定反应前和反应后溶液的pH值的变化情况确定有HCl生成，从而判断该反应为取代反应。甚至可以较容易地通过测定几组不同光照条件下甲烷与氯气反应后溶液的pH值，来研究光照的强度的不同对甲烷发生取代反应的影响情况。
DIS的引入对探究问题的深度提出了更高、更有意义、更有方向性的挑战。它不仅丰富了探究方案的选择，而且进一步拓宽了探究问题的广度和深度，使实验的预测与假说更具有方向性和指导性。
三、 操作简易化
物理、化学实验条件往往受外界条件影响比较大，常常存在实验操作步骤繁多，实验数据准确性较低等问题。而DIS 的使用，大大简化了许多定量实验的操作步骤，提高了实验数据的精准性。
例如，化学实验中讨论酸碱中和滴定过程、弱电解质溶液浓度对其导电能力的影响以及弱电解质的电离平衡常数的测定等都可以通过 DIS 进行精确分析。这些实验装置很简单、操作很简便，效果很明显。
又如，在探究催化剂对过氧化氢分解影响时，一般是通过测定单位时间内生成氧气的体积来计算的，但在极短的时间内测得的数据往往误差很大。而利用 DIS 可对实验进行直接测量，其测量
出的数据更准确，符合演示实验的要求（如图3）。在研究氧化铜、氧化铁等作过氧化氢分解的催化剂实验时，也只需将二氧化锰换成所需要的催化剂，在实验方案与实验装置基本不变的情况下，就可以简单而又快速地测出所收集到的过氧化氢分解的氧气的含量（如图4）。
这种由计算机和传感器介入的数据采集方式，能快速而又准确地得到实验数据。利用计算机强大的数据处理能力，既减少了学生机械而又繁琐的数据处理过程，又节省了教师宝贵的教学时间，使得教师在教学中有更多的时间用于对实验过程和实验结果进行讨论，提高了实验教学的效率。
四、应用创新化
采用先进的 DIS 进行探究实验，符合新课程背景下“实验要面向现代化”的要求，对帮助学生了解现代实验技术，运用现代实验技术起到积极的作用。在实验中引入DIS ，其创新性体现在信息技术与传统实验的整合与创新。根据这种整合方式的多样性，就可以设计出全新的探究装置以及探究方案。
借助于DIS 多类型的信息传感器、多通道的数据采集器、多样化的自主操控平台、强大的函数图像处理功能等主要技术特征，我们可以对之实验现象进行多视角的深入分析与研究和多角度的感知。在复杂实验中，多种传感器的组合使用，不是功能单一的