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数字化实验室,让实验过程“可视化”

教育装备采购网 2014-04-14 17:51 围观665次

  【导读】数字化实验室是信息技术与传统实验课程整合的重要载体。此类实验室一般由传感器、数据采集器、计算机及相关数据处理软件等构成的测量、采集、处理设备和与之配套的相应的实验仪器装备组成的实验室,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。

  【教育装备采购网讯】随着移动技术和网络技术的迅猛发展,移动教学模式作为一种新型的学习方式,正被越来越多的学校所使用。实验室是开展实验教学的重要基地,数字化实验室更是顺应时代的产物。通过数字化的实验条件、丰富的数字化实验资源、高效的数字化试验管理,为学生开辟了“立体化”的学习、求知、探索、创新的场所,形成了以学生为中心的教学模式,达到了从简单到复杂、从观察到分析再到创新的目的。

  在政策上,国家教育部、财政部决定在“十二五”期间继续实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”,明确提出“大力加强实验实践教学改革,重点建设500个左右实验教学示范中心,推进高校实验教学内容、方法、手段、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新”,为建设发展数字化实验教学模式提供了契机和方向。

  教学“现代化”

  从实验设备上来说,与传统的实验仪器相比,过去实验测量器材有电流表、电压表、弹簧秤、水银温度计等,现在则可用电流传感器、电压传感器、力传感器、温度传感器等来测量物理量。后者是基于计算机的装置、环境等辅助工具,让学生独立的认识实验、构建实验知识,促成学生的思考能力、观察能力。

  从教学方式来说,学生的角色发生了改变,学生成为实验课的主角,而老师成为课堂的配角;学生可以摆脱课堂的束缚,在家里、在车上……随时随地开始学习,此种教学模式为学生提供了良好的交互环境。学生在学习过程中遇到难以解决的问题时,只需要轻轻点击屏幕,就可以及时与教师或者其他学习伙伴进行交流。

  目前,已有多地方建设数字实验室,如:湖北武汉在65所普通高中建设了81间物理、生化数字化实验室;在前不久上海的教育博览会上,虚拟实验产品使学生做实验不再受地点的限制,只需要一台电脑,学生可以在任何时候、任何地点,在虚拟实验室做实验。虚拟实验室就是模拟真实环境,如果学生选错材料或实验步骤错误,系统会提示错误并指出哪一步出错了。据悉,这套系统已在上海部分中学进行试点。

  实验“可视化”

  实验过程可视化包括实验过程空间可视性和实验过程时间可视性。据了解,数字化实验系统能大大缩短实验的时间,有效减少误差,使得到的数据更加准确,现象更加直观、明显,使传统实验手段难以实验成为可能,数字实验解决了传统实验中只能定性不能定量的问题,可直观、形象地观察实验数据变化的整个过程。

  物理实验中,空间上细微过程人眼难以观察,一般借助于显微镜可以实现细致的观察。时间上细微过程难以捕捉,难以记录,是物理实验的一个难点,瞬间变化的可视化尤其是难点。传统的实验仪器由于人眼观察与手工记录的断续性,确实难解决这个问题。

  数字化实验通过与计算机连接的传感器实时采集数据,记录数据,实现了时间上细微过程的实验过程数据自动记录,相当于用传感器和计算机代替人眼、手、纸和笔记录数据,实现了数据记录的时间连续性,实现了瞬间变化“可视化”。例如将传感器技术引入超重、失重教学,就可以在很短的时间内清晰地记录下压力随时间变化的图像,具体再现超重、失重的过程,便于总结超重、失重现象的特点和条件,符合归纳法教学的要求。

  数字化实验教学平台是贴近学习本质的一种学习模式,它不仅转变了学生的学习方式、提高了学生的实践能力、培养了学生的创新能力,而且作为远程学习的辅助,独立地一种学习形式,弥补了传统实验教学的不足。

来源:教育装备采购网 我要投稿
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