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[供應(yīng)]中學(xué)科學(xué)數(shù)字化探究實驗室、理化生探究實驗室、物理探究實驗室
- 產(chǎn)品產(chǎn)地：中國
- 產(chǎn)品品牌：朗康
- 包裝規(guī)格：
- 產(chǎn)品數(shù)量：100
- 計量單位：套
- 產(chǎn)品單價：0
- 更新日期：2024-11-15 16:49:03
- 有效期至：2034-11-13
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中學(xué)科學(xué)數(shù)字化探究實驗室、理化生探究實驗室、物理探究實驗室
詳細(xì)信息
部分 初中數(shù)字化探究實驗室建設(shè)方案
一、概述
1.1 中學(xué)科學(xué)探究實驗室建設(shè)的背景
我國近年實施的課程改革，對于科學(xué)教育（包括化學(xué)、化學(xué)、生物、科學(xué)等學(xué)科）提出了新的要求，更重視學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，更強調(diào)學(xué)生實驗、尤其是探究性實驗的重要性，更突出了科學(xué)是實驗學(xué)科、科學(xué)源于生活的特點。在此背景下，傳統(tǒng)的中學(xué)物理、化學(xué)、生物、科學(xué)實驗室已經(jīng)不能滿足新課程的教師教與學(xué)生學(xué)科學(xué)的需要，建設(shè)中學(xué)科學(xué)探究實驗室（涵蓋物理、化學(xué)、生物學(xué)科），已經(jīng)成為實施中學(xué)科學(xué)教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和探究能力的必要的配套措施。
探究實驗室能為學(xué)生提供了必要的探究工具，是課程改革非常重要的組成部分，也是進(jìn)一步深化改改革，切實推進(jìn)素質(zhì)教育的關(guān)鍵。有“軟件”指引，“硬件”支持，從而，在真正意義上有力保證了中學(xué)實驗教學(xué)從傳統(tǒng)模式邁入數(shù)字化、信息化，與社會時代發(fā)展接軌。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的探究實驗室引進(jìn)現(xiàn)代先進(jìn)測量技術(shù)，基于計算機(jī)平臺使用，是一種融合傳感技術(shù)、光機(jī)電一體化技術(shù)及軟件技術(shù)，共同完成對化學(xué)、化學(xué)、生物、科學(xué)等學(xué)科的探究實驗。該系統(tǒng)充分支持新課改下學(xué)生進(jìn)行多方面探究學(xué)習(xí)的環(huán)境，創(chuàng)設(shè)一個面對真實事物進(jìn)行探究的環(huán)境。探究實驗可由教師提出探究問題或?qū)W生自我發(fā)現(xiàn)探究問題，學(xué)生自己設(shè)計實驗步驟，通過實驗得出結(jié)論。顯然，探究實驗室所進(jìn)行的實驗活動更能體現(xiàn)學(xué)生主體性，增加學(xué)生的參與度，既有利于學(xué)生基本知識技能的形成，又有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和精神。
基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的化學(xué)、化學(xué)、生物、科學(xué)等學(xué)科的探究實驗室已在英國、美國、日本、香港、臺灣等先進(jìn)國家和地區(qū)推行十年以上，例如在英國、香港和新加坡，傳感器已經(jīng)列入理科國家課程標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)的上海，也早于2002年開始實施基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的化學(xué)、化學(xué)、生物等學(xué)科的探究實驗室的建設(shè)，目前國內(nèi)已經(jīng)有超過15個?。ㄊ校┌l(fā)布了物理、化學(xué)、生物數(shù)字化探究實驗室的配備標(biāo)準(zhǔn)。
1.2 科學(xué)數(shù)字化探究實驗室的組成
