高级中学物理数字化探究实验室建设方案

高级中学物理数字化探究实验室建设方案
目录
一、公司简介 (2)
二、数字化探究实验系统简介 (3)
三、重点学校建设数字化探究实验室的必要性与可行性报告 (6)
四、某（EDIS）数字化探究实验系统介绍及其优势 (7)
1、“某”（EDIS）数字化探究实验系统组成 (7)
2、EDIS配套产品组成 (7)
3、“某”（EDIS）数字化探究实验系统工作示意图 (8)
4、“某”（EDIS）传感器介绍 (8)
5、“某”（EDIS）数据采集器介绍及优点 (12)
6、“某”（EDIS）系统软件优势介绍 (13)
7、系统包装整理箱的介绍 (19)
五、方案介绍 (19)
1、物理数字化探究实验室设备总表 (19)
2、项目详细清单 (20)
1）某(EDIS)物理数字化实验系统配置表 (20)
2）“某”物理数字化探究实验辅材清单 (21)
3）物理数字化实验室基础设备清单 (21)
六、物理数字化实验室平面图 (23)
七、物理数字化实验室整体立体图 (24)
八、学生实验台立体图 (25)
九、教师演示讲台立体图 (26)
十、仪器橱柜立体图 (27)
十一、物理数字化实验室参考照片 (28)
十二、计算机、多媒体及网络项目清单（参考价格） (29)
十三、物理数字化实验案例（单摆周期平方与摆长的关系） (30)
十四、质量保证及售后服务承诺 (34)
十五、培训方案 (39)
十六、公司资质介绍 (41)
十七、部分成功案例 (53)
数字化探究实验系统简介
一、系统概述
数字化探究实验系统，在业内也被称作“数字化信息实验系统”（Digital Information System），简称“DIS”，在教育部颁布的装备标准中被称为“计算机数据采集处理系统”或“物理/生物/化学实验微机接口及辅助教学系统”，不管哪种叫法，都是计算机信息技术应用到理科实验中去的一种现代化实验装置或叫媒介,它分为三个部分:1、传感器，它主要负责前段实验量的采集，形成模拟电信号；2、数据采集器，它主要负责把传感器的模拟电信号转换成数字信号并与计算机进行通信；3、软件，它主要负责数据信号的显示、处理与分析等。

另外，该产品还配套实验指导书、小配件及一部分专用的实验辅助器材，比如力学实验轨道小车、向心力实验器、机械能守恒实验器、各种电学实验板、传感器与铁架台固定的转接件等等。

二、研发背景
1、计算机信息技术的快速发展及普及：随着计算机信息技术的日益快速发展，计算机已经走进了生活、工作中的各个领域，也日益成为我们普遍使用的现代化工具，这为数字化探究实验系统的出现提供了基本的技术准备；
2、新课程标准中明确提出了提倡把计算机信息及多媒体技术应用的理科实验中去：“现代信息技术的迅猛发展和网络技术的广泛应用，为物理课程提供了丰富的课程资源。

将信息技术与物理课程整合，既有利于学生学习物理知识和技能，又有利于培养学生收集信息、处理信息、传递信息的能力。

”……“3．信息技术要进入物理实验室：重视将信息技术应用到物理实验室，加快中学物理实验软件的开发和应用，诸如通过计算机实时测量、处理实验数据，分析实验结果等。

”……“例6 用传感器和计算机实时采集和处理实验数据。

”……
3、教材中出现了相关的实验内容，比如沪教版、人教版的高中物理教材中已经有很多的物理实验需要数字化实验方式解决。

4、传统的实验仪器及方式越来越不能满足现代化教学的需要，传统的实验仪器使很多实验没法做、做不好，新的教学方法越来越重视探究性教学，数字化实验系统是探究性教学的平台和工具，师生也越来越欢迎新的实验手段和方法。

……
三、数字化实验系统的优势
1.测量手段先进，实验数据精度高，比如力的测量：
2.实验数据可连续量化显示，比如单根导线切割空间磁场的实验：
3.分析手段先进:数据处理能力强、准，比如加速度与拉力的关系的实验拟合：
4.尊重实验的科学性，比如上图中加速度与拉力的关系实验中，5个数据点比较均匀
地分布并紧凑在拟合直线的两侧，这些存在客观误差的点不完全在理论直线上正说明实验的科学性。

