数字化实验

数字化实验（共12篇）

数字化实验 篇1

实验教学是高校教学工作的重要组成部分,在培养应用型、创新型人才方面发挥着十分重要的作用。实验教学的作用不仅仅是为了配合课堂理论知识的学习,更重要的是培养学生的实验设计能力,创新能力,科学探索能力以及与他人合作的能力。

教育手段的信息化是现代教育技术发展的重要内容,是实现教育现代化的具体途径和主要标志,以教育信息化带动教育现代化是教育改革和发展的大势所趋。实现实验教学的信息化不仅成为信息技术与课程整合、教育手段现代化的一个突破口,而且对培养学生的实践动手能力、激发学生的学习兴趣、提高综合素质和培养创新思维起着重要作用。

一、数字化虚拟实验教学系统的形式、功能及特点

与理论课程教学时数相比,实验教学课时较少,且由于实验条件、场所、仪器的限制,实验课程内容开设有限、复习和巩固教学环节缺失,严重制约了实验课程教学目标的实现。微型计算机的普及和校园网建设的日益成熟为实验教学方法的改进和内容的革新提供了条件。

1. 数字化虚拟实验教学系统的形式和功能

要实现数字化实验教学系统的应用首先须进行数字化教学资源建设,开发多媒体实验教学课件,实现实验过程的数字模拟。通过收集实验设备的数字信息,将多媒体资源制作成实验教学数字资源,表现特定的实验教学内容,借助Flash动画软件,整合声音、图像、文字等多种媒体资源。通过多种媒体表现形式,呈现实验大纲、实验原理、实验目的与要求、实验设备、实验演示课件、实验示范录像等信息。学生不仅可以观看实验模拟过程,还可以动手操作课件。通过不同操作参数的变化,在动画及声像软件中产生不同结果的信息反馈,通过学生与教学资源的互动,使学生对实验信息有更深刻地理解和认识。

数字化仿真实验系统为教学内容与学生实现网络互动提供了基础。由网络平台提供浏览、查询、测试、交互等功能,实现实验的网上预习、实验报告的网上提交。学生在实验开始前利用网络学习实验课件,实验结束后将实验报告上传给教师,实验中遇到的问题,在网上与教师和同学进行交流获取帮助。教师在网络平台上发布实验通知和实验要求,上传实验教学资源,对学生进行答疑。

2. 数字仿真实验教学系统的优点及局限

(1)仿真实验教学系统的优越性

针对真实实验的缺欠,虚拟仿真实验项目建设是目前实验教学发展的热点之一。与传统真实实验相比,仿真实验具有一些显著的优越性。

(1)仿真实验突破了现实教学条件对实验内容在时间与空间上的制约。在显示实验教学中,一些实验设备由于价格昂贵、操作复杂、操作条件苛刻或其他一些原因,难以让学生在实验室中完成。还有一些项目实验周期长、测试项目反复,不适宜于安排在实验教学课堂上完成。而数字仿真实验平台是一个开放的实验平台,师生可以不受时间空间的限制,在虚拟的环境条件下,自由地操作选定的实验项目。对于在实际操作中容易出现错误、发生危险的实验项目更是可以放下包袱,反复操作、练习。

(2)虚拟环境下的仿真实验节省了大量经费和资源。实验室的建设维护、仪器设备的采购保养以及实验教学运行管理都需要很多费用,仿真实验使这些费用都大幅度降低,而且可以创造更好的实验条件和更多的实验机会。另外,学生开展设计性、综合性实验时,可以先进行模拟仿真实验,在得到最优方案后再进行实际实验,可以有效地避免盲目性错误,提高实验的成功率。

(3)数字仿真实验还能够有效促进学生创新意识和创新能力的培养。学生可以在虚拟环境下开展综合性实验和创新性实验,彻底摆脱现实实验条件的约束,在更深、更广的知识领域内探索。利用网络实验环境,可以发挥实验者的想象力,去实现自己的设计,而不受器材、仪表等的限制,为学生创造力的发挥提供广阔的空间。

(4)网络化仿真实验能够充分体现学习内容的开放性和资源共享性。仿真实验内容具有高度的可获得性,更广泛专业范围内、不同高校的学生都可以进入实验系统,实验者不再受时间、空间上的制约,而教师可以共享教学信息资源,促进相互交流,节省教学资源和快速反馈教学问题,发挥优质教学资源的辐射作用。

(2)仿真实验教学的局限性

仿真实验在实验、实习、实训等方面具有明显的优越性,值得大力推广,但同时其在某些方面的应用也存在不足之处。

例如在水处理工艺实验教学中,工艺实验处理效果受各项水质参数和运行操作参数的影响,每个参数对处理后水质参数的影响程度和趋势各有不同,处理后水质各项参数变化由于受不同机理的控制也存在很大的差异。各工艺参数协同作用对处理后水质参数影响的数学模型极其复杂,学术界至今没有形成成熟的、被广泛接受的模型理论。因此,在仿真实验中,大部分的实验参数被确定,每个实验只能限定1~2个工艺参数作为可调整的实验参数、演示处理过程中及处理后水质的1~2项水质参数的变化。学生在实验过程中只能观察到单一参数对实验结果中单一数据的影响,不能综合分析讨论工艺过程中的多项重要机理,难以对工艺过程产生全面、立体、多维度的认识,使实验教学效果大打折扣。仿真实验的这种局限性难以在短期内有所突破,需要新的实验教学形式作为有效补充。

二、在线监测实验系统的作用

一些水处理工艺实验运行周期较长,水在处理构筑物中停留时间最短也要几个小时,生物处理工艺甚至达到几十个小时以上,也就是说运行参数或水质参数发生变化需几个小时甚至几十个小时才能显现出后续效果的改变。实验周期过长,不适宜于在实验课上进行。另外实验取样次数频繁、水样检测分析工作量庞大,分析过程中产生操作误差的几率高,难以有效保障实验教学质量。而一些典型工艺的实验教学对学生深入理解和掌握学习到的理论知识具有重要意义,须寻求适当方式开展典型工艺的实验教学。在线仪表与计算机相结合应用在实验教学中是克服实验周期及检测分析问题的有效途径,同时对于一些仿真技术无法模拟的实验项目也能够提供适宜的操作条件。

以一个污水生物处理工艺实验为例,将在线监测有机物、氮、磷含量等水质参数以及流量、液位等操作参数的传感器安装在处理工艺构筑物模型的适当位置,水质及操作条件模拟信号传入探头控制器,将模拟信号转换成数字信号,与计算机进行通讯,工业控制组态软件将分析数据经过处理存储起来备查。组态软件可以适当发挥控制功能,调节阀门、水泵、计量泵、鼓风机等执行机构的控制参数。让学生通过对存储的数据做数学处理进行动力学计算和反应机理分析,根据水质参数和运行参数数据结果优化工艺运行条件。系统具有一些有利于提高教学效果的独特属性。

1. 数据记录和存储功能

在线记录、保存实验信息是在线监测实验教学系统的基本性能。记录数据量大,不仅可减小学生自行检测和记录可能造成的取样和分析误差,而且由于数据丰富,便于师生从多方面对实验数据进行分析,充分认识和理解实验的教学内容。

2. 对实验过程的指导和规范

在实验指导、教学内容信息传递方面具有与数字仿真实验系统相同的功能,同时在操作上实时提示学生应如何操作,随着操作阶段的不同,指出操作要点和注意事项。限制操作参数在合理范围内,当学生操作失误时能够即时发出警示,并拒绝执行操作,保障仪器设备不会由于误操作而造成损坏。

3. 优良的综合性、设计性实验和创新实验平台

在线监测的模型实验系统具有完备的数据采集功能和最接近实际工艺运行状况的实验操作过程,能够进行复杂、多样的实验,为综合性、设计性实验提供完备的物质基础。最接近真实状况的实验条件和实验内容的丰富性使学生在发现问题、解决问题、开发想象力、发挥创造性方面拥有极大的空间,为创新实验提供广阔的舞台。

4. 教学资源利用最大化

实验操作条件、实验结果的数字化为在线监测实验系统网络化打下基础。学生可以利用校园网对实验模型设备现场进行远端操作控制、实时下载实验数据并与指导教师进行交流,使学生不致在漫长的实验周期中全部时间被实验操作和取样分析所占用,同时大量的实验数据可以由所有学生共同分享,各取所需,让实验数据发挥最大的作用。

一些在线仪表比较昂贵,整个在线监测实验系统造价较高,一套系统不能只供少数学生使用。将在线监测实验系统与网络连接,让更多的学生和教师分享实验数据,使其体现最大价值。

三、结束语

信息化是实验教学发展的重要方向,数字仿真实验系统和数字化真实实验系统作为实验教学信息化建设的重要内容,应优势互补,共同在实验教学中发挥作用。

参考文献

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[3]陈旭冰,赵俊英,刘光明.化工原理仿真实验在实验教学中的应用[J].大理学院学报,2006,5(2):89～90

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[6]谢佑国,徐菊美,曹砚君,等.计算机在线监控技术在工程类实验教学装置上的应用[J].实验室研究与探索,2005,24(4):43～47

[7]刘作华,谭世语,薛荣书,等.基于LabV IEW的化工原理实验教学研究[J].高等理科教育,2009,1(83):60～63

数字化实验 篇2

为鼓励探索开展科学实验教学的新方法、新思路，推动数字化探究实验在科学教学中的应用，提高实验室管理人员对数字化实验使用的基本技能，10月29日起，举行了为期半天如何使用小学科学数字化实验室的培训活动。在培训过程中，培训教师给我们介绍了数字化实验设备；讲解和练习数字化实验设备的基本使用方法；教材中能够利用数字化实验设备进行的教学内容介绍；选择典型实验分组进行操作，采集实验数据、分析实验现象，得出实验结果，从而体验研究过程。

数字实验室由“输出终端＋传感器＋配套教具”组成。数字实验室克服了传统实验仪器和实验方式的某些弊端，实现了信息技术与常规教学、探究性实验的结合。

在小学科学新课程教材中，不少教学模块中都有数据采集、分析处理、实验教学探究等内容的应用，小学科学教师能实际操作数字

化实验仪器，是一项必需掌握的教学技能。下午培训机构的教师分别演示了使用Smart采集器及传感器测量室内室外的温度、测量空气中的湿度、测量大气压强等用传统实验器材做起来现象不是很明显的实验，用数字化实验演示时效果非常明显，使用起来也非常方便。第二天的实际操作中也是如此，甚至有些较为复杂的计算过程也都由计算机软件代替了，为学生对实验过程的探究节省了时间。

这次培训我总结一下有下面几点：

（1）数字化实验室中的传统测量仪器大多以传感器测量仪器来代替，而我们的课本上讲的都是传统测量仪器的使用方法，注意事项，如果使用数字化实验器材如何解决课本和实验过程中的冲突问题怎么解决，值得探讨。不过，数字化实验传感器也有它的独到之处，比如可以用Smart采集器及传感器测量给一杯水加热的变化过程。实验如下：

给一杯水加热

实验目的

测量在对水的加热过程中，水温的变化。实验原理

水既可以吸热也可以放热，这两个过程的变化，我们可以用温度来度量。该实验我们就是用温度传感器，来测量水在吸热过程中温度的变化。

实验器材

计算机，数据采集器，温度传感器1个，数据线，烧杯，三角架，石棉网，酒精灯等。

实验装置图

图12-1 实验步骤

1、按照实验装置图搭建实验装置,将温度传感器探头悬置在烧杯中；

2、打开实验系统软件时间”曲线，选择，点击建立“温度--设置实验时间“10分钟”，采集间隔“100ms”；

3、点击

采集数据，点燃酒精灯对烧杯进行加热，实验结束后，点击

停止采集；

4、观察实验结果图，分析水在吸热过程中温度的变化关系。实验结果

图12-2 由实验结果图可知，用酒精灯对水加热的过程中，由于水不断地吸收热量，水温会逐渐升高直至沸腾。

从实可以看出非常的直观，直接给出了数据和图像，整个过程非常方便的得到了结果，学生的兴趣应高会很高，但缺少了些学生动手的基本能力。

（2）数字化实验输出终端，也就是电脑上带有做实验时采集数据的专用软件，这些专用软件一般都可以做到只输入数据就可以得出结论，而忽略了中间各变之间的关系，而科学实验要求注重实验的过程，所以这种面向结果的实验器材对学生而言是利大于弊，还是弊大于利。或者说我们如何更好的利用数字化实验室提高科学实验教学是不久将来所有小学科学老师要面对的新挑战。