科學(xué)探究實驗室是在傳統(tǒng)實驗室的基礎(chǔ)上，增加學(xué)生電腦、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，從而構(gòu)建數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的實驗室，其中的核心部分是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)分析處理軟件、實驗教程構(gòu)成的一套完成的系統(tǒng)，其中：
傳感器(Sensors)：包括溫度、聲波、聲級、光、氣壓、電壓、電流、磁場、相對濕度、力、運動、光電門、pH值、電導(dǎo)率、氧氣、二氧化碳、溶解氧、色度計、滴定計數(shù)器、心電圖等20種以上涵蓋中學(xué)化學(xué)、化學(xué)、生物大部分探究性實驗所涉及的實驗數(shù)據(jù)測量工具。
數(shù)據(jù)采集器（Data-logger)：數(shù)據(jù)采集器是一種電子儀器，用于采集在一段特定時間內(nèi)，來自傳感器對溫度、光強、電壓、氣壓等傳感器測量數(shù)據(jù)的變化狀況，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后將信號提交計算機(jī)處理，其采樣頻率通?？梢愿^測量數(shù)據(jù)的要求的不同，從每小時采集1個數(shù)據(jù)到每小時采集4萬個數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)分析處理軟件（Software)：用來處理、分析數(shù)據(jù)采集器采集到的實驗數(shù)據(jù)，可形成曲線、數(shù)字表、表格、示波器等數(shù)據(jù)分析圖形，用于學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的整理、分析與應(yīng)用。
實驗教程（Worksheets）：與課程教材配套的實驗指導(dǎo)或探究案例，方便教師組織開展基于新課標(biāo)的化學(xué)、化學(xué)、生物等學(xué)科的探究實驗或探究活動。
1.3 科學(xué)探究實驗室的優(yōu)勢
基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的科學(xué)實驗室有以下的優(yōu)勢：
1.3.1有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。（科學(xué)素養(yǎng)就是對個人決策、參與公共和文化事務(wù)以及經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)所需要的科學(xué)概念和過程的知識和理解。具有科學(xué)素養(yǎng)的人能夠提出、發(fā)現(xiàn)和解答與日常體驗有關(guān)的問題。他們能夠描述、解釋和預(yù)言自然現(xiàn)象——《美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》）。
1.3.2有利于培養(yǎng)社會需要的善于學(xué)習(xí)、善于推理、思維具有創(chuàng)造性、具有良好問題解決能力的人。1.3.3有利于科學(xué)—技術(shù)—社會的緊密聯(lián)系，有利于學(xué)生科學(xué)精神和人文精神的結(jié)合，形成正確的科學(xué)觀和價值觀。
1.3.4大大節(jié)省傳統(tǒng)實驗數(shù)據(jù)的記錄、計算、分析的時間，使實驗的重心落在問題的假設(shè)級探究活動上。
1.3.5提供比手工觀察、記錄實驗數(shù)據(jù)高得多的數(shù)據(jù)精確性，保證實驗的成功。
1.3.6為學(xué)生提供在玩中做實驗的情境，有利于提高學(xué)生對于科學(xué)實驗的興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力，從而樂于探究、熱愛科學(xué)。
1.3.7支持教師設(shè)計個性化的實驗，有利于學(xué)校校本實驗課程的建設(shè)。
1.3.8支持持續(xù)時間長的實驗，支持戶外實驗，支持跨時間與地域的合作實驗。
1.3.9教師可以在線評價學(xué)生的實驗報告，學(xué)校可建立實驗報告資源庫，也方便學(xué)校實驗教學(xué)的宣傳。
1.3.10數(shù)據(jù)采集器和傳感器是固化、成熟的產(chǎn)品，一般可以用多年而不易損壞，投資效益非常高。
二、方案設(shè)計原則及思路
2.1 方案設(shè)計遵循的原則
