中学数字化实验室设计与实施

孙启峰

实验教学是教学工作的重要环节,充分运用现代信息技术,加强和改善实验教学工作,为学生提供探究性学习的良好环境和物质条件,促进现代教育观念、技术和方法的有机融合,是实现新一轮课程改革目标,引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生搜集处理信息能力、获取新知能力、分析解决问题能力、交流与合作能力的需要。

数字化实验室是实验室发展的必然趋势

探究性实验教学和研究性学习必须以良好的实验教学条件为基础。而现代良好的实验教学条件是和当今的先进的科学技术分不开的,因此实验室的建设朝着数字化发展是一个趋势。

数字化实验室是信息技术、计算机技术在实验教学中的具体应用与实现,是传统实验室在时间与空间上的延伸,是在对传统实验室功能分析的基础上对实验室的重新架构与设计。数字化实验室突破传统实验手段的限制,大幅度地改进了许多传统手段做不出、做不好的实验,变“不可见”为“可见”,由“抓不住”到“抓得住”,将“不好做的”转变为“好做的”。该系统对传统实验进行了深度挖掘,开发了其潜在的素质培养功能。数字化实验室是由计算机、计算机网络、数字化实验系统、多媒体设备等组成。

数字化实验系统是根据中学新课程改革而开发的新的实验设备,主要由传感器、数据采集器,计算机及相应系统软件构成。由数据采集器采集到传感器在实验过程中产生的数据,经A/D转换后输入计算机,再由计算机进行数据和图形的分析、处理、给出物质运动的规律。用传感器和计算机代替人工处理,简化了实验数据的处理过程,能生动、形象地反映客观规律,使学生的精力更集中于对数据背后隐藏的科学规律的探究,提高实验效率。

建设数字化实验室

2008年4月,我校于通过公开招标,新上了数字化探究实验室3口,机器人实验室1口,非数字探究实验室1口,总投资160余万元。经过1年多的运行,取得了较好的教育效果。现就有关情况简要介绍一下。

一、数字化实验室建设的前期选型设计

数字化实验室前期的选型设计是关键。目前,国内生产数字化实验室设备的厂家有几十家,国外的品牌有8～9种。我们认为,选择数字化实验室生产厂家应当注意以下几点:

1.产品的选择。

产品与学校使用的教材内容是否一致,是否是围绕着学校的教材而开发,配套器材是否齐全,软件是否易用、是否能够出色完成实验数据处理、是否支持尽可能多的实验,服务体系是否完善。这就需要学校根据自身实际情况,让广大教师参与进来,多方调研、共同决策。

2.国内外品牌的选择。

一般来说,国外产品的精度较高,价格也高,是国内品牌的2～3倍。由于中学实验对实验精度的要求不高,国内的产品均可满足,且造价较低,一般学校均可承受,同样的预算可以多建几口数字化实验室。因此,我们建议实验室尽量选用国内产品,可以购买少量的国外产品进行高低搭配。

3.配备数量的选择。

一般以每组2～4人为宜,而有的实验需要3位同学相互配合才能够完成。建议有条件的学校选择2人/组,预算相对不足的学校选择3人/组。

4.实验室的整体布局及装饰。

学校应根据教室实际情况进行整体设计,同时考虑到设备安装、布线的合理性、学生学习、教师巡视等各方面因素,并和厂家进行良好的沟通,做到既美观又实用。

二、数字化实验室的建设

在进行数字化实验室建设时,学校应安排责任心强、业务突出的教师对产品进行严格的检验,并对施工进行监督。在施工中遇到问题及时汇报,与厂家有效沟通,共同解决问题。

由专业计算机公司进行计算机安装及网络布线的,由专业的安装人员安装实验桌安装,由专业的装修公司进行室内装修,这就需要制定详细的施工计划,并由专人负责协调各工程队。在验收时,各室组成一个由专任教师参加的验收小组,严格按照校方的要求验收,争取把能做的实验都做一遍,以检验产品的性能和实验室的综合性能。

总之,严格、科学、认真地进行数字化实验室的设计与建设,能够保证学校有限资金的合理应用,为学校下一步的现代化实验教学打下一个良好的基础,加速信息技术和课堂教学的有效整合。■

(作者单位:山东省邹城市第一中学)