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[供應(yīng)]中學(xué)科學(xué)數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)室、理化生探究實(shí)驗(yàn)室、物理探究實(shí)驗(yàn)室
- 產(chǎn)品產(chǎn)地：中國(guó)
- 產(chǎn)品品牌：朗康
- 包裝規(guī)格：
- 產(chǎn)品數(shù)量：100
- 計(jì)量單位：套
- 產(chǎn)品單價(jià)：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(shí)驗(yàn)室、理化生探究實(shí)驗(yàn)室、物理探究實(shí)驗(yàn)室
詳細(xì)信息
部分 初中數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案
一、概述
1.1 中學(xué)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的背景
我國(guó)近年實(shí)施的課程改革，對(duì)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(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)驗(yàn)、尤其是探究性實(shí)驗(yàn)的重要性，更突出了科學(xué)是實(shí)驗(yàn)學(xué)科、科學(xué)源于生活的特點(diǎn)。在此背景下，傳統(tǒng)的中學(xué)物理、化學(xué)、生物、科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室（涵蓋物理、化學(xué)、生物學(xué)科），已經(jīng)成為實(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)從傳統(tǒng)模式邁入數(shù)字化、信息化，與社會(huì)時(shí)代發(fā)展接軌。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的探究實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)現(xiàn)代先進(jìn)測(cè)量技術(shù)，基于計(jì)算機(jī)平臺(tái)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(duì)化學(xué)、化學(xué)、生物、科學(xué)等學(xué)科的探究實(shí)驗(yàn)。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(gè)面對(duì)真實(shí)事物進(jìn)行探究的環(huán)境。探究實(shí)驗(yàn)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(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論。顯然，探究實(shí)驗(yàn)室所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)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(shí)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(shí)驗(yàn)室已在英國(guó)、美國(guó)、日本、香港、臺(tái)灣等先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)推行十年以上，例如在英國(guó)、香港和新加坡，傳感器已經(jīng)列入理科國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)的上海，也早于2002年開始實(shí)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(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有超過(guò)15個(gè)?。ㄊ校┌l(fā)布了物理、化學(xué)、生物數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)室的配備標(biāo)準(zhǔn)。
1.2 科學(xué)數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)室的組成
科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)室是在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，增加學(xué)生電腦、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jí)、光、氣壓、電壓、電流、磁場(chǎng)、相對(duì)濕度、力、運(yùn)動(dòng)、光電門、pH值、電導(dǎo)率、氧氣、二氧化碳、溶解氧、色度計(jì)、滴定計(jì)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(shí)驗(yàn)所涉及的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)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(shí)間內(nèi)，來(lái)自傳感器對(duì)溫度、光強(qiáng)、電壓、氣壓等傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)的變化狀況，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后將信號(hào)提交計(jì)算機(jī)處理，其采樣頻率通?？梢愿^測(cè)量數(shù)據(jù)的要求的不同，從每小時(shí)采集1個(gè)數(shù)據(jù)到每小時(shí)采集4萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)分析處理軟件（Software)：用來(lái)處理、分析數(shù)據(jù)采集器采集到的實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理、分析與應(yīng)用。
實(shí)驗(yàn)教程（Worksheets）：與課程教材配套的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)或探究活動(dòng)。
1.3 科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)
基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室有以下的優(yōu)勢(shì)：
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(duì)個(gè)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(guò)程的知識(shí)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(yàn)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(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》）。
