数字化教学实验系统的一点思考

关于数字化教学实验系统的一点思考

随着科学技术的发展，以信息技术为主导的世界性新技术革命已广泛地渗透进社会生活的各个方面，计算机科学技术与学校教育的有机结合，正是我国基础教育面向现代化、面向世界、面向未来的重要标志。信息技术装备作为教育技术装备的一部分，对于培养学生在信息社会中收集、整理以及利用信息的能力起着举足轻重的作用。新的课程标准改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。改革以书本为主、实验为辅的教学模式，提倡多样化的教学方式，鼓励将信息技术渗透于教学之中。同时，新课程还注意不同学科间知识与研究方法的联系与渗透，使学生关心科学技术的新进展和新思想，了解自然界事物的相互联系，逐步树立科学的世界观。而数字化教学实验系统正是在这种大环境下应运而生分的。它提供了一个多功能的开放性实验平台，运用信息技术采集和处理数据，适合新课程标准物理、化学、生物、地理、环境、科学、数学等学科开展探究式实验和实验方案、实验方法多样化的需要，是信息技术与各个学科实验教学整合的重要方面和方式。

一、目前数字化教学实验系统的现状

数字化教学实验系统随着我国经济的快速发展和信息技术的不断进步以及推进素质化教育过程中实验教学地位的提高发展很快。有很多国外公司进入中国市场，如PASCO、Vernier、DATA HARVEST、FOURIER等，国内也有如艾思、GQY、朗威、科明园、友高等产品，还有一些引起国外技术进行生产的企业，所有企业所生产的产品尽管在功能上存在着很多差异，且所配传感器的量程、精度、种类上也有很大差别，但基本功能是基本相同，就是通过传感器对数据进行采集和处理，以适应不同的教学实验需求。

二、怎样看待数字化教学实验系统在教育领域的应用

教学仪器的研究开发、生产制造、配备、管理都是为教育教学服务的。用好教学仪器，为培养学生的实践能力和创新精神作贡献才是真正的目的，对于数字化教学实验系统也是如此。

在利用数字化教学实验系统进行实验教学时，存在下列一些观点：

1、数字化教学实验系统是由专门从事计算机教学的教师教授的，持这种观点的人主要是对整个新生事物不是十分了解，对计算机使用不熟练，认为只要利用计算机就是信息技术的学科范畴，就是培养学生的计算机能力从而不愿意用其进行教授和指导实验课程。

2、数字化教学实验系统是由是实验教师的事情，持这种观点的主要是一些教授信息技术课教师，他们对实验教学不熟悉，不能完全理解数字化教学实验系统在实验教学中的地位和作用，认为数字化教学实验系统只是一个和常规教学仪器没有什么区别的一个工具，强调它的实验功能，从而忽视了它的信息手机、处理的功能。

3、把信息技术教育与实验教学结合起来，用信息技术改造传统的教学实验，把计算机的数据采集和实时控制功能整合到实验教学中，指导学生进行探究式学习，把两个方面有机的结合起来。现在最愿意用数字化教学实验系统进行授课和实验的恰恰是既懂得信息技术知识，又懂得实验教学的教师。它强调对学生能力的培养，通过培养学生信息技术和科学实验

的兴趣和意识，让学生了解和掌握信息技术和科学实验的基础知识和基本技能，使学生具有获取信息、传输信息、处理信息和运用信息以及动手实验的能力，把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段。

三、数字化教学实验系统与常规实验仪器的关系

数字化教学实验系统作为教育技术装备的一部分，与常规教学仪器一样都是为实验教学服务的，二者既有区别又有联系。

二者的主要区别是：首先，常规教学仪器主要是训练学生的实验技能和学习实验方法，而数字化教学实验系统主要是训练学生的信息技术应用和完成科学实验的综合能力。其次，常规教学仪器一般一次只能测量一个物理量，而数字化教学实验系统可以同时测量多个物理量。第三，常规教学仪器由人工记录测量数据并进行处理，数字化教学实验系统是由计算机对实验数据进行采集和处理。第四，常规教学仪器的读数因为采用的人工方式，所以随即误差产生的几率比较大，而数字化教学实验系统是由计算机对采集的数据进行多种方式显示，故随即误差产生的相对几率要小些，当然这也取决于所用数字化教学实验系统的精度。

二者的主要联系是：第一、常规教学仪器是为了完成某个或某几个实验专门设计的，专业化水平较高。而用数字化教学实验系统是集多个实验而一身，只是采用不同的传感器就可以完成不同的实验，其通用型更强些；第二，数字化教学实验系统可以做一些常规教学仪器难以完成的实验，如用摄像机拍摄篮球运动轨迹，用数字化教学实验系统的强大功能分析篮球在各个点的水平速度和垂直速度，因此数字化教学实验系统是对常规教学仪器在测量手段的有益补充。

四、数字化教学实验系统的组成及其特点

数字化教学实验系统一般是由以下几个方面组成的：

a.软件

从目前看来软件主要有两种模式。

第一种是固定式平台，用户只能按照设计者的思路进行实验，接好传感器和相应的实验仪器，只要开始执行软件就可以完成实验了，自己无法开发具有校本特色的实验，这种方式比较受实验教师的欢迎。但在推进素质教育的今天，不太适合以学生为主体探究性实验的开展和培养学生的创新意识和探索方法。

第二种是开放式平台，用户可以按照自己的思路设计实验，开发出具有本校特点的教学实验，平台还可以提供对用户自制的传感器进行校准的功能，满足一些生产商没有提供特殊量程而由用户自制传感器的需要。同时这种平台还根据不同用户提供了用户管理和实验管理的功能。尽管功能强大但操作相对复杂，并不被一些实验教师所喜欢，但利用这种平台进行实验可以开拓学生的视野，增强他们的创新意识和探索精神。这种平台还可以增加编程控制，为用户利用所测数据进行简单的控制服务。如利用温度传感器测量的温度值，当达到所设置的温度值时启动执行机构（风扇）动作。

b.硬件

硬件包括三个方面：数据采集器、传感器和执行器

1)数据采集器一般包括三种工作模式：

第一种是在上位机的控制下进行实时的数据采集即在线测量；