基于ＤＩＳ的视频与数据采集同步教学课件的开发及应用:数据采集书课件
时间：2019-02-02 03:20:08 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：为了推进DIS实验技术的应用，笔者研发了基于DIS的视频与数据采集同步教学课件。并对其制作设想、实现方法等进行了阐述，对教学功能进行了挖掘。 关键词：DIS实验技术；数据采集；视频资料；课件
中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2008)4(S)-0053-3
1 制作设想�
随着新课程改革的推进，DIS实验系统在中学物理中的应用日益广泛，成为中学生进行科学探究的有效工具。但由于地区经济发展的不平衡，而DIS实验系统的成本较高，许多学校无法大批量的购买，大多数学校只是购买一两套，给教师讲公开课或者学生进行专题研究时使用，这样大大制约了数据采集器的应用，无法满足对广大学生教学的需要。�
为此笔者认为：教师如果能将用DIS实验系统做实验的过程以及实验数据、图象等以课件、网页或其他的形式展示给学生，也能在一定程度上加深学生对物理规律的理解能力，给学生较强的感性认识。在对广东省的物理教师进行调查时发现，92.5％的教师都很希望获得�DIS实验系统相关的实验资料，特别是一些视频资料。鉴于这些原因，我们提出了基于DIS�的视频与数据采集同步教学课件的设想，希望能够弥补此不足，减少数据采集器实验对真实情景的过分依赖性，扩展其教学功能。�
2 实现方法�
2.1 利用�Datastudio�实现实验视频与实验数据（图象）采集同步�
利用软件实现�DIS实验系统的视频与数据（图象）采集同步的技术最早出现在美国PASCO公司生产的DIS实验系统的配套软件Datastudio 1.90之中，它可以将DIS实验系统的实验视频与数据采集器采集下来的数据（图象）完美地结合起来，进行同步播放。实现方法为：��
在实验的过程中，利用摄像机或者带有录像功能的数码相机将实验的过程拍摄下来，请注意，拍摄的视频必须为.�mov或者.avi的格式。将视频导入计算机，并与保存的数据文件放在同一目录下。打开Datastudio软件中的活页簿��（workbook），�通过 和 按钮分别将视频和数据文件导入，并点击右键设置同步，最后可得到这样的效果：将导入的实验视频启动，即可发现实验视频和实验数据（图象）同步运动，并一一对应；将视频暂停在某一时刻，相应的数据（图象）也将在此时停止。如图2，截取了弹性球的运动视频运行过程中的两幅图，从中我们可以看出实验视频和图象的对应关系。�
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用�Datastudio�实现的实验视频与数据（图象）同步，其最大的局限性在于其播放无法脱离该软件，该软件的价位较高，购买此软件的学校很少。倘若能脱离此平台，插入课件或网页中，应用就更方便，也容易得到推广。基于这种想法，我们提出了利用�Flash�实现实验视频和数据（图象）采集同步的方法。�
2.2 利用�Flash�实现实验视频和数据（图象）采集同步�
这种方法是先利用屏幕动态捕捉软件�Camtasia Studio�获取真实数据视频，利用�flash�软件强大的脚本功能将获取的数据视频与摄像机拍摄的实验过程视频制作成实验视频和数据采集同步的课件。下面简单地介绍一下这种技术的实现方法。�
所需硬件：电脑，数据采集器，传感器，实验器材，摄像机（配支架）�
所需软件：数据采集器配套软件，�Camtasia Studio屏幕录像软件，Macromedia flash课件制作软件。��
其基本步骤如下：�
（1）设计和进行实验，并观察实验操作与采集的信号的对应情况；�
（2）准备好摄像机，对准实验场景，调节，让拍摄达到最佳效果；�
（3）打开屏幕录像软件�Camtasia Studio�，新建录制向导，选择录像区域，选定的录像区域为绿色边框；�
（4）在进行实验的同时，一方面用摄像机拍摄实验操作场景，另一方面用�Camtasia Studio�将正在动态变化的数据采集器信号捕捉下来，如变化的图线，变化的数据，保存为视频格式。可以多人操作，保证两者在时间上的一致性；�
