建設(shè)數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)室的重要意義

物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，可以說理科實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)賴以生存并不斷發(fā)展的基礎(chǔ)。從一定意義上說，實(shí)驗(yàn)就是物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)學(xué)科的生命線。抓住“以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)”這一基礎(chǔ)特征，不僅能使學(xué)生加深理解，鞏固化學(xué)基礎(chǔ)知識，更重要的意義在于可以培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)的思維方式，掌握科學(xué)的研究方法。高中新課程物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)教材把相當(dāng)多的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)，更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真地科學(xué)態(tài)度，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新欲望和創(chuàng)新能力，也有利于使學(xué)生將所學(xué)的知識和技能應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和日常生活等方面。

在新一輪的課程改革中，科學(xué)探究不僅被作為重要的理念強(qiáng)調(diào)、作為教學(xué)建議提出，而且被列入了課程目標(biāo)和內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)之中。但在中學(xué)開展探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)多年來，特別是在實(shí)行高中新課改以來，一直存在以下幾個困難：一是探究活動需要時間的與緊張課時的矛盾；二是探究實(shí)驗(yàn)設(shè)備特別是較高精度的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備的需要與實(shí)際設(shè)備不足的矛盾；三是課本上驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過多而探究性實(shí)驗(yàn)不足的矛盾；四是定性實(shí)驗(yàn)過多，定量實(shí)驗(yàn)過少的矛盾；五是探究實(shí)驗(yàn)的過程的體驗(yàn)與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作要求的矛盾。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)可以解決缺少探究設(shè)備的問題；同時由于它的快速直觀也可緩解課堂教學(xué)時間緊張的問題；它的靈活、方便、易用性可改變部分傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過度要求規(guī)范操作導(dǎo)致的重細(xì)節(jié)忽視整體實(shí)驗(yàn)過程體驗(yàn)的問題。從此在中學(xué)物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)中大量的定性實(shí)驗(yàn)引入定量要素，從關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象轉(zhuǎn)變成關(guān)注實(shí)驗(yàn)過程與原理，再結(jié)合其它科學(xué)探究的要素，從而使中學(xué)物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)實(shí)驗(yàn)由此進(jìn)入準(zhǔn)科學(xué)探究的階段。

中學(xué)物理數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

序號

名稱

規(guī)格與性能要求

一、基礎(chǔ)設(shè)備

1

教師演示臺

1、規(guī)格：2400mm×700mm×900mm、

2

學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺

1、六邊形，桌面配電

3

學(xué)生凳

與學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺配套

4

計算機(jī)

PC電腦

二、實(shí)驗(yàn)儀器

1數(shù)字化實(shí)驗(yàn)考試系統(tǒng)

中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)操作考試系統(tǒng)與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配套。系統(tǒng)基于C/S結(jié)構(gòu)，適用于WinXP、Win2000、Win7等操作系統(tǒng),分為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端、教師管理端和學(xué)生考試端。系統(tǒng)主要包括考生信息管理、教師信息管理、試題資源管理

2數(shù)據(jù)采集器

數(shù)據(jù)采集器與計算機(jī)之間、數(shù)據(jù)采集器與傳感器之間均采用USB接口，四通道傳感器接口，即插即用。

3傳感器藍(lán)牙模塊

可插入任何傳感器模塊,將測量數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙傳入計算機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時無線實(shí)驗(yàn)。

3分析軟件

自動生成實(shí)驗(yàn)報告，方便學(xué)生編輯和提交實(shí)驗(yàn)報告，包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖像等;實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖像分別可以保存，自動生成實(shí)驗(yàn)課件，支持課件的回放.

4聲音傳感器

規(guī)格：6個功能鍵，內(nèi)置鋰電，具有LCD顯示、數(shù)據(jù)儲存功能，能脫離計算機(jī)進(jìn)行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)采集線直接與計算機(jī)USB相連；測量范圍：30～130 dB，分辨率：0.1db

5溫度壓強(qiáng)一體傳感器

規(guī)格：6個操作鍵，內(nèi)置鋰電，具有LCD顯示、數(shù)據(jù)儲存功能，能脫離計算機(jī)進(jìn)行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機(jī)的連接支持兩種方式:（1）通過數(shù)據(jù)采集線直接與計算機(jī)USB相連；（2）通過藍(lán)牙與計算機(jī)相連。測量范圍：溫度：-25℃～+125℃，分辨率：0.01℃；壓強(qiáng)：0～700Kpa，分辨率：0.02KPa