数字化实验 篇3

在初中教学中，物理是非常重要的一门学科，而物理实验的教学则是物理教学中的重要环节。数字化实验系统主要采用的是传感器、计算机以及数据采集器等结合在一起教学方式，利用该系统进行物理实验的教学能够有效地提高物理实验教学的质量，帮助学生掌握物理实验的本质规律。数字化实验系统具有非常强大的信息收集能力与信息处理能力，为了在初中物理实验教学中更好的应用数字化实验系统，就需要加强对数字化实验系统的研究。

一、数字化实验系统物理实验的设计原则

在初中物理实验教学中，应用数字化实验系统进行实验的教学时，需要遵循一定的实验设计原则，从而确保数字化实验系统在物理教学中的合理应用。首先，数字化实验系统的物理实验设计需要遵循科学性原则。科学性是数字化实验系统物理实验设计的关键，教师应该确保数字化实验系统物理实验的实验方法与实验原理要具有科学性，并且根据初中物理实验的原理与规律进行实验内容的设计，从而充分的发挥数字化实验系统的作用。其次，数字化实验系统的应用还应该遵循针对性原则。教师在进行数字化实验系统的实验设计时，需要根据教学中实验教学的目的进行设计，明确实验的意义与目的。在物理实验教学中应用数字化实验系统时，主要替换的就是传统实验中的数据处理与数据读取环节，这就要求教师从教学实际出发，结合实验教材中的难点利用数字化实验系统进行解决。最后，适用性原则也是数字化实验系统应用应遵循的主要原则。教师在利用数字化实验系统进行初中物理实验的设计时，需要确保实验的内容与知识符合初中生的认知水平，通过数字化实验系统的特点激发学生的学习兴趣，从而提高初中物理实验教学的质量。在物理实验教学中，数字化实验系统应该能够使用与初中物理的光学、力学、电磁学以及热学等物理知识，并采用适当的方法进行数字化实验系统的教学。

二、数字化实验系统在物理实验教学中的应用

1.利用数字化实验系统探究声音特性

在初中物理教学中声波的教学是非常重要的，教师需要通过实验帮助学生理解声音的特性。在数字化实验系统的应用教学中，教学需要从以下几点进行实验教学的设计与分析，从而提高学生的物理水平。首先，教师应该对实验的目的进行确定。其次，教师需要结合教学内容对物理实验进行合理的设计。在利用数字化实验系统进行物理声波实验的设计时，教学需要先对实验器材进行选择，并通过实验器材的合理分配进行实验操作。教师需要将声波传感器与数据采集器进行连接，同时将手持分析仪的相应实验模板打开，之后就能够进行数字化实验系统的声波实验。在实验过程中，声波传感器接收到的信号波形会借助电脑进行准确的描绘，从而得到科学准确的振动波形图。再次，探究过程也是数字化实验系统物理实验中的关键环节。在实验操作过程中让传感器接收到不同响度的声音，对电脑绘制的声波图的振幅进行观察，对影响声音想读的因素进行探究。最后，教学需要对数字化实验系统的实验优点进行分析。在物理实验教学中利用数字化实验系统进行实验教学时，能够直观地将声音的特点与性质反映出来，并通过数字传感器将其可视化，不仅对声音记录、测量方法进行了简化，还能够丰富实验的内容与现象，激发学生的学习兴趣，从而提高物理实验教学的质量。

2.探究影响摩擦力的因素

在初中物理实验教学中，摩擦力是非常重要的一部分内容，虽然在传统的物理实验中能够直观地感受到摩擦力的存在，但是却不能够通过传统实验装置第七进行控制，只能够完成摩擦力定性的探究，而无法完成定量的探究实验。在物理摩擦力实验教学中，教师可以通过数字化实验系统在物理实验教学中的应用进行摩擦力的探究。数字化实验系统中的定位传感器与力传感器能够准确、有效地将摩擦力的变化情况反应在电脑上屏幕上，并且还能够对影响动摩擦力的因素进行探究，例如接触面积、压力、运动速度以及接触材料等因素。数字化实验系统的摩擦力实验装置主要包括数字化实验系统、滑块、铁架台、带小车的模板以及砝码等。对实验器材进行合理的安装，采取控制变量法对摩擦力的影响因素进行探究。在实验中学生能够通过电脑直接观察到摩擦力变化的图像，从而得出准确的结论。数字化实验系统具有精确性和灵敏性，能够准确地反映出实验的变化情况，从而提高了物理实验教学的效率。

数字化实验 篇4

周忠继、顾明远、周满生、王珠珠、刘雍潜、钱培德、谢锡金、梁宁建、倪文锦、许庆豫、杨季文、袁爱玲、祁永华、岑绍基、林小苹 (排名不分先后) 组稿:林小苹

组织实验

广东、广西、云南、贵州、上海、江苏、江西、湖北、北京、福建、香港、海南、云南、湖南、安徽、山东、辽宁、吉林、四川、新疆、西藏、天津、山西等省 (自治区) 、地、市电教馆或相关教育教研机构

参加研究

所有子课题单位参与者和各省、地、市教育行政部门和相关电教馆站等技术支持

苏州大学纵横研究所、香港大学教育学院中文教育研究中心、总课题组秘书处资源库技术组

纵横学习, 培养孩子学习兴趣的益友

我的孩子今年5岁了, 活泼、开朗也很聪明, 但对学习缺乏兴趣, 为此我们做家长的非常着急。尽管也采取了一些方法, 但效果不明显。例如, 当初我教他认字时, 无论从何下手, 他学得都没有什么兴致。无奈还是按照老办法, 从教他死记“a、o、e”开始。每天兜里装几张卡片, 反反复复地教他认记, 但经过一段时间的实践练习, 我感觉效果不佳, 却一直也没有寻找到更好的办法。

自从幼儿园开展了纵横教学, 孩子的学习兴趣一下子被激发了起来。他愉快地告诉我, “学习真好玩。”听到这话, 我心里说不出的高兴。通过纵横学习, 孩子认识了许多汉字, 每天一回家, 他就缠着我帮他解字, 和他做“找朋友”游戏, 嘴里还不停地唠叨着“一横二竖三点捺, 叉四插五方块六, 七角八八九是小, 撇与左勾都是零。”起初我对他背的这些东西, 既听不懂, 也不知是什么意思。后来, 看到幼儿园发的《纵横输入法简单易学的原理和规则》, 经过认真研究后, 感觉这个方法对幼儿认字识字很有帮助。一方面提高了他的学习兴趣, 让他不再感到认字枯燥;另一方面也帮助他对汉字的结构有了较早的认识;三是以口诀的形式对汉字进行了解读, 便于识记。

在孩子的带动下, 我也对纵横学习产生了兴趣, 没事时也和孩子一块解字、背口诀。纵横学习为我们的家庭营造了快乐的氛围, 更融洽了我和孩子的关系。通过纵横学习的辅助, 他的认字速度越来越快, 记的字也越来越多。在潜移默化中他的记忆力、手眼的协调能力、与小朋友的沟通交往能力都有了显著提高。

作为家长, 我非常感谢幼儿园, 感谢纵横教学, 培养了孩子学习的兴趣, 促进了孩子综合能力的发展。

(北京军区政治部幼儿园大二班李兆宸家长李民华)

家园配合, 让实验有序向前发展

●实验效果和分析

《幼儿园教育指导纲要》中指出:幼儿园教育是基础教育的重要组成部分, 是我国学校教育和终身教育的奠基阶段。因而在幼儿期, 教师利用某种技术为手段 (如纵横信息输入法) 促进他们的潜力发展, 使其具备综合能力是非常重要的。脑生理学研究证明, 人脑功能具有区域性特点, 即在脑的某个块面上比较侧重某种功能, 但是分工不绝对。在脑的动作神经中枢里, 有掌管手运动功能的神经组织, 使手在运动时, 与大脑相应管理手功能的神经元相联系。手的动作愈精细, 操作程度愈复杂, 相应在大脑上占的面积愈大。也就是说, 对手进行各种动作的训练, 可使大脑得到锻炼与刺激, 脑与手的联系和脑内部的联系都得到加强, 从而对改善脑功能起积极作用, 也就是我们平常说的手脑协调。从实验开始至今, 我们的目标十分明确, 进行纵横输入法学习是为了研究它对促进幼儿多元化发展有无直接关系。下面通过几个方面来进行效果分析。

(一) 促进幼儿识字量的提高

对象:4岁半～5岁半幼儿。

材料:我们采用《纵横信息数字化内隐学习能力开发专项研究》的测试结果来说明:

广东省肇庆市直属第一幼儿园内隐学习测验方差分析t检验结果 (如表1) 。

对肇庆市直属第一幼儿园52名被试幼儿的测验成绩进行统计分析, 比较实验组和非实验组测验成绩的差异, 结果发现, 实验组的测验成绩均高于非实验组, 并且存在显著差异。

(二) 促进幼儿学习创造能力的提高

引用总课题组《纵横信息数字化学习研究课题实验专项研究报告》的话:“创造力是人类最宝贵的力量, 是一个民族进步的核心力量, 也是一个人成才的最重要的能力……创造是智力的独特目标, 就是通过智力的作用, 把未能解决的事物变成可以解决的事物。”纵横信息数字化学习研究教学实验专家组一致认为, 课题实验的关注点应该放在“学习与创造”上。

1.促进幼儿表现力的提高

(1) 2009年4月28日, 在肇庆市端州区教育局举行的第二十一届幼儿艺术节美术、书法大赛中, 有14位小朋友参加了比赛, 其中就有7位参加了纵横信息化学习, 在比赛中因突出的想象力和创造力取得了好成绩:廖玮曼、杨帆两位小朋友荣获该活动的特等奖;汪蕙林、王晓芊荣获一等奖;其他小朋友 (其中, 吴仪萱只有五岁) 获得了二等奖。

(2) 在建国60周年大庆中, 肇庆市政府办公室系统组织机关单位职工子女进行作品创作比赛, 欧霁萌小朋友绘画的《可爱的懒羊羊》被入选作品册。

(3) 在2010年的“六一”儿童节前夕, 我园幼儿参加了我园与社区共建的儿童书画比赛, 实验班的唐小雯、王誉轩、梁凯旋、李忻洋、梁冠谦5位小朋友荣获了一等奖和二等奖。

2.促进幼儿创造力的提高

据很多教师反映, 参加纵横信息化学习的小朋友思维比较活跃, 在日常教学中举手发言也较为踊跃。如黄老师反映的情况:在一次科学活动《神奇的麦比乌斯圈》中, 教师为了把课上得有较好的效果, 把全班小朋友分成三组, 并把参加纵横学习的小朋友归为一组。从活动的过程中看来, 参加纵横活动的这一组效果较好, 小朋友只需要教师讲解一次就能够很好地将麦比乌斯圈剪好, 何重霖小朋友还在教师没提醒的情况下把圈又剪了一圈, 提前发现了麦比乌斯圈的秘密。其他两组都需要依靠教师做示范才能够完成。

3.促进幼儿语言能力的提高

在语言活动《猴子过桥》中, 教师请小朋友想一想, 小猴子应该怎样过河呢?小朋友都纷纷发言献策, 有的说:“做只小船划过去。”有的说:“游过去。”答案都比较传统。而纵横码实验组的小朋友想法更有创意。蕙林说:“让小猴子做对翅膀飞过去。”霁萌说:“让小猴子做对高跷踩过去。”心圆说:“绑根绳子让小猴子荡过去。”我们从答案可以看出参加纵横信息化学习的幼儿想的办法较有突破, 创新思维在表述上也有了体现。

