数字化探究实验室产生背景:
1.国家实施的2000-2010年的课程改革对科学教育的反思(强调科学探究、强调学生科学素养、创造性思维、问题解决能力的培养);
2.2个主流的科学教育观点:“做中学”科学,“科学学习与生活结合”;
3.现代信息技术和传感技术的发展,对探究实验室的产生提供了技术支撑;
4.当前已有13个省(市)出台数字化探究实验室配备标准(北京、天津、上海、山东、广东、江苏、浙江、福建、河北、山西、陕西、湖南、湖北)。
数字化实验室运用实时测量、数据采集、数据分析和智能控制等先进技术,实现了中学理科实验教学与信息技术的全面整合,适合于中学理科新教材,能够完成新教材要求的数字化物理、化学、生物等各学科实验。
数字化实验室要有被测量的自然量,比如:“温度、湿度、电源、力、长度、压力”等等,通过传感器的转换,统统转换为电信号并通过放大或缩小到合适的电压,再通过采集器进行编码为可被计算机利用的数字信号,最后通过计算机实验软件,进行计算和总结,形成最后的实验结果文档。 数字化实验室示意图
数字化探究实验室主要有以下功能与特点:
1. 数据采集器与计算机之间、数据采集器与传感器之间均采用 USB 接口,四通道传感器接口并行采集,即插即用,经久耐用;
2. 采用大尺寸液晶屏幕显示,方便观察和分析,配备学生分组实验室时,也可以省去计算机;
3. 便携式设计,方便组织开展室外探究实验教学活动;
4. 硬件结构设计精美、小巧;
5. 两种供电模式,使用电池供电,方便室外实验;
6. 具有存储功能,便于脱机工作;
7. 具有大量的满足理、化、生学科教学需要的传感器,并且可以使用同一采集器;
8. 提供人性化操作平台,方便探究实验学习;
9. 自动生成实验报告,方便学生编辑和提交实验报告,包括实验数据和图像等;
10. 实验数据和图像分别可以保存, 自动生成实验课件,支持课件的回放;
11. 图像点对应数据点可以实现闪动,便于观察;
12. 选用多种保存形式,方便数据和图像的处理和使用。 可同时保存在同一次实验过程中因改变不同实验条件而产生的多张数据表格和多个实验图象, 便于比较;