6電流電壓組合傳感器

規(guī)格：6個操作鍵，內(nèi)置鋰電，具有LCD顯示、數(shù)據(jù)儲存功能，能脫離計算機(jī)進(jìn)行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機(jī)的連接支持兩種方式:（1）通過數(shù)據(jù)采集線直接與計算機(jī)USB相連；（2）通過藍(lán)牙與計算機(jī)相連。測量范圍：電壓；-15V～+15V，分辨率：0.006V；電流: -3.0A～+3.0A，分辨率：0.002 A

7光強(qiáng)傳感器

規(guī)格：6個功能鍵，內(nèi)置鋰電，具有LCD顯示、數(shù)據(jù)儲存功能，能脫離計算機(jī)進(jìn)行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機(jī)的連接支持兩種方式:（1）通過數(shù)據(jù)采集線直接與計算機(jī)USB相連；（2）通過藍(lán)牙與計算機(jī)相連。測量范圍1：0～15000 lX，分辨率：5 lX

測量范圍2：0～1000 lX，分辨率：0.2 lX

8位移傳感器

規(guī)格：6個功能鍵，內(nèi)置鋰電，具有LCD顯示、數(shù)據(jù)儲存功能，能脫離計算機(jī)進(jìn)行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機(jī)的連接支持兩種方式:（1）通過數(shù)據(jù)采集線直接與計算機(jī)USB相連；（2）通過藍(lán)牙與計算機(jī)相連。測量范圍：0.15～1.5m, 分辨率：0.01m

9力傳感器

規(guī)格：6個功能鍵，內(nèi)置鋰電，具有LCD顯示、數(shù)據(jù)儲存功能，能脫離計算機(jī)進(jìn)行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機(jī)的連接支持兩種方式:（1）通過數(shù)據(jù)采集線直接與計算機(jī)USB相連；（2）通過藍(lán)牙與計算機(jī)相連。測量范圍1：－50～+50N, 分辨率： 0.01N；測量范圍2：－5～+5N, 分辨率：0.005N

10微電流傳感器

規(guī)格：6個功能鍵，內(nèi)置鋰電，具有LCD顯示、數(shù)據(jù)儲存功能，能脫離計算機(jī)進(jìn)行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機(jī)的連接支持兩種方式:（1）通過數(shù)據(jù)采集線直接與計算機(jī)USB相連；（2）通過藍(lán)牙與計算機(jī)相連。測量范圍1：-10μA～10μA, 分辨率：0.01μA；

測量范圍2：-1μA～1μA, 分辨率：0.001μA

11磁場傳感器

規(guī)格：6個功能鍵，內(nèi)置鋰電，具有LCD顯示、數(shù)據(jù)儲存功能，能脫離計算機(jī)進(jìn)行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機(jī)的連接支持兩種方式:（1）通過數(shù)據(jù)采集線直接與計算機(jī)USB相連；（2）通過藍(lán)牙與計算機(jī)相連。測量范圍1：-100mT～+100mT, 分辨率：0.02 mT；

測量范圍2：-10mT～+10mT, 分辨率：0.01 mT

12光電門傳感器

（可同時連接4個門閘，標(biāo)配2個門閘）

規(guī)格：6個功能鍵，內(nèi)置鋰電，具有LCD顯示、數(shù)據(jù)儲存功能，能脫離計算機(jī)進(jìn)行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機(jī)的連接支持兩種方式:（1）通過數(shù)據(jù)采集線直接與計算機(jī)USB相連；（2）通過藍(lán)牙與計算機(jī)相連。使用范圍：檢測器上升時間/500ns以上檢測器下降時間/50ns以下.分辨率：0.01mS

13電子羅盤

規(guī)格：6個功能鍵，內(nèi)置鋰電，具有LCD顯示、數(shù)據(jù)儲存功能，能脫離計算機(jī)進(jìn)行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機(jī)的連接支持兩種方式:（1）通過數(shù)據(jù)采集線直接與計算機(jī)USB相連；（2）通過藍(lán)牙與計算機(jī)相連。測量范圍：0-360°，分辨率：1°

南京師范大學(xué)課程資源研究所

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