(三) 促进幼儿个性的完善

在2009年6月的中期报告中, 我园用一个个案, 说明了陆锴源小朋友参加实验班之后的个性转变, 在经过了一个学期的学习之后, 他又有了进步, 他妈妈也给我园课题组送来了一封感谢信。2010年5月, 陆锴源小朋友还代表我园到广州参加网络作文的现场比赛, 并取得了88分的优秀成绩。

●例一:陆锴源个案摘录

(一) 个案背景

姓名:陆锴源 (昵称:源源)

性别:男

年龄:5岁半

源源是纵横实验班的孩子, 班上的老师都说他有点小聪明, 可就是调皮捣蛋、上课时注意力不集中;如果老师批评了他, 他就会乖得一声不吭, 或者赶忙讨饶道歉说“对不起”, 但过不多久他多动的毛病又要犯了, 有时甚至来点恶作剧, 搞点小破坏, 经常有小朋友告他的状。因此, 有一些小朋友就不太喜欢跟他一起玩。但是, 自从参加了纵横培训活动之后, 源源的性格改善了很多……

(二) 个案指导设想

⑴教师尝试通过纵横码学习, 培养源源的专注力。

⑵以尊重为原则, 循序渐进地改变源源的不良习惯, 帮助他与小朋友和谐相处。

⑶家园联系, 与家长共同探讨家庭教养方式。

(三) 观察与教育记录

【实录一】

9月26日周五

纵横码学习活动时, 萱萱着急地跑过来, “源源自己不练键盘, 就用手敲我的键盘。”别的小朋友听说了, 也都跑过来看热闹。这时坐在源源旁边的栩栩也站起来大声告诉我“他也动我的键盘”。只见源源若无其事, 双膝跪坐在凳子上, 眼睛盯着屏幕, 脑袋还摇晃着。

看到他这种样子, 真让人气不打一处来。他就是这样一个男孩, 自私, 以自我为中心, 自己不想学, 人家要学, 他就来捣蛋, 弄得其他孩子也学不了。

【实录二】

10月16日周四

活动镜头一:今天, 我教孩子们学纵横操, 模仿小鸟跟着鸟妈妈到外面去做运动, 孩子们都非常高兴地学着小鸟自由地飞, 只有源源, 一会飞到一个角落里自转, 一会又像无头苍蝇似的飞到小朋友当中乱撞。

活动镜头二:上机练习笔形代码的时候, 小朋友们都很认真, 源源也在那儿练习, 突然又有小朋友来“举报”:“源源不练纵横, 在玩其他的游戏。”源源却一脸无辜地说:“没有啊, 我打开看看而已。”

【实录三】

12月8日周一

今天, 我要求小朋友们测试单字输入, 并逐一登记成绩, 看谁的成绩最好。10分钟过后, 小朋友陆续举手表示测完, 我也忙着登记。这时, 霜霜测完后的成绩没显示出来, 源源就急忙帮着弄, 他没想到自己一着急, 退出了测试系统, 成绩没了。下课的时间也快到了, 要拿成绩, 只能重新再测, 霜霜着急生气地说:“都怪你了, 你赔我的成绩。”

源源的出发点是好的, 想帮助小朋友, 但是由于不懂如何申诉自己的初衷, 又害怕遭到小朋友的指责和老师的批评, 所以不敢吭声。从这一点, 我们可以看出源源个性已经初显变化, 若在以前, 源源肯定会和霜霜争个面红耳赤。

●例二:陆锴源妈妈的感谢信

纵横信息课题组的园长、老师们:

你们好!

首先, 我要感谢你们开展了纵横信息数字化学习研究, 源源参加学习以后, 有了非常大的进步。

以前, 每当我下午去幼儿园接孩子时, 我都会看到他在教室里跑来跑去, 坐不住, 甚至有时候还钻到桌子底下。每当这个时候, 我就有点恨铁不成钢的感觉。

但自从他参加了纵横学习以后, 他就慢慢地变了, 变得有耐性, 也有自信心了。以前幼儿园凡是有任何活动, 他都不肯参加, 因为他对自己没有自信, 无论我和他爸爸怎么劝他都没用。但今年的家庭运动会他自己吵着要参加, 还叫爸爸、妈妈请假一起来参加, 看到他这么积极主动, 我们都很开心。现在, 我下午去幼儿园接他时, 经常看见他在画画, 有时旁边还围着很多小朋友, 这说明他也学会与小伙伴交往了。

我庆幸我选择了这个幼儿园, 也庆幸源源能够成为你们实验班的一名小朋友。

谢谢园长, 谢谢老师, 谢谢你们!

源源妈妈

2009年12月10日

(四) 促进幼儿观察能力的提高

对象:实验班与非实验班幼儿各6名。

材料:我们在网上下载了《找相同》、《找不同》两种智力游戏。

目的:为了研究参加纵横信息化学习是否能够帮助幼儿提高观察能力, 如表2。

●家长效应

我园开展纵横数字信息化学习已有两年多了, 这么长时间以来, 我们一直用各种方式与家长沟通, 实验组负责人把网站“快乐纵横”板块作为向家长、社会宣传的园地, 向广大教师、家长以及关注我们一幼的社会人士介绍课题的基本情况, 宣传关于幼儿使用计算机学习的正确观念, 用实验阶段实效说明问题, 调整一部分家长对幼儿学习计算机的认识偏差。另一方面, 课题的实验教师及时地把幼儿参与实验学习的过程以帖子的形式发到网上, 还经常上传幼儿活动的相片, 让家长一饱“眼福”, 及时了解幼儿实验学习的过程。我们还经常开展一些纵横亲子活动, 由此引起了教师、家长对实验的关注和支持, 不只是教师的全情投入, 家长们也热心地参与其中。

自从幼儿园开展纵横码实验后, 也掀起了一股家长纵横热。在我们的实验组里, 有些家长普通话不标准, 运用拼音输入法时, 因为发音的错误导致他们的输入也常常是错误的。自从他们的孩子参加了纵横实验班之后, 他们也跟着一起认真学。有一次, 睿睿妈妈很高兴地对老师说:“我学了几年五笔都学不会, 打了几年的拼音都不及你们的纵横码快, 很容易学。”很多家长跟着孩子一起学会了纵横码, 使得其他没参加纵横码课题实践的家长非常羡慕, 总问什么时候能普及开展。

我园开展纵横数字信息化学习两年多以来, 不只是教师的全情投入, 家长们也热心地参与其中, 请看“快乐纵横”板块上的留言和互动给我们带来的惊喜:

帖1 (家长) :上个星期我儿子回来做纵横码操, 原来学习纵横码如此生动有趣;有这样优秀生动的教案和这么优秀的老师, 我觉得我非常幸运, 我选对了幼儿园。

帖2 (黄老师) :是的, 计算机入门的引导是非常重要的。有人说计算机是外国孩子的学习工具, 是中国孩子的游戏机。我们幼儿园现在进行的是“纵横信息数字化学习促进幼儿认知能力发展和潜力开发的研究”, 研究中有一项是如何引导孩子正确使用计算机、端正使用态度。

……

从黄老师和家长的这个互动我们也可以看出, 纵横信息数字化是如何指导家长、引导孩子使用计算机, 让计算机成为孩子学习的工具。

从家长的回帖中, 我们可以感受到家长从观望到热情参与和积极配合的过程, 同时我们也可以看到家长的热情来源于孩子不断取得的进步。

都江实验小学创建数字化校园总结 篇5

我校是一座历史悠久而又生机勃勃的百年老校，是江苏省现代教育技术示范学校，信息技术的普及和应用是实验小学的特色之一。目前，学校共有总部、分部、建乐校区三个部分，各校区在地理位置上相隔较远，给教学资源的共享和管理带来了不便，因此学校积极地进行数字化校园的构建和重组，争取形成三地共建、共享的格局。

一、分析现状、发现问题

在数字化校园的创建过程中,由于领导、教师的理念不同，对于信息化、数字化的理解也不尽相同，造成了学校之间的发展不平衡。就目前而言主要存在以下一些问题：

认识上的不到位 有许多老师和学生认为数字校园网络只是用于教学管理和信息交流，是教学管理工作人员和计算机专业人员的事，校园网的其他应用和他们无关。

操作技能的局限：一部分老师和学生虽然已经意识到校园网的重要性，但由于技术水平的限制，使他们不能得心应手的应用网络为教和学服务。

网络应用的空缺：目前，许多学校都拥有一支在网络管理和安全维护方面的高素质队伍。但在数字校园网络应用中，很少投入人力、物力去设计和开发，从而影响数字校园网络为教育教学提供及时、高效的服务。

网络资源库的贫瘠：基层学校建设资源库由来已久，但普遍内容陈旧、更新慢，不能迅速地和新的课程理念、内容接轨。

教科研与教学脱节：数字校园网络在具体运用时不能和教学活动有机结合起来，比较浮躁的基层教科研活动不跟教学活动挂钩，无法指导和支持课堂教学，这是目前各数字校园网络应用中最大的一个误区。

二、多管齐下，整体推进

绩效是现代企业管理中的一种手段和方法，也是一种衡量评价体系，我们致力于寻找低成本、高效益的行为方式，参考扬州数字化校园的标准，尝试从应用层面出发，归纳整理出一些具体操作策略和方法。

（一）树立意识是前提

电教工作是学校整体工作的重要组成部分，是保证教育教学工作的支撑点，是促进教师专业化成长的主阵地，是深化教改实验的大平台，也是学校特色建设的突破口。因此，我们把创建数字化校园工作看成是对过去电教工作的一次经验总结，更是把它看成是全面提升学校信息化程度的新起点。力求用数字技术改造和提升学校教育教学和管理工作，促进信息技术和学科课程、学校管理的有机整合，能够最大限度地提高学校的教育效率、教学效率和管理效能。

（二）设施建设是基础

“工欲善其事，必先利其器。” 校园网是建设数字化校园的“器”，我们从硬件和软件两个方面着手，努力创设良好的校园网络环境为建设数字化校园的提供基础保障。

硬件环境 学校遵循的“适用够用、适度超前”八字方针，从到现在一直得到切实的体现，多项设备技术指标处于全市基层学校领先地位。

19配置学生电脑并开设计算机课程，是都江市最早到位的小学；

在都江市最先采用百兆光纤接入方式，实现计算机互联；

完成教师课件制作室和新芽电视台的建设工作，最先拥有两台服务器和一个独立IP公网地址；

建成两个多媒体大教室，重整双向闭路电视系统；

全校65个班级实现“班班通”；

又建两个多媒体电教室、两个师生电子阅览室，11个毕业班全部安装多媒体演示系统，新添14台联想笔记本等；

209月起，无线网络覆盖总部校园。

目前，学校各类电教设备齐全，多项指标超过数字化校园“标准”要求。400多台电脑通过有线或无线同时在线，能安全高速平稳运作，有力地支持了数字技术与课程、教学、管理有机整合与运用，为学校基于数字平台的教育教学创设了良好的环境。

软件支撑 学校有符合省市统一标准的、具有一定开放性、扩展性并能彰显个性的数字化校园平台。学校在基于城域网的数字化校园管理应用平台的基础上，结合自主开发，将教师人事管理和学生管理、教务管理、图书管理、课题管理、实验管理等各管理系统相对集成，实现教育教学、教育管理的数字化。

（三）资源开发是重点

数字校园的资源建设包括学科资源库、数字图书馆、科研信息库等，数字化资源建设是数字化校园的重要元素，它直接关系着数字化校园的具体使用。资源丰富、操作便捷、覆盖面广的资源库可以为学校深化教育教学改革提供资源和相应的软件支持；创立一个共建共享、学科完备、内容优质、多样化的教育教学资源库，既可以为教师提供各种教辅资料、优秀课例、多媒体课件和素材，又可以为学生提供直观生动的自主学习的资源和优秀教师的教学辅导。这样才能调动学校广大一线教师和众多学生的热情，让数字化校园的功能落到实处。