（5）将摄像机里的实验场景录像进行剪辑导入到计算机中，并在�Flash�中实现实验场景录像和数据采集器数据（图象）录像的同步运行及控制。如图2，是已经制作好的“自感”视频与数据采集同步课件中截取的图，将两个电压传感器分别并联在两个灯炮两端，①、②两条曲线分别代表了上下两个灯泡两端电压随时间变化的图线。�
该课件包括以下功能：�
（1）同步播放、暂停，同步快进、快退，跳到开头，跳到结尾。分别采用�了Flash里的函数是：play，stop，prevFrame，nextFrame，gotoAndStop（开头祯），gotoAndStop（结束祯）来实现。��
（2）实物录像场景的窗口的大小可以控制，用�Flash里的_xscale，_yscale�函数，并且可以随意的拖动，或隐藏，这些功能的设置大大的方便了老师的教学。�
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3 预期目标�
相比之下，采用�Flash�制作的实验视频和数据（图象）采集同步教学课件具有推广价值。现在我们正利用此技术制作一套与粤教版高中物理教材相配套的，与教师教学紧密结合的关于DIS实验技术在高中物理实验教学中应用的课件光盘素材。光盘中，课件以积件库的形式存在，即各个实验独立分开，一个实验，一个小课件，方便老师调用。�
4 教学价值挖掘�
将以上视频同步课件应用于实际教学中，我们发现具有以下的教学价值：�
①集合了视频教学和DIS实验教学的优点，将真实的物理情景和物理数据（图象）结合、对应起来，符合建构主义的教学思想，更能反映物理现象的本质，深化了对于学生物理规律的理解。视频揭示了实验的现象，数据（图象）直观地反映了实验现象所对应的物理规律，两者同步起来，相得益彰，突破教学难点。采用此教学课件教学能够激发学生的学习兴趣，培养学生捕捉信
息、获取信息、处理信息的能力；能提高课堂教学效率；使学生仿佛身临其境，能更有效地启发学生思维，激励学生参与教学过程，充分发挥学生学习的主体作用。 �
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②其最大的优点在于实验视频和数据（图象）采集视频可以同步播放和同步暂停。有的物理实验现象转瞬即逝，学生可能都没观察清楚就已经过去了，利用这个课件可以给学生反复的观察，倘若变化太快，还以将课件停在某一处仔细观察，“暂停”这样一个小小的功能会给物理实验教学带来意想不到的方便和直观，如在进行“简谐振动”（如图3）的教学时，可将实验视频和图象同时停止在某一特殊位置，如平衡位置，位移最大，位移最小处等，将两者结合起来分析此时的位置、速度、受力、加速度等特点。在讲授“自感”时，可以利用暂停将实验的过程分为三个不同的阶段，通电时，电流稳定时，断电时分别观察。这种方式对学生进行探究学习，理解物理概念和规律大有裨益。
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5 应用途径�
无论是否具备数据采集器系统的学校，都可以利用该课件让教师和学生对数据采集器，传感器有所了解；观察数据采集器进行实验的过程；将课件与实际课堂教学相结合，利用提供的图象和数据，提高学生对图象的认知能力和分析处理数据的能力；也可以在传统实验的基础上利用该课件进行深化教学。�
对于数据采集器充足的学校，课件中提供的案例实际上是对教师一种培训资源。教学时，可以同实物演示相结合起来，让学生在实物演示后能够观察到实验的细节。还可以利用该课件进行实验的预习和复习总结。�
总之，数据视频同步课件在某种程度上缓和了学校实验仪器不足，能够改善“画实验”，“讲实验”的情况，为学生学习提供了一个比较真实的认知环境。�
最近，笔者利用以上的“自感”的视频与数据采集同步课件在广州真光中学进行授课，从学生的反馈可以看出取得了非常好的教学效果，课件也深受广大物理教师的欢迎。
(栏目编辑王柏庐)
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