1.3.2有利于培養(yǎng)社會(huì)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(huì)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(jià)值觀。
1.3.4大大節(jié)省傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、計(jì)算、分析的時(shí)間，使實(shí)驗(yàn)的重心落在問題的假設(shè)級(jí)探究活動(dòng)上。
1.3.5提供比手工觀察、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)高得多的數(shù)據(jù)精確性，保證實(shí)驗(yàn)的成功。
1.3.6為學(xué)生提供在玩中做實(shí)驗(yàn)的情境，有利于提高學(xué)生對(duì)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力，從而樂于探究、熱愛科學(xué)。
1.3.7支持教師設(shè)計(jì)個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)，有利于學(xué)校校本實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)。
1.3.8支持持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)，支持戶外實(shí)驗(yàn)，支持跨時(shí)間與地域的合作實(shí)驗(yàn)。
1.3.9教師可以在線評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)?？山?shí)驗(yàn)報(bào)告資源庫(kù)，也方便學(xué)校實(shí)驗(yàn)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(jì)原則及思路
2.1 方案設(shè)計(jì)遵循的原則
2.1.1實(shí)用性。能夠滿足高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，并能夠和傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器裝置形成良好的配合，同時(shí)配有化學(xué)學(xué)科的探究實(shí)驗(yàn)教程。
2.1.2良好的測(cè)量精度和穩(wěn)定性。由于探究實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)質(zhì)上就是用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的測(cè)量?jī)x器，其測(cè)量結(jié)果的精度和測(cè)量信號(hào)的穩(wěn)定性非常重要，否則容易影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而影響教師和學(xué)生使用的積極性。而探究實(shí)驗(yàn)設(shè)備的核心部件傳感器在測(cè)量時(shí)信號(hào)的飄移是難以解決的問題，蘊(yùn)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(shí)，產(chǎn)品的精確度和穩(wěn)定性往往需要經(jīng)過(guò)多年市場(chǎng)和用戶的檢驗(yàn)。
2.1.3牢固性。由于探究實(shí)驗(yàn)設(shè)備除了教師教學(xué)演示用以外，學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)的使用是重點(diǎn)，學(xué)生的誤操作、不愛惜實(shí)驗(yàn)器材等特點(diǎn)要求配備的實(shí)驗(yàn)儀器牢固不易損壞，同時(shí)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)備造價(jià)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(jiǎn)單牢固，不易損壞，從而達(dá)到超過(guò)5年的使用壽命。
2.1.4易用性。由于探究實(shí)驗(yàn)室設(shè)備面向教師和各年級(jí)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(jiǎn)單，軟件界面友好的產(chǎn)品有利于探究實(shí)驗(yàn)室設(shè)備真正應(yīng)用到教學(xué)中，而有些國(guó)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(guò)于強(qiáng)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(shí)驗(yàn)室對(duì)于學(xué)校來(lái)講是新生事物，教師和學(xué)生短時(shí)間內(nèi)對(duì)設(shè)備的使用還不夠精通，往往會(huì)影響使用效率，如果一下子配備整套的學(xué)科探究實(shí)驗(yàn)室，容易導(dǎo)致投資效益低下，國(guó)際上通用的配備測(cè)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(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備應(yīng)盡量避免強(qiáng)電（220V）連接，選用低壓12V以下的探究實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有利于保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教程作為一個(gè)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)該能夠與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置配合使用。
2.2 方案設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置等需要多人協(xié)作進(jìn)行，所以方案設(shè)計(jì)4名學(xué)生一組探究實(shí)驗(yàn)設(shè)備，按照每個(gè)班級(jí)48名班額設(shè)計(jì)，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(jì)專門的能夠支撐小組協(xié)同探究實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)桌，桌子上除開展實(shí)驗(yàn)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(guò)市場(chǎng)充分考察，我們認(rèn)識(shí)到目前探究實(shí)驗(yàn)設(shè)備在國(guó)外已有超過(guò)10年的應(yīng)用，形成了多個(gè)良好口碑的國(guó)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(lái)自新加坡的ADDEST（艾迪）產(chǎn)品價(jià)格適中，具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
2.3.1產(chǎn)品已經(jīng)面世近10年，經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的國(guó)際市場(chǎng)的考驗(yàn)；
2.3.2產(chǎn)品連接簡(jiǎn)單，軟件操作界面友好，簡(jiǎn)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(cè)量精度、牢固性和穩(wěn)定性；
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