我校重视加强校本资源建设和积累，以学科教师队伍和专门成立的资源开发小组为依托，结合“资源开发奖励办法”的激励措施，几年间，积累的自制课件、积件、专题网站、试卷、教学设计、素材、论文等类别的资源达到50G以上，并且在不间断的添加中；购买的南京师友公司的三个平台涉及语数外科学四大学科，总容量100G；每学期从上级电教部门购置的音像光盘资源分类做出索引，自主开发了音像资源查询系统，教师可以直接在网络上进行借阅登记，总容量200G以上；新芽电视台专题视频资料每学期也有50G的容量。

目前，质量较高能运用于日常教学的各学科课件已达数百个，同时自制课件、积件、自主型站等资源在各级各类评比竞赛获奖数已达近百个。

苏教版小学语文《家》课件获中央教科所评比三等奖；

苏教版小学语文《大海中永生》获江苏省教研室评比一等奖；

《小河与小草》获扬州市多媒体教育软件评比一等奖；

《美丽的丹顶鹤》获第二届扬州市研究性专题站评比一等奖；

学校站获第三届扬州市中小学优秀学校网站评比一等奖；

科学《简单电路》获江苏省信息技术与整合评比一等奖；

美术《秋天来了》获中小学美术教师说课及课件展示一等奖；

（省市级等级奖和都江市级一等奖略）

有了充足的数字化资源，教师的教、学生的学就有了源源不断的“活水”，就有了更多的手段和更广阔的空间，从而使数字化校园和教育教学结合更加紧密。

（四）数字化队伍培训是关键

教育教学的现代化、信息化、数字化背后是教师素质的现代化，因此拥有一支善于学习、不断更新、与时俱进、高素质的教师队伍和管理人员队伍，是建成和应用“数字化校园”的根本保证。

学习培训是促进教师观念升级、素质提升的唯一途径。我校的信息素养师资培训自19以来一直在坚持不懈，并在多次的自主培训活动形成了鲜明的“校本培训”特色，在省、扬州以及都江市相关电教会议上均作过典型经验介绍。近年来，为了贯彻数字化校园的理念，又实行了“普及与提高并重、学用结合、竞赛促进”等措施，极大地提升了教师信息技术素养。

校园信息化总体水平：获江苏省现代教育技术示范学校称号，20获江苏省现代教育技术先进集体称号；学校“九五” “十五”省电教课题均顺利结题，并获得专家组的高度赞扬，“十一五”电教课题《学科主题学习资源的设计与开发研究》于月获得中央电教馆的立项资格，一举成为国家级独立课题，最近又以《数字化校园环境中教师专业成长研究》申报成功国家级重点课题的子课题；学校站从20开始纯自主手工独立开发到后来的ASP技术架构，一直到年共改版四次，前后获得都江市一等奖5次，三度获得“扬州市十大优秀网站”的提名，并于年1月获得扬州市中小学十佳网站称号；65个班级主页至今也已改版两次。

教师数字化素养：①教师能在现代教育理念的科学指导下，积极利用信息化手段开展网络环境下的教学，实现信息技术与学科教学的有机整合；②1958年12月31日以后出生的男教师，1963年12月31日以后出生的女教师能利用相关教育资源和素材进行电子备课；③班主任能利用Excel等信息化手段对学生知识技能掌握情况进行检查反馈，对学生学习成绩实行计算机动态管理；④教师充分利用网络资源开展教研活动，130名教师能通过个人blog在校园网上进行研讨交流；⑤100余名教师参加省《信息技术与教育》和《信息技术与课程整合》考核，以合格率100%的成绩高居都江市学校首位；⑥教师应用信息技术方面成果较多，积极参加各级教育行政部门组织的与信息技术相关的竞赛并获奖。

学生信息素养能力：学生在应用信息技术方面能力强、成果较多；积极参加各级教育行政部门组织的与信息技术相关的竞赛并获奖；在教师指导下积极利用网络环境开展自主学习、合作学习、探究学习，学生具有较强的在网络环境下进行学习的能力。学校从年春学期开设信息技术课，历年均参加省青少年奥林匹克信息学竞赛，从2006年开始参加全国信息技术创新大赛（NOC），累计获奖数省级一、二等奖44人，国家级银奖3人、金奖3人。

（五）规章制度是保障

数字校园的建设是一个长期、持续、动态的建设过程，“三分技术、七分管理”，数字化校园必须由专业的队伍和管理制度保证才能正常运行，管理必须和建设同步发展。

1、制度保障 进一步健全学校信息技术领导小组，确保学校信息化工作有效开展。建立学校信息化发展的评估制度，对于推动学校信息化工作开展得好的教师予以奖励。

学校规定每学期各教研组必须完成至少一个专题讲座、一节优质录像课和一节公开研讨课；同时要组织本组教师的力量自制课件，每学期大组（语、数、外）必须上传5——10个自制课件，小组上传2——4个自制课件，并将此项工作纳入教研组评比范畴，作为考核教研组工作的一项基本条件。每学期每位教师必须上传至少2份教案、1份教学心得体会（教学反思），考试试卷、此外，教师个人的教学计划、教学总结、获奖论文、发表的文章、收集的应用软件等都可上传到校园网，以便统一管理和查询。

2、经费保障 学校年度预、决算时，信息技术的软硬件投入占学校设备总投入的30%左右，每年的独立经费都能保证添置和维护设备，将努力在完成学校所有教室多媒体演示设备的安装。

3、信息化环境保障 建立网络管理制度，明确管理人员的职责和权限；设立专职或兼职电教员、网管员计9名，对学校电教工作提供了强有力的支持，定期维护网络设备，确保畅通，最大限度地预防计算机和病毒的侵害。

四、坚持不懈，创建特色

在数字化校园的创建过程中，积累了大量的经验，并形成了一些显着的`特色。

（一）师资自培的领头优势得到加强

在长年累月坚持不懈的培训过程中，逐渐形成了以下四支队伍：

操作应用队伍 由学校50岁以下的中青年教师组成，100%的掌握计算机的基本知识与操作技能，能应用网络环境开展学科教学及教会学生利用网络进行自主性、研究性及探索性学习。

资源开发队伍 由20多名熟练掌握开发设计多媒体课件和制作网页的青年教师组成，主要负责学校资源库的建设。

网络维护小组 各年级组中精通电脑的教师和学校的电脑教师构成，解决一线教师的硬件问题，定期维护设备，防止各种病毒的感染和“”的攻击,确保网络畅通。

电教科研队伍 以学校课题为引领，积极开展信息技术与学科课程整合的研究，以网络环境下学生探究性学习的实践研究为重点,使计算机及网络的运用渗透到各科的教学之中，鼓励教师参与整合课的研究。

（二）教师博客呈现百花齐放的势头

我校教师博客从2006年初起步，现在已是生机盎然，气氛活跃，逐渐成为教师网文的集散地、教师思维的碰撞地和教师专业成长的大舞台，推进了教师专业化成长。在此基础上，学校提出了博客建设总目标：打造都江教育一流的教师专业化成长平台，极大地提升都江实小教师群体的知名度和学校的品牌形象。

在刚刚开始建立博客的时候，许多教师对于博客的认识和所持的观念是参差不齐的，参与的教师很少，所以发展到现在活跃的程度也是经历了一段时间的孕育。

萌芽 统一领导班子理念，对教师进行了宣传和动员，扫除教师对博客的认识误区。提出参与博客的教师发文是否原创不限。注重领导层、骨干教师以及先行者的引领作用；

成长 在全校大范围参与博客的基础上，逐步提出原创稿件的类型和具体要求，限制或禁止文章的出现。同时，各备课组教研组形成相对独立的博客团队，一批教师在博客锤炼中脱颖而出，博客平台在周边学校的示范作用明显加强；

成熟 成熟博客文章大批量地被正式发表或获奖，教师信息素养得到大幅度提高，教师专业化成长平台的作用日臻明显，电教工作的特色之花形成，学校品牌形象得到强有力提升。

（三）科研课题的引领作用

“九五”期间，我校为适应素质教育的发展要求，更好地培养学生具有现代科学意识和知识技能，重点选择数学和音乐学科进行了省级《应用电教媒体，优化教学过程，提高教学质量和效率》的课题并申请立项，组织开展了课题研究活动，于年元月结题。通过“九五”课题的摸索和研究，我们总结了得失，同时建立了一支技术过硬的电教骨干队伍，为学校的现代教育技术的普及与发展打下了坚实的基础。我们坚信教育教学的改革与发展必须充分发挥现代教育技术的优势，走发展内涵之路。

“十五”期间，我校开展的省立项电教课题《信息技术环境下教学过程的设计研究》于2006年1月顺利结题，我们运用教学过程设计理论、教学最优化理论和新一轮基础教育课程改革理论对大量实验课例进行分析，充分肯定了在信息技术环境下设计的教学过程能够有效地提高课堂教学效率。教师在开展本课题研究的同时加大了理论学习的力度，较多地参加了教学研究活动，促进了教师的成长。主要取得了以下五个方面的成绩：1、学科教学过程设计与信息技术的整合的意识进一步得到加强；2、在教学策略的选择和设计上既重视优秀传统的传承又注意模式的创新；3、促进了教师教学观念的更新；4、开阔了学生的视野，增加了学生多种学习的体验；5、教师在课题研究过程不断学习、善于思考，教育教学能力得到提升，取得了大批教育教学成果。

继“九五” “十五”省电教课题均顺利结题后，“十一五”电教课题《学科主题学习资源的设计与开发研究》于2006年12月获得中央电教馆的立项资格，一举成为国家级独立课题。2007年秋，又以《数字化校园教师专业培训模式研究》申报成功国家级重点课题的子课题。为了加强“十一五”现代教育技术国家级课题的管理力度，我校已经确立多方联络专家指引，结合教育教学的实际需要,借创建数字化校园的东风,积极独立开展课题研究,争取早出成果，多出成果。

(四) 六类专项网站的建设

在学校站（****）的正常运转的同时,我校新设计了“十一五”立项课题专项管理网站（****）、德育专题网站（*****）、语文（*****）、数学（****）、外语（****）以及研究性专题站（****）六大类别。在建设过程中，强调实际运用和个性彰显，并且制定专门的奖惩措施促进网站的常态常新。

数字化实验系统的设计和实现 篇6

关键词：数字化实验系统；中学理科教学；通用实验；专用实验；实验模板；传感器；控件

0引言

数字化实验系统(有时也称为计算机辅件)一般由传感器、测控器(或数据采集器)、有关的软件和计算机组成，其中计算机是数字化实验系统的核心。通过数字化实验系统可以把课堂创建为一种学习者能主动建构知识的环境。数字化实验系统能够支持学生在实验中进行定量的测量，特别是测量一些使用传统设备很难测量的变量，使学生积极参与到以观察和实验为主的探究学习中，实施探究并且获得有效的学习效果，是信息技术与学科教学整合的有效手段。

本文着重论述的是中学理科数字化实验系统开发和设计中面临的问题及解决方案。中学理科实验是一个相对比较宽泛的概念。其中，物理实验是最主要的部分，涉及到的实验包括力学、电磁学等方面原理；化学和生物学实验则主要涉及到成分测量方面的实验。

由于理科实验中各类不同实验之间差别较大，因此要将这些实验统一在同一个固定操作界面的软件上，其实现就会有相当的难度。而为每个单独实验定制专门的程序，意味着程序的开发量不可控，同时也很难满足所有教师在教学上的个性化要求。

笔者近期承接了数字化实验系统的开发任务，在设计过程中，发现国内大部分的同类软件产品都存在上述问题。而另一个情况是大部分的国内软件目前都无法做到随时保存实验数据和实验分析过程，留待重新调用或重放实验过程。