2.1.1實用性。能夠滿足高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)的實驗教學(xué)要求，并能夠和傳統(tǒng)的化學(xué)實驗儀器裝置形成良好的配合，同時配有化學(xué)學(xué)科的探究實驗教程。
2.1.2良好的測量精度和穩(wěn)定性。由于探究實驗設(shè)備實質(zhì)上就是用于科學(xué)實驗的測量儀器，其測量結(jié)果的精度和測量信號的穩(wěn)定性非常重要，否則容易影響實驗結(jié)果，從而影響教師和學(xué)生使用的積極性。而探究實驗設(shè)備的核心部件傳感器在測量時信號的飄移是難以解決的問題，蘊含比較高的技術(shù)成分，其精度往往和產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)的成本有直接關(guān)系，即高精度和高穩(wěn)定性的傳感器往往需要選擇良好的元器件。同時，產(chǎn)品的精確度和穩(wěn)定性往往需要經(jīng)過多年市場和用戶的檢驗。
2.1.3牢固性。由于探究實驗設(shè)備除了教師教學(xué)演示用以外，學(xué)生自主探究實驗的使用是重點，學(xué)生的誤操作、不愛惜實驗器材等特點要求配備的實驗儀器牢固不易損壞，同時探究實驗設(shè)備造價昂貴，所以選擇的產(chǎn)品需做工良好，材料穩(wěn)定牢固，接插口簡單牢固，不易損壞，從而達(dá)到超過5年的使用壽命。
2.1.4易用性。由于探究實驗室設(shè)備面向教師和各年級學(xué)生，產(chǎn)品的易用與否直接影響到設(shè)備的使用效率，選擇連接簡單，軟件界面友好的產(chǎn)品有利于探究實驗室設(shè)備真正應(yīng)用到教學(xué)中，而有些國際知名品牌的產(chǎn)品雖然也很穩(wěn)定、牢固、精確，但是存在軟件功能過于強大而導(dǎo)致操作復(fù)雜、上手難的問題，所以這樣的產(chǎn)品也不在我們的選擇范圍之內(nèi)。
2.1.5易擴(kuò)展性。由于探究實驗室對于學(xué)校來講是新生事物，教師和學(xué)生短時間內(nèi)對設(shè)備的使用還不夠精通，往往會影響使用效率，如果一下子配備整套的學(xué)科探究實驗室，容易導(dǎo)致投資效益低下，國際上通用的配備測量都是分期配置傳感器，首先配置***常用的傳感器，等老師和學(xué)生都能夠精通操作后，逐步配備其他的傳感器。
2.1.6安全性。實驗室儀器設(shè)備應(yīng)盡量避免強電（220V）連接，選用低壓12V以下的探究實驗室設(shè)備有利于保證學(xué)生實驗的安全。
2.1.7整體性。將數(shù)據(jù)采集器、傳感器、數(shù)據(jù)分析軟件及探究實驗教程作為一個整體，采用統(tǒng)一的產(chǎn)品方案，有利于使用和維護(hù)。
2.1.8兼容性。數(shù)字化實驗系統(tǒng)應(yīng)該能夠與傳統(tǒng)實驗裝置配合使用。
2.2 方案設(shè)計思路
2.2.1給教師配備一套涵蓋完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，方便教師教學(xué)演示用。
2.2.2由于數(shù)字化探究實驗設(shè)備需要連接電腦，所以操作電腦、連接傳感器、操作傳統(tǒng)實驗裝置等需要多人協(xié)作進(jìn)行，所以方案設(shè)計4名學(xué)生一組探究實驗設(shè)備，按照每個班級48名班額設(shè)計，共配備12套學(xué)生用探究設(shè)備，探究設(shè)備配備基礎(chǔ)的常用的傳感器。
2.2.3設(shè)計專門的能夠支撐小組協(xié)同探究實驗的實驗桌，桌子上除開展實驗的空間外，還設(shè)置放置多媒體電腦的顯示器、機(jī)箱及鍵盤鼠標(biāo)的位置。
2.3 產(chǎn)品選型
根據(jù)學(xué)校的探究教學(xué)需要，通過市場充分考察，我們認(rèn)識到目前探究實驗設(shè)備在國外已有超過10年的應(yīng)用，形成了多個良好口碑的國際產(chǎn)品專業(yè)品牌，如PASCO、VERNIER、ADDEST、Data-Harvest等，都能夠提供完善、專業(yè)的解決方案。其中來自新加坡的ADDEST（艾迪）產(chǎn)品價格適中，具有以下的優(yōu)點：
2.3.1產(chǎn)品已經(jīng)面世近10年，經(jīng)過了嚴(yán)格的國際市場的考驗；
2.3.2產(chǎn)品連接簡單，軟件操作界面友好，簡單的鼠標(biāo)右鍵即可完成絕大多數(shù)的操作；
2.3.3產(chǎn)品具有良好測量精度、牢固性和穩(wěn)定性；
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