数字化实验优缺点

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数字化实验的特点概述

数字化实验室（DIS）是一般由传感器、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。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。基于传感器的计算机实时数据采集和基于计算机数据处理软件的计算机建模和图象分析等技术是开展中学物理探究教学的两大技术支撑，也是中学物理实验面向现代化，提升实验档次，加速实现中学教学向国际接轨的一条途径。

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? 2．实验设计“重点化”

? 数字化实验由传感器和数据采集器代替人眼读取数据，用计算机软件取代纸笔方式手工记录数据，计算机软件代替人脑对数据进行简单统计、处理和分析，使学生摆脱了繁琐的计算过程，能够直接把测量数据的变化过程通过“待测物理量──时间”图象直接显示出来，直观地看出物理量之间的变化关系，使学生摆脱了手工作图的繁琐和作图不准确而造成的实验错误，从而让学生能够将更多的时间、心力用于实验设计，用于探究和分析，用于验证和修改假设，从而有利于更好地理解概念，掌握规律。

当实验设计成为学生思考的中心与重点，可以提高学生进行实验探究的兴趣。

? 3．数据采集“智能化”

数据采集“智能化”的基础是计算机信息技术的应用。

3．1表现之一是“自动化”

? 系统设置了连续采样、单点采样、阈值触发采样等多种采集模式，软件可以设置采集器的各种参数，实现数据采集的自动化。功能强大的数据采集器可以自动把整个实验过程中物理量的变化通过高采样率完整的记录下来，存储在数据文件中。并且由于数据采集器提供了反馈输出，可以通

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? 利用传感器测量的各种物理量都要经过采集器进行处理后才能变为计算机能够储存和处理的数据。从数据的测量到采集再到处理，都是在系统内部完成，避免了传统实验仪器由于估读时人为引进的各种测量误差，使实验结果更精确、可靠。

? 例如，电压测量可以精确到0．01V，光电门计时可以精确到0．1ms。而且两者的误差都为1%以内，对于中学物理实验来，这个精确度已是相当的高了。又例如压强传感器采用工业级压敏器件。传感器量程为0～300Kpa，测量分度达到0．1Kpa，能够精确反映实验过程中的压强变化。

? 计算机数据处理软件数据可以即时地把同一实验数据用数字、指针或示波器三种显示方式显示出来，实现了实验数据的定量显示。

? 数字化实验的传感器的精度高，数字化实验的误差比较小，数据的定量显示，这些就使物理、化学、生物学规律的探究发现或者探究验证更具有严谨性和可信性。数字化实验室为学生的“定量化”研究提供了研究平台，有利于学生理解科学的本质。

? 4．数据处理“智能化”

? 4．1“智能化”地进行实验重演

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利用

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改进

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? 软件可以创建各种文档，如实验指导报告文档、实验预习报告文档、数据处理结果文档、实验主报告文档以及需要的文档。WORD创建的文档另存为RTF文件就能导入到实验文档中。电子文档的优点如方便多次修订，方便网络共享、同伴交流学习在这里实现。

? 5．教学过程“现代化”

? 5．1教学手段现代化

? 与传统的实验仪器相比，传感器更具有品种多、技术新、功能强、发展快、性能可靠等优势。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。

? 数据采集器已在实际的现代生产、生活中得到了广泛的应用。数据采集器在中学物理实验的应用，使学生能提早接触和熟悉数据采集器，适应时代要求。教师利用数字化实验设备可以最大限度地率领学生敢于向传统挑战。教师可以利用数字化实验设备创设情景，让学生充满对周围事物关心的激情，促进学生创造性思维的发展。

? 5．2教学方式现代化

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5、动态采集实验信息，分析物理动态变化有很强的优势。

6、电脑对数据进行处理，分析，减少繁琐的计算，有更多的时间来研究掌握物理规律上。

7、提高了学生学生物理的兴趣和积极性，转变学生的学习方法，让学生有更广阔的自主学习空间。??数字实验的缺点：

???1、不利于训练学生的操作能力，给人以虚拟的感觉。难以培养学生的动手、动脑能力，而且数字实验室的建设资金投入大，对老师和学生在现代教学设备的应用要求较高。

???2、数字实验科技含量高，设备价格昂贵，中学实验室需要一定经济基础的大力支持。

???3、数字实验很现代，对当年科学家对规律的发现过程在再现方面有些弱化，学生无法感受科学家在探索过程中的艰辛与执着，不能较好地实现教学的三维目标。???4、数字实验操作灵活快捷，削弱了学生观察动手和计算能力。甚至有的学生只是出于对脑的好奇，忽略了对物理过程的观察以及对本质的探究。

常规实验的优点：

???1、注重学生的参与体验，直观的现象比抽象的现象让学生在获取知识的过程中体会成功和快乐。可以感受科学家在探索过程中的艰辛与执着，也可以很好的培养学

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