1通用实验和专用实验矛盾的解决

在国外成熟的数字化实验系统中，基本不存在通用实验和专用实验的概念。不同的实验是通过设计不同的模板来实现的。要实现这一点，需要几个前提：

(1)软件运行的配置项经过有效的归纳整理，都已完全参数化。程序运行的各种可能性，包括界面表现、操作流程等要素都可预先通过参数配置来进行控制。

(2)无论模板如何变化，数据的管理构架都是统一的，能够采用同一种方法存储和调用以及传输。

(3)提供自由的数据变换方式和自由公式编辑功能。否则就无法满足不同实验对数据计算、转换以及数据分析方面的要求。

(4)提供丰富的数据分析工具，包括直线拟合、各类曲线拟合以及积分、求导、统计等。

(5)提供通用实验报告功能。

国内的同类软件，由于多数没有经过很好的设计，软件的开发是“见招拆招”，碰到问题才考虑怎么解决。在这样的开发模式下，要通过通用的程序＋实验模板的方式解决所有的实验问题是不现实的。正是由于这个原因，国内目前的同类软件都是采用通用软件＋专用软件结合的方式，既每个实验都是单独编制一个程序。这样做既浪费开发时间，又让教师和学生在使用过程中丧失了探究的可能性。

2解决方案

2.1设计

分析了国外成熟数字化实验系统的做法后，我们决定采用通用软件平台＋定制实验模板的方法来解决通用实验和专用实验之间的矛盾(见图1)。

可以把通用程序看作实验模板的解析器和运行平台。实验模板存储了以下信息(见图2)：①软件运行参数的配置库；②实验控件配置信息；③预先设定的数据换算方法；④预先设定的数据分析方法；⑤预先设定的实验说明文件；⑥预先设定的实验报告格式。

软件运行参数的配置库存储的是通用软件平台在实际运行过程中的配置情况。主要包括以下几个方面：

(1)实验类参数。包括实验名称、实验类型、实验可重复最大次数、实验持续时间。

(2)传感器类参数。包括实验所采用的传感器类型、数量、采样频率、采样方式等。

其中实验类参数决定了该实验模板的属性描述，通过这些属性描述清楚地定义了该模板的实际使用范围。而传感器参数则决定了软件在运行过程中如何检查设备连接情况以及如何配置这些连接设备。

实验控件配置信息存储的是软件平台在运行过程中需要在界面上展现哪些实验控件，以及这些控件的名称、位置、颜色、背景图样以及所显示的数据等属性。

预先设定的数据换算方法存储的是原始实验数据从传感器上传后，如何换算成不同的数列集。

预先设定的数据分析方法存储的是一些预设的数据分析算法库。当实验数据采集完毕后，实验操作者只需点选预设的曲线类型，程序就能对实验数据画出拟合曲线。

预先设定的实验说明文件存储的是实验模板制作者(通常是教师)。为了能通过图文描述实验的装置情况、实验原理、实验步骤等，预先编写的实验说明书。模板也应存储这些实验说明文件。

预先设定的实验报告格式存储了教师预先定义的实验报告指定格式。

要实现实验模板，则首先需要分析所有的实验，不会变化的要素有哪些(共性)，变化的要素有哪些(个性)，如何保存、记录这些要素，如何正确重现这些要素。

2.2实验的共性要素

对于中学理科实验应用到数字化实验系统，共性的是实验过程。所有的实验流程都是按照下述步骤进行的：①阅读实验指导。②布置实验器材。③采集数据。④观察数据，并对采集的数据进行各类分析。⑤形成实验报告。其中第④步骤，观察和分析数据采用了图形(图3)和数据列表(图4)两种描述工具。

2.3实验的个性要素

针对实验的每个步骤，有许多可配置的个性要素。例如：

(1)针对实验指导阶段，应显示哪篇实验指导文件。

(2)针对实验装置布置阶段，采用哪几种类型的传感器，采样频率各是多少，量程各是多少，数据采集方式是连续采集，还-是值变化采集，或是阀值触发方式采集。

(3)在数据观察分析阶段，可配置的个性项就更多了。例如，共分几个页面展示数据和图形，每个页面各布置什么控件，每个控件的位置和大小，每个数据列表框和数据图形窗各显示哪几列数据等等。

(4)对于实验报告阶段则需要配置哪些数据被抽取到实验报告中等。

(5)其它各类辅助性的配置参数，比如本实验的名称，类型(物理、化学、生物)等等。

2.4实验要素的记录和保存

本软件采用数据列表集合的方式保存上述所有的配置信息。

配置信息数据列表集合采用下述结构(见图5)：

这些设置表分别如下：①BaseSet基本设置表；②SensorSet传感器设置表；③ControlSet控件设置表，其结构见表1。

数字化实验 篇7

周忠继、顾明远、周满生、王珠珠、刘雍潜、钱培德、谢锡金、梁宁建、倪文锦、许庆豫、杨季文、袁爱玲、祁永华、岑绍基、林小苹 (排名不分先后) 执笔:林小苹

组织实验

广东、广西、河南、贵州、上海、江苏、江西、湖北、北京、福建、香港、海南、云南、湖南、安徽、山东、辽宁、吉林、四川、山西、新疆、西藏、天津等省、市、区电教馆或相关教育教研机构

参加研究

所有子课题单位参与者和各省、地、市教育行政部门和相关电教馆站等

技术支持

苏州大学纵横研究所、香港大学教育学院中文教育研究中心、总课题组秘书处资源库技术组

纵横信息数字化学习研究分享表彰与研讨交流活动纪实

2011年4月22日至23日, 由纵横信息数字化学习研究教学实验总课题组和中国教育学会、中国教育技术协会合作举办的“纵横信息数字化学习研究分享表彰与研讨交流活动”在北京中国科技会堂顺利举行。来自全国23个省、市课题实验学校、幼儿园的校长、园长、教师、学生, 总计六百余人参加活动, 接受表彰。

本次活动的协办单位有北京教育网络和信息中心、苏州大学纵横研究所、中少事业新媒体中心、中国教育学会中学语文教学专业委员会、中国教育学会小学语文教学专业委员会、中国教育学会学校文化研究分会, 支持单位是北京纵横码推介培训中心、上海教育基金会、广东省社会科学联合会以及近二十家相关媒体。

出席活动的领导和主要嘉宾有:纵横码发明人、香港苏浙沪同乡会永远名誉会长周忠继;中国教育学会会长、教授、总课题组首席专家顾明远;中国军事科学院医学院原院长、院士秦伯益;上海教育发展基金会理事长谢丽娟;民进中央专职副主席、中国教育学会副会长朱永新;原教育部成人教育司司长、北京纵横码推介培训中心理事长董明传;中央电化教育馆馆长、中国教育技术协会常务副会长、总课题组专家王珠珠。

活动由组委会执行主任、教育部教育发展研究中心副主任、总课题组专家周满生教授主持, 组委会主任顾明远教授在大会上致词, 总课题组专家王珠珠女士发表讲话, 来自云南省昆明市盘龙区新迎二小的七岁小学生李煦代表全国优秀学习小能手在开幕式上发言。

优秀实验园北京方庄第三幼儿园的周亚男老师和10位从没学过纵横码的大班小朋友, 为大家展示“快乐纵横宝贝”幼儿活动体验与分享。上海第一聋哑学校的孙老师和8位仅仅学了纵横码半学期的聋哑小学生, 为现场专家及师生展示了纵横信息数字化词语学习过程, 与大家分享、品尝成功的喜悦与快乐!

“我学纵横练本领, 练好本领振中华, 我用纵横为大家, 大家快乐我开心。”以培养学习者快乐学习、主动探索, 提高学习者时代优秀素养为实验宗旨的纵横信息数字化学习研究教学实验, 为不同年龄的学习群体创设了一个信息时代数字化创新学习平台。从幼儿园的小朋友到中小学及高校的学生, 从聋哑学生到少数民族学生, 在“易学、乐学”的环境下, 掌握了“看打-选打-想打-速读”多项技能本领。

本次活动特别邀请了全国著名的语文教学专家现场评审学生的在线写作与阅读, 同时也是为了验证正在实践研究的“在线写作系统”和“在线阅读系统”两大系统的实际效果。现场评审专家有:中国教育学会中学语文教学专业委员会理事长苏立康教授、副理事长伊道恩主任、秘书长顾之川博士, 中国教育学会小学语文教学专业委员会副理事长李春旺和两位北京市小学语文教学专业委员会理事。

●活动亮点一:现场互动交流, 对比测试验证

活动过程中, 总课题组秘书长林小苹老师适时与各地教师互动交流, 让活动现场成为教师们交流研讨的平台与空间。参与交流的教师有广东女子职业技术学院严凤英副教授, 北京方庄第三幼儿园吴东慧园长, 辽宁省电教馆教研员乔立梅老师, 吉林省电教馆教研员王喆老师, 广东省潮州市老干部大学常务副校长卢壁峰等。

为了收集方方面面对实验的反馈信息, 总课题组在现场还采访了第一次参加纵横课题活动的中国教育电视台以及网络传媒的记者, 大家感到这种将纵横信息技术和认知心理学以及语文的识字、阅读、写作有机融合的新颖快速的学习方式让人耳目一新。

现场还进行了一项有趣的对比测试, 组织者即兴邀请了双手用搜狗拼音输入的老师, 与实验班以单手输入纵横码的小学生进行看打文本输入比赛, 5分钟后, 教师组成绩最高者306字/分;学生组最高成绩是598字/分。

活动还邀请了优秀学习能手的家长与大家分享从家长角度看实验效果, 来自云南省昆明市的李煦同学的父亲李自周做了发言。云南省昆明肓哑学校优秀实验教师黄红燕也与大家分享了实验经验与成果。

认知心理学眼动研究与纵横信息数字化学习相结合专项研究, 在总课题组的多项研究发展中, 有举足轻重的指导意义。以华东师范大学认知心理学院书记梁宁建教授率领的研究团队, 坚持“从实验中来, 到实验中去, 分类验证”的原则, 促进了各类课题实验研究的发展。现场的“看打、想打、速读”眼动测试, 将为正在实验的研究提供缜密的心理学方面的分析参数。

●活动亮点二:荣誉表彰, 成果分享

分享表彰是参加代表们最兴奋的时刻, 当大家从颁奖领导手中接过奖、从颁奖嘉宾手里接过来金灿灿的“优秀探索实验先行示范学校”金牌时, 不管是教师还是学生, 都能感受到一股极大的激励和鞭策的力量。

为培养幼儿从小具有科技文化素养, 具有创新意识, 总课题组秘书处在本次活动前, 提出了“金耳朵的设计”实验建议, 并在现场安排了幼儿专项研究专场活动。北京丰台一幼展示了“纵横宝贝”活动, 北京明天幼稚集团十幼展示了“纵横词组”活动, 广东省潮州市绵德幼儿园展示了“找家”活动, 广东省中山市坦州时代英杰幼儿园展示了“9的组成”活动, 广东省肇庆市直属机关幼儿园展示了“放风筝”活动, 广东省潮州市兰英第二幼儿园展示了“拥抱世界”活动。新颖的设计理念, 带来了活动设计新思路, 生动活泼的活动过程, 孩子们欢乐愉悦的参与, 给了现场实验教师和园长新的启迪。

分享表彰中的一个重要内容就是各地的优秀成果分享, 获得全国“优秀探索实验先行示范学校”的北京军区政治部幼儿园园长段春梅、广东省肇庆市直属机关第一幼儿园园长胡笳、江西省新余市城北幼儿园黎明主任、贵州省安顺实验学校幼儿园园长、上海市江海幼儿园书记等, 分别在会上发言、交流。

幼儿专项研究展示专场, 特别邀请了总课题组幼教专家、广东省电教馆程五一副馆长主持, 北京师范大学学前教育研究所也派出老师参加活动, 并对活动进行评点, 第一天的活动顺利地落下了帷幕。

