DIS，上海创造——数字化实验系统研发纪实_冯容士李鼎著_9787544488372

2014年，由冯容士领衔主持开发的数字化信息系统（DIS）项目荣获*教学成果（基础教育）一等奖，成为该奖项中*一个因为教育装备革新推动教学发展，并且在全国范围内取得广泛应用的项目。DIS成功的密码何在？本书将告诉你其中的秘诀。笔者长期从事物理实验创造活动，他把自己总结出的物理实验创造技法融入到DIS项目的研发工作中，取得了不菲的成就，并将物理实验创造技法进一步提升到更加强大的DIS创造技法。书中通过深刻的案例剖析和精彩的点评今解展现了DIS发展的整个过程：既有初创阶段的艰难起步，也有发展壮大阶段的再攀高峰。相信本书内容，对于开展物理实验教学和创造性思维培养都具有一定的参考价值。

序一

初识冯容士老师，源于20 世纪70 年代《中学科技》杂志上的系列文章，文中介绍了如何用九寸显像管制作大屏幕教学示波器。要知道那个年代，示波器在中学还属于稀缺的高档仪器。冯容士老师反复钻研，经历数个寒暑，改善了示波器荧光屏过小导致演示效果差的弱点。我也是物理老师，对电子技术很有兴趣，也喜欢动手，所以一下子就被这些文章吸引住了。我觉得，冯容士老师对示波器的改进不仅专业性强，技术要求高，而且对当时的物理教学非常有价值。后经进一步了解得知，冯老师和我还是校友，我们都毕业于上海师范大学物理系。大学生时代，冯老师就是物理系航模实验室的骨干，难怪他车、铣、刨、磨、钻样样精通，是上海动手能力最突出的物理教师之一。后来，我到市教育局（市教委前身）工作，分管基础教育师资队伍建设、科研等工作，与冯老师接触的机会就更多了。我了解到这位校友，注意发挥他的专长，对中学物理教学，特别是物理实验教学起了很大的作用。

冯老师五十多年如一日地热衷于物理实验仪器的研究与改造，他利用一切机会收集有关资料。在那个资源和信息匮乏的年代，他搜集了诸如我国最早的物理实验书《形性学要》、日本的《物理大全》等各种有关物理实验教学、物理实验仪器的著作。每发现一本，他都如获至宝，资料堆满了他的居所。冯老师从有利于学生学习的角度设计了很多新实验，改进了很多传统实验，还设计制作了很多物理教具。令我印象特别深刻的是，冯老师与他团队制作的教具就像正式生产的产品。回忆我自己，就是因为在高中时有幸遇到了一位擅长实验的物理老师，自此便爱上物理。所以，我深知物理实验对老师教与学生学的重要性。我由衷地钦佩冯老师的求索精神和动手能力。

多年来，冯老师还把他的经验和创作汇编成书，如《中学物理实验汇编》《物理实验创造技法和实验研究》《一物多用做物理实验》《实验制作思考》等。这些著作不仅对实验方法、实验装置的改进做了详细的剖析，还揭示了对物理实验和仪器进行研究和创造的思维过程，这实在是难得的，书籍出版时我曾专门撰文进行推荐。冯老师还是一位优秀的管理者，曾担任风华中学的校长。他看上去不强势，说话温文尔雅、娓娓道来。包容大气、润物细无声，就是他的管理风格，让每一位接触过他的老师都心悦诚服，风华中学的办学水平也就在这个过程中不断提高。

20世纪90年代，上海市中小学开始全面推广教育信息技术。当时的物理

课，师生们接触的依然是弹簧测力计、天平、各种电表等相对传统、经典的实验仪器。从物理教学的角度看，恒定不变或变化缓慢的物理量，比较容易观察和测量；而变化比较快的，涉及空间尺度很小的就难以观察和测量了，那些传统的仪器对此基本上是无能为力，如变速运动中即时速度和加速度的测量就是一个典型的例子。冯老师说，他要做用传统实验手段做不了、做不好的实验。这就萌发了应用数学技术和传感器开发新一代实验系统（即DIS系统）的想法。在二期课改的推动和市教研室、闸北区（现静安区）教育局的支持下，2002 年在风华中学成立了上海市中小学数字化实验系统（DIS）研发中心，冯容士老师担任研发中心主任。研发中心实现了产、学、研一体化，从产品设计到成品生产周期比一般企业要短得多。研发的产品果然不负众望，首先得到了物理教材编写组的全面肯定，同时也获得了一线教师的普遍认同，而且很快就从上海走向了全国。实验的革新让学生和教师成为最大的受益者。在这个新平台上，他们对物理现象的认识更形象、更生动、更直观，对物理规律的提炼更信服，对物理学习的兴趣更浓厚。在开发DIS 的过程中，不仅有系列的产品走向全国各地，同时还带出了一支专业队伍。山东远大朗威教育科技股份有限公司总经理、上海市中小学数字化实验系统研发中心副主任李鼎，就是一个典型代表，他说冯容士是师傅，更是改变了他人生轨迹的人。他弃文从理，从一名文科本科生成长为一名理科博士生，其勇气和能力就是来源于冯老师的影响。

如今，冯容士老师已经年近八旬，但他还是每天都出现在研发中心的实验室里。每一次讨论，冯老师都会从学生学习的角度提出一些出人意料的新点子。他与他的团队一起，不断求新，不断创新。他们的作品不仅好用，而且很有美感，这是精心设计、精致工艺、不断打磨、力求完美的结果。今年，研发中心又捧回了世界教具联合会颁发的创新产品奖。冯容士老师不愧是上海教育界的第一创客，在创客的名称还未出现时已是，到今天更是。最近在讨论工作时，我曾向他提出，希望他考虑如何培养学生创客。对此，他已有积极的回应。

