建設數(shù)字化探究實驗室的重要意義

物理學、化學和生物學是以實驗為基礎的自然科學，可以說理科實驗是物理學、化學和生物學賴以生存并不斷發(fā)展的基礎。從一定意義上說，實驗就是物理學、化學和生物學學科的生命線。抓住“以實驗為基礎”這一基礎特征，不僅能使學生加深理解，鞏固化學基礎知識，更重要的意義在于可以培養(yǎng)學生形成科學的思維方式，掌握科學的研究方法。高中新課程物理學、化學和生物學教材把相當多的驗證性實驗改為探究性實驗，更有利于激發(fā)學生的學習興趣，有利于提高學生分析問題和解決問題的能力，有利于培養(yǎng)學生實事求是，嚴肅認真地科學態(tài)度，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新欲望和創(chuàng)新能力，也有利于使學生將所學的知識和技能應用于科學技術的創(chuàng)新和日常生活等方面。

在新一輪的課程改革中，科學探究不僅被作為重要的理念強調(diào)、作為教學建議提出，而且被列入了課程目標和內(nèi)容標準之中。但在中學開展探究性實驗教學多年來，特別是在實行高中新課改以來，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；二是探究實驗設備特別是較高精度的數(shù)字化實驗設備的需要與實際設備不足的矛盾；三是課本上驗證性實驗過多而探究性實驗不足的矛盾；四是定性實驗過多，定量實驗過少的矛盾；五是探究實驗的過程的體驗與嚴謹?shù)膶嶒灢僮饕蟮拿堋?/p>

數(shù)字化實驗室的建設可以解決缺少探究設備的問題；同時由于它的快速直觀也可緩解課堂教學時間緊張的問題；它的靈活、方便、易用性可改變部分傳統(tǒng)實驗過度要求規(guī)范操作導致的重細節(jié)忽視整體實驗過程體驗的問題。從此在中學物理學、化學和生物學中大量的定性實驗引入定量要素，從關注實驗現(xiàn)象轉(zhuǎn)變成關注實驗過程與原理，再結(jié)合其它科學探究的要素，從而使中學物理學、化學和生物學實驗由此進入準科學探究的階段。

中學物理數(shù)字化探究實驗室建設方案

序號

名稱

規(guī)格與性能要求

一、基礎設備

1

教師演示臺

1、規(guī)格：2400mm×700mm×900mm、

2

學生實驗臺

1、六邊形，桌面配電

3

學生凳

與學生實驗臺配套

4

計算機

PC電腦

二、實驗儀器

1數(shù)字化實驗考試系統(tǒng)

中學物理實驗操作考試系統(tǒng)與數(shù)字化實驗系統(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)庫服務器端、教師管理端和學生考試端。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傳感器藍牙模塊

可插入任何傳感器模塊,將測量數(shù)據(jù)通過藍牙傳入計算機，實現(xiàn)實時無線實驗。

3分析軟件

自動生成實驗報告，方便學生編輯和提交實驗報告，包括實驗數(shù)據(jù)和圖像等;實驗數(shù)據(jù)和圖像分別可以保存，自動生成實驗課件，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，能脫離計算機進行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)采集線直接與計算機USB相連；測量范圍：30～130 dB，分辨率：0.1db

5溫度壓強一體傳感器

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，能脫離計算機進行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機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USB相連；（2）通過藍牙與計算機相連。測量范圍：溫度：-25℃～+125℃，分辨率：0.01℃；壓強：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，能脫離計算機進行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機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USB相連；（2）通過藍牙與計算機相連。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，能脫離計算機進行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機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USB相連；（2）通過藍牙與計算機相連。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，能脫離計算機進行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機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USB相連；（2）通過藍牙與計算機相連。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，能脫離計算機進行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機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USB相連；（2）通過藍牙與計算機相連。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，能脫離計算機進行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機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USB相連；（2）通過藍牙與計算機相連。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，能脫離計算機進行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機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USB相連；（2）通過藍牙與計算機相連。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，能脫離計算機進行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機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USB相連；（2）通過藍牙與計算機相連。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，能脫離計算機進行采集、顯示、記錄數(shù)據(jù)。與計算機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USB相連；（2）通過藍牙與計算機相連。測量范圍：0-360°，分辨率：1°

南京師范大學課程資源研究所

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