第一天活动结束后, 举行了一场教师们自编自演的文艺联欢晚会, 晚会凝聚了广大实验教师的热情与智慧。无论是北京明天幼稚集团的独舞《雾韵》, 还是丰台第一幼儿园的青年教师带来的充满异域风情的维族舞蹈“幸福、甜蜜亚克西”, 亦或是来自贵州省铜仁地区几位年轻校长的民族舞蹈, 婀娜的舞姿与美妙的音乐都使大家沉浸在无比快乐之中……

令人难忘的节目还有:北京方庄第三幼儿园祁颖老师表演的藏族舞蹈《天路》, 江苏省教育厅教育装备与勤工俭学管理中心刘丰书记的男高音独唱《等待》, 广东省潮州市老干部大学卢壁峰校长的口琴独奏《女神舞》, 广东省潮州市昌黎路小学钱瑞扬老师的女高音独唱《月亮花儿开》, 江苏省苏州市第二十四中学顾卫老师演唱的《东方之珠》, 湖南长沙国防科技大学幼儿园老师演唱的《纵横实验好》, 等等。

第二天上午的交流活动中, 由四所实验先行示范学校展示了“带着问题来学习”环节的实验活动。广东省潮州市昌黎路小学钱瑞扬老师、安徽省巢湖市庐江县希望小学张茂平老师、广西柳州岩村路小学邱健芬老师、广东省潮州市湘桥区实验学校黄若葵老师作为各校代表, 进行了总课题组 (编号为20110213) 的“带着问题来游戏 (学习) ”专项研究实验设计, 选择针对不同教学内容进行“激疑导问”, 目的是展示在培养学生学习过程中, 教师引导学生学会“提出-分析-解决”问题的教学实验新思路, 培养学生成为课堂学习发展的主动力, 培养学生的创新能力。

在成果分享环节, 广东省潮州市昌黎路小学王振中校长、江苏省苏州市博爱学校、老师贵州省铜仁市第六小学唐菊仙校长、江苏省宜兴市张渚职业高级中学吴敏红老师、湖南省长沙市雨花区新世纪实验小学彭其林校长、广西柳江第二中学韦运群老师从不同角度, 与大家分享了纵横课题实验的经验与建议。

活动现场, 来自苏州大学纵横研究所的张玉华老师为教师们介绍了纵横汉字输入系统软件的最新研发成果, 朱晓旭老师耐心为教师解答问题。

华东师大心理与认知科学院书记、博士生导师梁宁建教授为教师们作了重要的学术报告;全国著名语文教学专家、全国中小学教材编审委员会专家欧阳代娜老师从课题研究的社会意义以及学生的语文素养与学习技能等多方面指导课题, 使现场的实验教师们获益匪浅, 并坚定了实验的信心和勇气;纵横码发明人周忠继先生即兴发表了重要讲话;总课题秘书长林小苹老师与教师们分享了课题研究新建议;浙江省宁波大学计算机科学学院院长王让定宣布了纵横码课题大奖赛明年的信息。

纵横信息数字化研究实验分享表彰交流研讨活动在多方的协作支持, 教师、学生、小朋友的积极热情参与下圆满结束, 并实现了多项预期效果。展望未来, 纵横信息数字化研究实验将掀开崭新的一页。

附:实验教师 (辽宁省营口市张好) 现场诗作。

纵横情怀

轻轻的雪花悄然落下,

正如你轻轻地来。

冬天的营口银装素裹,

在那个雪后初晴的日子里,

纵横码带着南国的芬芳扑面而来。

那0到9的歌诀,

浓缩了你的精华,

走近你, 了解你, 拥有你的冲动,

刹时激荡在我的心海。

Z字型的拆字方法,

是那么的便捷奇妙,

在众多的输入方法中,

你笑傲群雄, 独领风骚!

曾几何时,

独坐在电脑前的我经常这样抱怨:

为什么现在的输入法都是和26个英文字母捆绑出现,

双手被键盘牢牢牵绊,

一刻不得闲,

真的好累, 好难, 好烦!

谁能发明出简单易学的一款?

我时常这样感叹。

直到纵横码的出现,

简洁明了的阿拉伯数字,

美轮美奂的汉字笔画,

两个最古老文明的完美结合!

无论老人、孩子甚至是残障者,

都可以在电脑上写出自己心中的歌!

但我不能放歌!

因为我知道——

小小纵横码,

寄托着周老先生对祖国文化深沉、厚重的爱!

学习、传播、实践,

作为实验教师任重而道远!

北京之行为我们的实验再次吹响号角,

让更多的老师、学生了解纵横, 掌握纵横,

在实践中继承、发扬、生成、创新,

这才是我的骄傲!

时间如流水般过得飞快,

两天的学习令我眼界大开。

轻轻地, 我即将离开,

正如我轻轻地来,

双手合十许下一个心愿,

愿纵横之花在华夏大地上

数字化实验室的应用研究 篇8

一、什么是数字化实验室

所谓数字化实验室，简单地说就是用来完成采用传感器或数字化平台制作的软件来完成一些只能定性无法定量的实验以及一些微小或瞬间数据的测量、演示实验的场所，配备标准包括初高中的理化生实验、通用技术实验 (智能机器人实验室是通用技术实验室的一部分) 。虚拟实验室的建立是对传统实验的一个非常好的补充，能发挥出巨大的作用。

二、长春市数字化实验室应用研究

1. 初中理化生虚拟实验的应用

长春市目前所应用的数字化平台是由东北师大理想信息研究所开发的初中理化生虚拟实验平台。该实验教学平台针对目前理化生实验平台中常见的问题，集合了众多功能，同时能为中学教师、学生提供全方位的数字化支撑。实验是激发学生探索欲望，培养学生创新精神和实践能力的重要途径。根据实验教学的特点，初中理化生实验分为两大类：演示和分组实验、探究实验。

在实践中，我们感到，当学校实验器材不能满足现有教学需求时，该实验教学平台是最好的补充，它能实现学生平时“看也看不到、想也想不到、做也做不到”的实验课程和内容。它能调动视觉、听觉、动手等多种感官参与教学，学生更有积极性，更有热情，对实验感兴趣了自然就愿意学习理化生这三门学科了。理化生虚拟实验软件具有如下特点：一是针对性强。如对有毒气体的制取，演示微观看不到的分子、离子，物质内部结构，宏观地球，动物解剖，植物成长过程，危险的实验课程。通过学习平台的演示，可以把知识形象化，有利于学生对掌握的知识，减轻学生的学习负担。二是有效性。它有助于规范操作，使实验更科学准确。它可以重复多次实验操作，使用效率高，尤其是对设备经费不足的学校更有益。应用于复习课效果更明显，即便条件好的学校也很少在复习课上重做实验，而软件学习平台可以随时进行实验操作，也可以把几个实验串联起来一起做。教师备课时，不用花费很多时间准备实验器材，节约了时间，减少了药品、器材、电等资源，减轻了教师的备课负担，降低了能耗。可以说它做到了“三省”，即省时、省力、省钱。三是智能性。利用动画可以培养学生的探究能力，能把教学过程与实验过程融合在一起，使二者成为不可分割的一部分。它是信息技术与学科课程有效整合的典范。四是便捷性。适合教师备课、演示、复习使用，课堂容量大，实验过程方便快捷。

可以说，初中理化生虚拟实验软件是解决现有实验器械不足和教学资源匮乏的最好方式。它加快了农村中学信息化建设和发展进程，提高了教师、学生的信息素养及学生的感知认识能力，促进了教师专业发展，培养了学生的学习能力，有利于农村教学质量的提高。当然，初中理化生虚拟实验软件也存在不足之处。例如：学生缺少亲自动手操作的体验，视频格式单一，限于单机使用，应用软件不恰当等。希望初中理化生虚拟实验软件不断完善和提高，更好地应用于教育教学中，成为理化生教师在教学中不可缺少的学习平台。

2. 通用技术实验室的应用

通用技术实验是将无法完成课程目标要求的课堂教学变为虚拟现实技术、人工智能技术，主要涵盖“技术设计、技术试验、技术制作、技术探究”等功能。其中技术设计的主要作用是让学生针对技术问题进行多方案设计，培养学生的创造性思维和问题解决能力；技术试验的主要作用是让学生亲历技术试验过程，初步掌握测量、加工、安装、调试等简单的技术操作技能，形成初步的技术试验能力；技术制作的主要作用是为学生提供动手机会，经历技术方案的实现和物化的过程，促进学生动作技能的发展；技术探究的主要作用是培养学生的探究精神，提高学生的技术探究能力。智能机器人实验室是通用技术实验室的一部分，虚拟机器人的教学工作已经在长春市中学全面展开。

(1) 什么是智能机器人实验室

所谓智能机器人实验室，是在学校建立的对学生开展机器人学习、活动的场所。智能机器人教育是培养创新精神和实践能力的重要途径。智能机器人技术应用了信息技术中的感测技术、传感技术、控制技术等，是信息技术课程和相关科技活动的良好载体。智能机器人是信息技术教学的最佳载体，为实施探究性学习，培养学生的创新精神和实践能力提供了良好的平台和发展空间。

(2) 智能机器人实验室应用研究

目前，长春市中小学机器人实验室所采用的设备分为教学用机器人和比赛用机器人。教学用机器人，使学生掌握单片机和机械传动的基本知识，能设计与制作由单片机和传动机械等组成的简易自动控制机器或简单的自动控制系统。课程设置一般分为初级、中级、高级三个阶段。长春市教育局从2010年起，在全市几个区选择一些小学建起了智能机器人实验室，并装备了机器人设备，学校利用科技活动时间对学生进行机器人的搭建、组装培训。囿于小学生的认知水平，长春市目前开展的机器人教育仅限于搭建。这种机器人配备标准只适用于学生进行简单的操作，可以参加一些创意比赛，但不能参加更多的比赛项目。教学用智能机器人还包括虚拟机器人，虚拟机器人是打破传统教育模式的教育平台，它集虚拟机器人运行平台、机器人程序编辑平台于一身，兼顾不同水平层次的需求。用户通过机器人控制接口控制机器人的动作，将编写好程序的机器人放到赛场上和其他用户的机器人同台竞技，在比赛的过程中感受学习带来的快乐，并且在玩的过程中不断学习程序设计和机器人策略算法，在玩—学习—玩—学习的循环过程中不断提高自己的素养。

比赛用机器人包括各种大赛允许参加的厂家设计的机器人配件。吉林省每年都举办全省青少年机器人大赛，大赛中成绩优秀的队伍会推荐参加全国青少年机器人大赛。长春市每年都有队伍参赛，而且占吉林省参赛人数的40%以上。东北师大附中初中部、高中部，长春市第二实验中学，东北师大附属中学、第二附属小学，长春十一高中以及汽车区多所学校在全国青少年机器人竞赛中都取得过很好的成绩。对虚拟机器人比赛，我们主要组织了NOC大赛，长春市在历届大赛中成绩斐然。

三、结束语

数字化实验 篇9

作为实验教学的一种典型的类型, 数字化的实验必须满足教学实验一般的要求, 教学实验是为了整个教学活动的服务, 其主要功能是教学, 在整个教学过程中的实验, 重要的不是某一个实验的某一个结果, 而是整个实验的教学的过程和整个教育的环节。既然要用数字化就应该设计一个合适的数字化的系统以满足整个实验室教学的主要的性能, 能够在数字化设计电路的时候充分得到加强。

数字化的实验系统的硬件是由传感器、采集器和计算机构成的。软件是对数据的采集进行控制, 还对采集的数据进行处理。数字化实验最大的特点就是对于数据采集的能力有充分的加强, 利用计算机准确地感受瞬间的变化, 检测到瞬时的数据, 也可以实时采集数据并以图像的形式表现出来。第二个特点就是能够灵活地处理数据, 通过计算机可以对实验进行控制, 也可以对大量的实验数据进行控制, 还可以进行快速处理, 这就允许学生在实验中尝试改变很多的条件, 比较试验的结果, 为学生创造科学探究和自主学习的环境, 培养学生个人的观察能力和实验的能力以及追求实事求是和勇于探究科学的态度。最后一个特点就是能够为互动式的教学创造可供学习的条件。实验室中的计算机联机以后, 能够即时实现数据的共享, 在老师的指导下对各个实验的结果进行比较, 从而进行开放性的学习。

