中小学数字化实验室建设方案.docx

中小学数字化实验室建设方案 中小学数字化实验室建设方案 二Oxx年十月 一、数字化探究实验系统简介 1、系统概述 数字化探究实验系统，在业内也被称作“数字化信息实验系统”（Digital Information System），简称“DIS”，在教育部颁布的装备标准中被称为“计算机数据采集处理系统”或“物理/生物/化学实验微机接口及辅助教学系统”，不管哪种叫法，都是计算机信息技术应用到理科实验中去的一种现代化实验装置或叫媒介,它分为三个部分:传感器，它主要负责前段实验量的采集，形成模拟电信号；数据采集器，它主要负责把传感器的模拟电信号转换成数字信号并与计算机进行通信；软件，它主要负责数据信号的显示、处理与分析等。另外，该产品还配套实验指导书、小配件及一部分专用的实验辅助器材，比如力学实验轨道小车、向心力实验器、机械能守恒实验器、各种电学实验板、传感器与铁架台固定的转接件等等。 2、研发背景 计算机信息技术的快速发展及普及：随着计算机信息技术的日益快速发展，计算机已经走进了生活、工作中的各个领域，也日益成为我们普遍使用的现代化工具，这为数字化探究实验系统的出现提供了基本的技术准备； 新课程标准中明确提出了提倡把计算机信息及多媒体技术应用的理科实验中去：“现代信息技术的迅猛发展和网络技术的广泛应用，为物理课程提供了丰富的课程资源。将信息技术与物理课程整合，既有利于学生学习物理知识和技能，又有利于培养学生收集信息、处理信息、传递信息的能力。”“3信息技术要进入物理实验室：重视将信息技术应用到物理实验室，加快中学物理实验软件的开发和应用，诸如通过计算机实时测量、处理实验数据，分析实验结果等。”“例6 用传感器和计算机实时采集和处理实验数据。” 教材中出现了相关的实验内容，比如沪教版、人教版的高中物理教材中已经有很多的物理实验需要数字化实验方式解决。 传统的实验仪器及方式越来越不能满足现代化教学的需要，传统的实验仪器使很多实验没法做、做不好，新的教学方法越来越重视探究性教学，数字化实验系统是探究性教学的平台和工具，师生也越来越欢迎新的实验手段和方法。 二、数字化实验系统的优势 1.测量手段先进，实验数据精度高，比如力的测量： 2.实验数据可连续量化显示，比如单根导线切割空间磁场的实验： 3.分析手段先进:数据处理能力强、准，比如加速度与拉力的关系的实验拟合： 4.尊重实验的科学性，比如上图中加速度与拉力的关系实验中，5个数据点比较均 匀地分布并紧凑在拟合直线的两侧，这些存在客观误差的点不完全在理论直线上正说明实验的科学性。 5.实验成功率有保障，现代化成熟的计算机信息技术及科学合理的实验设计对实验 的成功率有足够的保证，我们对10个常见实验进行研究,据统计，利用数字化实验手段反复实验,其成功率达到99%。 6.解决了传统实验中不好做的、做不出的、效果差的问题，比如“绿色植物、水生 植物的光和作用”、“玻意尔定律”、“牛三定律”等等 7.理念更为先进:注重学生的主动探究性学习,是新教法改革的有效工具。 8.帮助学生理解掌握基本概念和基本规律方面优势: 1）由于DIS实验实验误差较小，这就使物理学规律的发现或验证更具严谨性和可信度。 2）由于DIS实验测量精确、快速、操作灵活、简便，使得学生能够较容易发现或验证各物理量间的数学关系，对定量研究物理学规律非常适用。 3）由于DIS实验可以实时动态地采集实验信息，因而在分析物理动态变化问题上有着不言而喻的优势。 4）由于DIS实验由计算机代替人脑对数据进行简单统计，处理和分析，使学生摆脱了烦琐的计算过程，从而能将更多的时间、精力用于研究掌握物理学规律上。 9.帮助学生发展提高各种能力方面的优势: 1）由于有了计算机辅助进行分析处理，这使得学生的数学图形分析能力、对复杂物理问题的分析判断能力以及联想猜测能力有了较大的提高。 2）由于实验设备先进，使得原本较难完成或不能完成的实验有了得以实施的可能，这就在很大程度上提高了学生的实验设计能力。 10、帮助学生开展自主性学习、以及对学生情感态度价值观的影响方面： 1）由于实验设备先进，使得教师能够在教学形式上从过多的灌输、讲授物理规律转变为引导学生自己去发现、验证物理规律。 2）由于实验设备先进，使得DIS实验具有很强的拓展性，能够更加方便地开展研究型课程和进行研究性学习,给了学生更为广阔的进行自主发展的空间。 3）研究表明，DIS实验在提高学生学习兴趣转变学生学习方式以及树立正确的价值观等方面都有着积极的作用。 11、建设数字化探究实验室的必要性与可行性报告 （1）必要性： 新课程标准中明确有要求把计算机信息技术应用到理科实验中去，作为理科实验重要的先进的工具数字化探究实验系统必不可少； 人教版、沪教版等教材中已经明确了数字化实验手段地位，许多实验明确要求用数字化实验做一做，没有数字化实验系统，没有数字化实验室，将给师生的教学带来一定的困难； 教材中既然明确了数字化实验手段的地位，势必会加强在重要考核评价高考中的地位，可以预料，在以后的高考试题中，将会出现数字化探究实验的内容，尽早让学生掌握数字化探究实验的方法，会是明智的选择； 教育部相关教育装备标准里面明确了“计算机数据采集处理系统”“数字化探究实验系统”是普通教育阶段装备的选择；部分省份，如广东、上海、福建、江苏、山东、山西、河北等地区均把数字化实验室装备列入本地区的装备标准里； 现在的规范化学校/重点学校/示范学校的评比及考核中，是否拥有一定数量的现代化实验室，是一项重要的评分依据； 素质教育是中国教育的发展趋势和潮流，作为素质教育、探究式学习的有效工具数字化探究实验系统，必然是学校装备的适合选择； 新的实验手段和理念，让师生们拓宽了实验思路，寻找到更多教学灵感，所以随着装备数字化探究实验系统的学校越来越多有关数字化实验手段的实验教学论文犹如雨后春笋般地发表在各种教学杂志上； （2）可行性 政策及实际教学需求方面，装备数字化探究实验室的必要性说明了在政策及实际教 学需要方面的具有可行性； 物质基础方面，数字化探究实验室建设可以量力而行，一般的数字化探究实验室根据学生分组数量确定不同的装备数量，一般按13、15（48、56人，4人分组，老师1组）组或17、19（48、56人，3人分组，老师一组）组，所以，一般的数字化实验室加上计算机、网络、实验台等基础部分的投入大概在1555万之间，这些资金对于一些重点学校来说并不是很大的压力。 三、艾迪生（EDIS）数字化探究实验系统介绍及其优势 1、“艾迪生”（EDIS）数字化探究实验系统组成 EDIS传感器 + EDIS数据采集器 + EDIS软件 2、EDIS配套产品组成： EDIS数字化探究实验专用辅材 + 铝合金包装整理箱