冯老师退而不肯休，仍在关心和投入到他最钟爱的物理教育事业，我衷心地祝愿冯容士老师健康长寿，为物理教育贡献更多的智慧和能量。

张民生

2018 年11 月15 日

序二

实验是物理的基础，是物理研究的基本方法。物理实验形象真实、生动有趣，能为学生形成物理概念创设情景，为探索物理规律提供有效方法。百闻不如一见，百看不如一做，学生在体验、实践中感悟现象、形成概念，提出假设、形成解释，发现问题、寻找规律。物理学习过程最有价值的就是不断经历实验活动，形成科学思维和探究能力，养成求真求实、质疑批判、缜密思考的理性精神和一丝不苟、认真负责、精益求精的责任担当。为此，长期以来，不少教师致力于改进实验装置、开发实验功能的研究，努力将物理实验教学更好地融于物理教学之中，并对此倾注了心血，作出了贡献。我的指导教师冯容士，就是其中的一位佼佼者。

冯老师从踏上物理教学的讲台起，就已立志为改变我国物理实验教学的落后面貌而孜孜以求。那时，他就认为：实验是物理教学最权威的语言，深奥复杂的物理知识，借助实验就会变得具体简明；抽象枯燥的文字内容，通

过实验就会变得形象生动。为此，冯老师翻阅了大量的书刊，做了几大包的卡片，摘录和整理了数百万字的笔记，并加以分门归类，从资料积累入手，通过学习前人的经验，开始了他的实验研究。至今，在冯老师的一寸书屋中，仍整齐地排列着各种书刊，保存着由他整理的珍贵资料。

20 世纪70 年代初，冯老师针对原教学示波器中存在的线路复杂、构造笨重、价格昂贵、可见度低等缺点，从改革教学示波器入手，全面改革中学物理实验教学。他受到电视机的启发，设想用电视机显像管来代替电子示波管，用晶体管代替电子管。为此，他刻苦钻研脉冲技术、开关电路技术等专门理论，独立思考、反复试验，经历了多次失败后，终于设计成功了一套具有结构简单、重量轻、屏幕大、亮度高、性能稳定、成本低的教学示波器，并在全国的城乡中学得到推广。此外，冯老师还因陋就简，利用这个示波器，设计了17项电磁学实验装置，20多项电子技术、声学、力学实验装置，并撰写了近30 万字的专著《教学示波器》。此专著发表后，其内容的先进性和制作的可行性得到有关专家的充分肯定，也备受广大中学物理教师的欢迎，对当时上海市乃至全国的实验教学改革起了积极的推动作用。

在此后的十多年中，冯老师又先后改进和创造了100多项物理实验仪器设备，其中全电路欧姆定律演示装置、斜抛平抛实验器、多功能测力器、微小压强计等10多个项目，均达到了国内先进水平。在这期间，冯老师还结合自己的实践经验和研究成果，编写了《中学物理实验汇编（力学）》、《中学物理教师手册》[ 第四编（中）]、《自然王国》（第四、五册）等书，并得到了著名物理学家王竹溪教授的高度赞扬。

80年代初，冯老师对实验教学的作用和功能进行系统研究。他提出要在物理教学中手中有物、授之有趣、言之有理地开展课堂教学活动。

90年代，他从实验的创造功能和教育功能的角度，对实验的设计、安排和组织进行系统研究，以提高中学物理实验教学的质量。在总结多年教学经验的基础上，冯老师编写了《一物多用做物理实验》和《制作实验思考》两本学生课外用书，对如何发挥实验教学的创造功能和教育功能作了积极有效的尝试。

冯老师还致力于创造学的研究，并将创造学基本理论和方法引入中学物理实验教学之中，潜心研究并编写了《物理实验创造技法和实验研究》一书，开拓了中学物理实验教学研究的新领域。技法研究得到了市教委领导充分重视，市教委原副主任张民生先生指定技法作为上海市物理教学研究的特色之一，向中央电视台教育频道推荐，并通过卫星向全国播放。技法的广泛传播引起中学物理界的重视和赞扬，有位读者这样写道：拜读冯老师的近作，我感到，我们可以获得多个科学思维学、创造学、实验学乃至教师学层面上的教益与启示。这确实从一定的角度，对冯老师的研究作了概括。

2002 年2月至今，冯老师一直致力于DIS实验的研发与应用，艰苦的实践结出了丰硕的成果。DIS实验已覆盖了中学物理中的力、热、声、光、电、磁、原子物理等各领域。DIS，自研发成功后经历了多次升级，从2002年的3.0版升级到了目前的8.0 版。DIS培养了学生在数字化学习环境下自主学习、自主探究的能力，实现了物理课程与信息技术的整合。如今，DIS已成为上海二期课改的一个品牌。

我与冯老师相识已经30多年了，在不同的年代、场合，有幸聆听他对中学物理实验教学的精辟见解，欣赏他的精湛作品，领悟其中的奇思妙想，也从中感受到他对中学物理实验教学的酷爱和追求。

《DIS，上海创造数字化实验系统研发纪实》是一本有关DIS的研发与应用的书。它概述了DIS实验的研究过程及成果，描述了DIS实验一边研发、

一边实践、一边总结的创业过程，阐述了DIS在实践中前行、在探索中发展的轨迹，讲述了DIS创造技法。希望能给读者以启迪。

感谢冯老师为上海市物理实验教学所作的贡献，他的研究成果必将推动物理教学改革向更高的层次发展。如他所说：研究的成果固然重要，但产生成果的研究过程更为迷人，更能让人振奋。

衷心祝愿冯老师能创造出更辉煌的明天。

徐淀芳

2018 年11 月17 日

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