2. 数字化物理实验系统设计的过程

在实验课上, 数字化的实验数据比较适合应用于整个实验过程比较复杂的项目中, 数据处理比较麻烦的实验和数据, 在设计的时候一定要注意实验的操作性能。设计数字化系统时, 想要达到的目标就是实现数据的采集和处理, 这些都是在幕后进行的, 这是实际的工作中可能带来的很大的便利。因此在设计实验时要将幕后的操作移到前台来。比方说, 需要进行物理量转换时, 最好自己输入公式;需要明显的物理凸显时, 自己选择尺度;需要进行数据拟合时, 最好由实验者根据实际的形状, 自己选择拟合公式。

在众多的实验中, 大多都是很容易学会的, 只有振荡电流这个实验是具有难度的。振荡电流实验的目的就是研究在整个电路产生电流的时候电压、电流之间相位的关系。这个实验需要通过软件慢速重放的功能来研究振荡电路的电压和电流之间的关系, 产生超低频的振荡放电过程。通过正弦函数等图像确定低压交流电源的输出是否有交流的电源, 研究这些电路最大的目的就是使整个数字电路完成得完美一些。

在设计系统实验时必须有鲜明的物理思想, 实验的设计要突出研究背后的问题、实验所依据的原理和研究问题所用的方法。实验的设计要充分展示所研究的物理过程, 有效地揭露物理过程的本质, 教学实验的设计还必须给学生提供一些充分发挥想象的空间, 有一定的可操作的实质性的因素在里面。

实验设计是一切实验完成的基础, 想要完成一个完美的实验, 必须进行设计。对于数字电路来说, 主要针对的对象就是教学, 数字电路是整个所要教授的电路中最麻烦的、最不容易教的, 因此需要教师在教授的时候加入一些自己的想法, 充分地调动课堂的积极性, 让每个学生都能够融入实验教学。

参考文献

[1]陈晓晓.数字化物理实验系统设计方法及教学[J].教学教育, 2009 (7) .

[2]韩小莹.数字化物理实验系统设计方法[J].系统设计, 2009 (4) .

[3]杜秀亮.刍议数字化物理实验系统教学[J].实验生活, 2011 (1) .

大学物理演示实验数字化构建探讨 篇10

关键词：大学物理演示实验,数字化

物理学是一门实验科学, 演示实验是物理教学中不可缺少的重要组成部分, 是“让事实说话”。演示实验教学是在课堂上主要由教师操作, 并通过教师的启发指导, 帮助学生对实验进行观察思考, 以达到一定的教学目的的实验教学的方式。演示实验不仅向学生阐述, 解释物理原理和现象, 还应该同时承担着培养和提高学生观察能力、理解能力、思维能力、实践动手能力等诸多能力的重要使命。

伴随着现代教育技术的发展, 高等学校教学资源建设正在从传统的纸质教学资源向数字化、电子化方式转变, 从单一载体向多媒体产品和多样化教学资源服务方式转变。演示实验本身也不例外, 正在经历着数字化的进程。我们所说的物理演示实验数字化是广义的数字化, 既包括演示实验本身的数字化, 还包括演示实验课程的数字化。演示实验本身的数字化指数字化的演示实验, 包括多媒体及仿真、视频、实验模拟和录像, 虚拟仪器的使用, 网络虚拟实验室等诸多形式;演示实验课程的数字化指演示实验课程讲授的数字化辅助以及演示实验课程管理平台的数字化等。

目前, 物理演示实验的数字化构建尤为重要和必需。演示实验课程的数字化构建意义无需多言。而演示实验本身的数字化构建重要意义在于:其一、有一些物理实验无法用实物仪器进行实验演示, 如α粒子散射实验演示、核聚变裂变反应等等;其二、即使实验可以用实物仪器进行演示, 而演示实验受到实验场地、实验设备数量, 质量以及实验时间, 实验学生人数等诸多因素的限制, 并不是每个实验在每个学校对每个学生都能进行实物仪器演示。“从整体上来看, 物理演示实验项目整体上内容偏少, 覆盖面不全, 并且水平不高”。

虽然目前演示实验的数字化取得了一些进展, 但其进程的广度和深度还远远没有达到实际的需求。究其原因, 主要在于以下两点:其一, 在思想上对于数字化的演示实验的重视程度甚至对于演示实验本身的重视程度还远远不够。认为演示实验只是教学的辅助手段, 数字化的演示实验并不是演示实验等等。另一方面在于人力, 物力上有相当多的高等院校演示实验教学环节非常薄弱, 经费不足, 人员不够等诸多原因。

结合工科大学的特点及在教学实践中的一些经验, 我们对大学物理演示实验数字化构建提出以下几点建议, 仅供探讨。

一、加强演示实验课程的数字化建设, 加强实验管理平台的数字化建设

管理平台上, 可以包括实验的内容介绍, 实验原理和仪器使用, 学生的选课, 实验的安排时间和地点, 学生与老师互动等诸多内容。在演示实验课上, 老师也可利用多媒体等数字化工具辅助演示实验, 包括演示实验的内容, 原理, 相关背景等等。使实验课程更加丰富多彩, 提高学生的兴趣以及积极性。

二、进行全方位, 立体性的数字化演示实验建设

数字化的演示实验可以包括很多种形式。比如多媒体及仿真、视频、实验模拟和录像, 虚拟仪器的使用, 网络虚拟实验室等诸多形式。我们认为可以分为两大类。第一类, 数字化演示, 即将实验的具体过程以数字化的形式呈现给学生, 另一类, 数字化虚拟, 学生可以进行虚拟的操作, 熟悉实验的具体过程尤其是操作过程。值得注意的是, 网络是个大的资源宝库。国外的许多知名大学的公开课上已经有很多很好的物理演示实验。我们可以将其充分利用, 辅以必要的英文翻译, 使之成为很好的数字化演示实验乃至双语教学资源。演示实验的数字化构建还应包括实验数据处理的数字化构建。在需要进行数据处理的一些实验中, 如果能够辅以数据处理软件, 更能提高效率, 而且, 软件中生成的实验数据关系图, 更能直接的反应各个物理量之间的关系。我们也在此方面进行了初步的尝试。

三、将学生引入演示实验数字化构建之中, 可以结合本科毕业设计进行

学生是主要的演示实验的受众对象, 将他们引入演示实验的数字化构建之中, 对演示实验的数字化构建大有裨益, 可以加快演示实验的数字化构建进程。这一过程可以结合本科毕业设计进行, 是本科毕业设计的一个良好的选题。值得一提的是, 由于本科毕业设计时间比较短, 而学生在进入此环节过程中, 需要学习和掌握一些基本技能和应用, 如果内容比较多, 往往会使计划完成的内容没有完成或者没有达到预想效果。而下面学生开始做时, 这一部分时间又要循环。所以, 建议可以让有兴趣的同学提前开始进行。例如, 从大三下半年或者大四上半年开始进行。这也是我们的经验和体会。

四、增强演示实验数字化构建的启发性, 创新性

演示实验虽然称作“演示”, 但其功能并不是简简单单的演示, 而是要承担培养学生观察, 思考, 分析等诸多能力的任务。在数字化演示实验的构建过程中, 时时刻刻注意引导学生, 增强数字化演示实验启发性, 创新性。多提一些问题, 多给学生一些思考, 多一些与学生的互动与交流。多一些“为什么”, “怎么样”, “如果, 那么”。也就是我们经常听到和所说的“How, Why, What”。

五、加强交流合作, 资源共享

每个学校的资源不同, 优势不同不论是在实物的还是数字化的物理演示实验过程中, 我们都应该加强合作交流, 实行资源共享。各个高校, 研究所以及相关的部门, 机构, 彼此间互通有无, 将极大的促进演示实验的数字化乃是演示实验本身的进程, 获益的将是这些机构本身以及学生乃至更大的群体。

六、数字化演示实验不能完全代替实物演示实验, 我们不能忽视实物演示实验的基础和支撑地位

科技部长万钢指出:我们的工程教育有成绩, 当然也有问题, 其中有一条, 价值取向缺乏工程特色, 培养目标定位不准, 由此导致研发和教学实践的“工程软化”。在大学物理演示实验中, 我们也要也应防止一味“软化”, 忽视我们工科教育的特色, 忽视实物物理演示实验的重要性。

参考文献

[1]陶洪.物理实验论.南宁:广西教育出版社, 1996.

[2]汪文明, 余兰山, 郭军.大学物理演示实验创新的探索[J].高等函授学报 (自然科学版) , 2005.

[3]李世民.改进物理演示实验, 增强课堂效果[J].实验教学与仪器, 2006.

[4]杨燕婷, 吴福根, 周誉昌, 王敏.大学物理演示实验立体化教学模式的建设实践[J].广东工业大学学报 (社会科学版) , 2008.

[5]吴望生, 宋红伟.物理演示实验教学改革探讨[J].江汉大学学报 (自然科学版) , 2006.

[6]孙兆海, 双语多媒体物理演示实验视频制作[D].天津工业大学本科毕业论文, 2011.

[7]刘雪娇, 物理实验数据处理系统的设计与研究[D].天津工业大学本科毕业论文, 2011.

数字化的小学科学探究实验教学 篇11

在诸多教学方法中，为我们所熟知的是开展探究实验，调动学生学习的主动性和积极性。教师可以通过探究实验再现科学的发展及发现过程，可以有效地让学生体验“猜想—验证—归纳”过程。但由于技术信息的落后，传统的探究实验过程中，学生的探究活动会受到这样那样的限制，这就使得探究实验的可操作性大大降低。例如在做“热是怎样传递”的实验时，学生需要准备火柴棒和凡士林，同时还要保证凡士林的量基本一致。这样一来，学生在实验操作过程花费了大量的精力和时间，从而缺乏充足的时间进行观察、思考及提出问题。随着科学技术的快速发展，数字化逐渐出现在人们的视线中。手机、电脑等电子设备的使用已非常普及。现如今，数字化的发展给小学科学探究实验带来了福音。以传感器、平板电脑等为核心的数字化设备开始逐渐进入小学科学课堂中。

一、传感器与小学科学探究实验

大量的教学实践证明，在小学科学探究中引入数字传感器可以有效地提高小学科学探究实验的教学质量，可以为探究实验从定性到定量，为学生认知从感性认识上升到理性认识，为方便学生在进行探究实验活动中更好地解释实验现象、归纳实验结论、理解接收实验原理、灵活运用科学知识提供强有力的保障。

笔者在小学科学探究实验的课堂实践中发现，让学生“看到现象”是探究实验成功的关键，但是我们在小学科学课程中一些探究实验往往会涉及光学、声学、力学等实验所要求的基本数据。这些数据的获得往往比较困难，很多教师选择通过观看视频或仿真代替等方式进行教学，最终的结果差强人意。比如在进行“护眼灯真的护眼吗？”探究实验时，我们靠的是眼睛的观察，根本无法准确地感知到灯光的频闪。怎样放大微小的现象使之变得直观易获是传统实验需要解决的。在本节课的教学过程中，笔者采用光能传感器套件，利用传感器、采集器、软件等组成的数字化测量实验系统快速、精确、实时的采集并记录灯光的频闪数。学生能够明显地从屏幕上看到日光灯两次频闪的时间间隔，而护眼灯的频闪基本没有，这样方便学生直观地观察现象，印象深刻，有效地帮助学生进行实验探究及分析。

二、平板电脑与小学科学探究实验

众所周知，学生的学习能力及学习度是有差异的，而传统的小学科学课堂教学过程倾向于全班教学，学生共用课件、视频等教学资源，这就限制了差异化教学的实施。随着技术的发展，平板电脑的普及率逐渐提高，使其融入课堂教学的可能性大大增加。

在进行小学科学探究实验教学活动中，平板电脑的使用给教学活动带来显著优势。比如《食物中的营养》一课，笔者在实施该课探究实验教学过程中，给每位学生配备了一台平板电脑，里面附有食物六大营养及各种营养的具体介绍视频。在课堂教学初期，笔者先让学生进行统一自主学习，学有余力的同学可选择扩展内容进行个性学习。此外，还可以在教学实施过程中借助网络和客户端软件当堂测验，实现高效反馈。平板电脑的使用使得教学内容在内在结构和表现形式上都发生了根本性的改变。以往在《食物中的营养》一课中，学生只能通过阅读书本中的文字表述，了解相关内容及知识点，而笔者通过使用平板电脑将知识由原来的文字形式变成数字形式，转化为直观简单易懂的视频模式，更利于学生观察接收相关知识点，提高学习效率的同时加深印象及激发学习兴趣。此外，平板电脑扩展了书本的信息容量和广度，使得教师的教学内容得到拓展。最后，在教学管理平台支持下，平板电脑使得学生学习反馈高效化。它可以支持学生将其实验过程进行拍摄并上传以供教师及全班进行分享，还可以向其他同学展示自己的学习成果，方便学生对实验现象及结果进行探究学习，而且还能实现教师对学生的学习程度进行评估，对其学习成果进行点评和展示，使得每位学生都能获得老师及其他同学的关注，提高学生学习的积极性。

数字化对小学探究实验的教学实施无疑是促进的。传统的教师讲授很大程度上限制了学生对科学概念的认识、理解和掌握，而数字化实验器材的引入较好地解决了这一问题。学生在提出自己猜想的基础上使用数字化实验仪器进行验证，利用其精确、快捷、实时地呈现实验数据对科学知识进行理解和掌握。数字化实验仪器促进了学生由实验验证向实验探究转变，可以有效地提高学生的科学素养。其避免人为和自然干扰的精准实验数据方便学生理解的同时，还促进学生专注于实验的讨论和分析，而且，数字化实验仪器的直观表述更有利于学生的感性认识过渡到理性认识，使他们能够更好地认识到事物的表象和内在的联系，认识科学本质。

三、结语

将课堂教学活动部分数字化有利于教师更好地实施教学活动。小学生对事物的认知很大程度上依赖于感性认识。将文字表述转换为数字表述，利用文本、图形、声音、视频、动画可以有效地增强学生的注意力，加强学生的直观感受，提高学生的学习兴趣，方便学生进行知识的拓展，有利于开展个性化学习，帮助教师实现差异化教学。同时，数字化的教学过程更加促进学生与学生、学生与老师之间的学与教的互动，展开广泛的学习、交流与借鉴。

当然，事物总是有利有弊的。数字化的引入给小学科学探究实验带来福音的同时，我们也应该注意到它的弊端。比如数字化实验教材、课例等教学资源不足，使用平板电脑进行教学活动时如何以平板电脑为载体，创造有利于学生学习的数字化学习环境和教学模式。这些都是我们应该思考并解决的问题。笔者认为，顺应时代发展需求，将新科技引入课堂教学活动，有效提高小学生科学实验教学是非常必要的。社会科学在迅猛发展，如何让小学生的科学与社会科学的发展保持步调一致，这是我们共同努力的方向。

数字化实验 篇12

关键词：高校,公选课,数字化实验,小学科学

根据学校教学安排, 从2012年9月开始, 《小学科学数字化实验》作为大学生公选课程向贵州师范学院在校本科生开放选修, 这在全国高校尚属首例。教学过程中对该课程的有关问题进行了初步研究与探讨。

1 课程概况

《小学科学数字化实验》, 是一门借助开放性的数字化实验室的平台, 能够促使学生更好地掌握小学科学基本理论和有关数字化实验研究技术的课程。在贵州师范学院本科生的教学计划中, 《小学科学数字化实验》属素质拓展课程, 共18学时, 记1个学分。素质拓展课程, 即俗称的“公选课”。

2 课程优势

2.1 小班额教学, 易于管理, 效果良好

高校公选课绝大多数采用大班教学, 教师很难关注每一个学生。很多学生纯粹为了拿学分而选课, “选修课必逃”、“选而不修”的现象普遍流行。

而《小学科学数字化实验》, 限于实验室仪器设备的台套数, 每个班选课人数控制在30人左右。实践证明, 这种小班额教学, 教师可以更好地分组教学, 更有利于关注学生个体, 有益于班级管理, 师生互动效益更高, 课堂效率更高, 学生学习效果更好[1,2,3]。整个教学过程中, 学生无一人无故缺旷, 即使缺旷, 都在规定的时间内补做了实验并提交实验报告。实验报告的平均成绩A班80.94分, B班85.12分, 均在良好以上, 而且师生之间在短时间内相互熟悉和了解, 建立了良好的友谊。

2.2 理论联系实际, 更重动手实践能力的培养

大多数公选课不同程度地存在重理论、轻实践, 重知识教授、轻能力培养和重课内、轻课外的“三重三轻”现象[4]。

《小学科学数字化实验》是一门实验课, 要求学生从生活中的现象出发, 理论联系实际, 通过亲自动手操作实验仪器设备, 探求事实背后的科学依据。根据匿名问卷调查的结果显示, 77%的学生认为在这个课上锻炼了动手实践能力, 加深了对生活现象和科学原理的理解, 有61%的学生开始有意识的去关注生活中的科学现象。与其他公选课“空座”、“逃课”现象截然相反的是, 不仅每次满座, 且从第二次课开始不断有非本班学生要求插班学习。授课教师以实验仪器设备台套数有限, 可以下学期再选为由, 才将学生劝回。

2.3 现代化的教室, 数字化的实验设备

所谓数字化实验室, 是采用传感器和数字化实验系统, 通过采集微小或瞬间数据, 并通过计算机实时显示, 来完成定量实验的场所。数字化实验系统包括了专业实验软件和通用实验软件。

虽然早在1978年, 美国就开始在基础教育中推行传感器技术, 但在我国的中学在2005年开始起步[5,6]。贵州省首批数字化实验设备, 则是2012年在贵州师范学院实验教学管理中心投入使用。因本校学生绝大多数来自贵州各县市, 选课的学生在上课之前无一人接触过数字化实验设备。即使是来自物理、化学、生物专业平时经常做实验的学生, 在上课过程中也纷纷感慨, 在校期间与“高科技”设备进行了零距离接触, 开阔了视野, 提升了科学素养。

3 困惑与思考

3.1 困惑

因开设《小学科学数字化实验》在全国尚属初次, 无模板可套, 无经验可循, 教学实践过程中, 难免感到困惑。

小学科学实验涵盖了物质科学、生命科学和地球与空间科学三大领域的内容。如前所述, 《小学科学数字化实验》, 是让学生借助数字化的实验平台, 掌握小学科学基本理论和有关数字化实验研究技术的课程。而授课对象是大学生, 如何教?第一批93名学生来自全校13个学院的32个专业, 学生的专业知识基础和科学思维能力差别非常大。物理、化学、生物三个专业的学生在进行相关实验时, 除了深切体会仪器设备先进外, 对实验项目内容感觉过于简单。但其他专业, 如部分文科类专业的学生, 要求按照既定的实验方案, 照葫芦画瓢, 限于基本完成实验过程, 而对实验探究过程力不从心。在课余交流的过程中, 甚至一艺术学院学生提出“鸵鸟蛋是一个最大的细胞”, 其他同学竟然表示赞同, 该如何应对学生暴露出的这样不同层次的前概念?授课教师该如何制定“以学生为主体”、“面向全体学生”的教学目标?该如何围绕教学目标, 选定实验项目?课堂教学过程该如何进行?

经过教学实践发现, 数字化实验设备的确具有快速获取数据的优点。专业实验软件类似傻瓜照相机, 只要识字就可以根据屏幕提示完成实验, 适合于学生熟悉新的仪器设备和普通演示、验证实验。但是, 学生省去了记录数据、处理数据的时间和过程, 对实验的探究过程印象不够深刻。而且一个周才上一次课, 每次课使用的传感器基本都不同。学生在实验的过程中忙于熟悉数字化实验系统, 不可避免的削弱了实验效果。通用实验软件, 要求师生根据探究实验目的, 编订合适的程序, 更有利于提高探究实验能力, 但通用软件的学习需要耗费较长的时间, 很难在有限的课时内完成。如何调整《小学科学数字化实验》的教学内容, 才能更利于学生的发展, 真正实现高校公选课的教学目标呢?

3.2 思考

面对困惑, 课程组也进行了深入调研和思考, 并拟对课程内容和授课方式进行调整。

3.2.1 课程内容

根据本科教学评估对实验教学要求, 实验项目必须包含创新性实验和综合性实验。第一轮授课过程中, 限于各方面的条件, 实验项目大多是验证型小实验。调整后的实验项目, 对小实验整合为大实验, 涵盖了与生活相关的物理、化学、生物方面的典型定量实验, 并增加了创新设计性实验。实验项目见表1。

3.2.2 教学方法

目前教育部倡导, 小学科学课程实施探究式的科学教育。学生是主动的学习者, 教师是学习过程的组织者和引导者。

新一轮《小学科学数字化实验》, 课程组将根据学生的专业背景特点, 充分挖掘学生在学习过程中的主动性, 发挥学生合作式学习的优势。主要思路如下:第一次课通过“破冰”活动, 增加学生之间的亲和力, 彼此熟悉, 5~6人一组, 原则上每个小组文理科融合, 优势互补。以学习小组为单位完成创新实验的设计、课堂实验及结果的交流表达。课程结束时, 组员之间、组间要根据现实表现相互评分, 以促进大家共同学习和进步。

3.2.3 教学过程

教学过程中, 更关注学生的能力和情感目标的实现。以动物体温调节中“动物冬天为什么会拥抱在一起”实验为例, 从孟庭苇的歌曲《一个爱上浪漫的人》入手, 引导学生找出与温度有关的歌词“两个人的寒冷抱在一起就是微温”, 结合动物冬天拥挤在一起的现象, 引发学生思考, 这是否是个科学现象, 有无科学依据。然后引导学生提出假设, 设计实验并实施, 继而得出结论, 形成科学概念, 最后又回到生活, 思考生活中还有什么现象说明了相同的问题。在学生进行实验的过程中, 播放一段视频, 皇帝企鹅以集体的力量抗拒零下80℃的严寒, 以此对学生进行团结奋进的情感教育。整个教学过程清晰流畅, 知识、能力、情感三维目标完美实现。

3.2.4 考核与评价

新一轮《小学科学数字化实验》课程考核, 课程组拟改变实验报告定结果的单一方式, 而是采取多元化的评价。实验报告成绩仅占总成绩的45%, 课下调研报告和课堂实验报告各占一半, 以期加强学生的课外实践, 改变选修课“进教室睡觉, 出教室什么也不知道”的不良现象。平时出勤和值日情况占总成绩的30%。另有10%由大家互评。还有15%由最后的期末考核成绩决定。期末考试有两种形式, 一种是写课程综述或者学习体会的方式, 根据实际学习过程实事求是的写一篇800字左右的文章, 此种形式满分占总成绩10%;另一种是根据所学知识, 自己选题, 做一个小学科学数字化实验设计, 此种形式满分占总成绩15%, 鼓励学生思维创新。多元化的跟踪考核评价方式能够反映出学生在整个学习过程的的真实表现, 避免公选课“做作业的不如抄作业的分数高”的尴尬局面。

4 结语

数字化技术对于师生双方而言都是一种新型实验工具和教学手段。《小学科学数字化实验》不是让学生学习小学科学实验的知识本身, 而是通过一种现代化的途径和方法, 通过探究式、合作式学习在收集数据, 参与实证、讨论和辩论, 培养和拓展大学生的科学思维能力、动手能力、创新能力和运用科学语言进行表达和交流的能力, 同时学会尊重事实, 尊重和欣赏不同的意见, 养成科学的生活方式, 并养成关注科学技术和社会发展的科学素养, 真正实现大学公选课的教学目标。

参考文献

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