5.实验成功率有保障，现代化成熟的计算机信息技术及科学合理的实验设计对实验的
成功率有足够的保证，我们对10个常见实验进行研究,据统计，利用数字化实验手段反复实验,其成功率达到99%。

6.解决了传统实验中不好做的、做不出的、效果差的问题，比如“绿色植物、水生植
物的光和作用”、“玻意尔定律”、“牛三定律”等等
7.理念更为先进:注重学生的主动探究性学习,是新教法改革的有效工具。

8.帮助学生理解掌握基本概念和基本规律方面优势:
1）由于DIS实验实验误差较小，这就使物理学规律的发现或验证更具严谨性和可信度。

2）由于DIS实验测量精确、快速、操作灵活、简便，使得学生能够较容易发现或验证各物理量间的数学关系，对定量研究物理学规律非常适用。

3）由于DIS实验可以实时动态地采集实验信息，因而在分析物理动态变化问题上有着不言而喻的优势。

4）由于DIS实验由计算机代替人脑对数据进行简单统计，处理和分析，使学生摆脱了烦琐的计算过程，从而能将更多的时间、精力用于研究掌握物理学规律上。

9.帮助学生发展提高各种能力方面的优势:
1）由于有了计算机辅助进行分析处理，这使得学生的数学图形分析能力、对复杂物理问题的分析判断能力以及联想猜测能力有了较大的提高。

2）由于实验设备先进，使得原本较难完成或不能完成的实验有了得以实施的可能，这就在很大程度上提高了学生的实验设计能力。

10、帮助学生开展自主性学习、以及对学生情感态度价值观的影响方面：
1）由于实验设备先进，使得教师能够在教学形式上从过多的灌输、讲授物理规律转变为引导学生自己去发现、验证物理规律。

2）由于实验设备先进，使得DIS实验具有很强的拓展性，能够更加方便地开展研究型课程和进行研究性学习,给了学生更为广阔的进行自主发展的空间。

3）研究表明，DIS实验在提高学生学习兴趣转变学生学习方式以及树立正确的价值观等方面都有着积极的作用。

……
建设数字化探究实验室的必要性与可行性报告
一、必要性：
1、新课程标准中明确有要求把计算机信息技术应用到理科实验中去，作为
理科实验重要的先进的工具——数字化探究实验系统必不可少；
2、人教版、沪教版等教材中已经明确了数字化实验手段地位，许多实验明
确要求用数字化实验做一做，没有数字化实验系统，没有数字化实验室，
将给师生的教学带来一定的困难；
3、教材中既然明确了数字化实验手段的地位，势必会加强在重要考核评价
——高考中的地位，可以预料，在以后的高考试题中，将会出现数字化
探究实验的内容，尽早让学生掌握数字化探究实验的方法，会是明智的
选择；
4、教育部相关教育装备标准里面明确了“计算机数据采集处理系统”——
“数字化探究实验系统”是普通教育阶段装备的选择；部分省份，如上
海、某、山东、河北等地区均把数字化实验室装备列入本地区的装备标
准里；
5、现在的规范化学校/重点学校/星级学校的评比及考核中，是否拥有一定
数量的现代化实验室，是一项重要的评分依据；
6、素质教育是中国教育的发展趋势和潮流，作为素质教育、探究式学习的
有效工具——数字化探究实验系统，必然是学校装备的适合选择；
7、新的实验手段和理念，让师生们拓宽了实验思路，寻找到更多教学灵感，
所以随着装备数字化探究实验系统的学校越来越多有关数字化实验手
段的实验教学论文犹如雨后春笋般地发表在各种教学杂志上；
……
二、可行性
1、政策及实际教学需求方面，装备数字化探究实验室的必要性说明了在政策及
实际教学需要方面的具有可行性；
2、物质基础方面，数字化探究实验室建设可以量力而行，一般的数字化探究实
验室根据学生分组数量确定不同的装备数量，一般按13、15（48、56人，4
或人分组，老师1组）组或25、29（48、56人，2人分组，老师一组）组，
所以，一般的数字化实验室加上计算机、网络、实验台等基础部分的投入大
概在15—55万之间，这些资金对于一些重点学校来说并不是很大的压力。

某（EDIS）数字化探究实验系统介绍及其优势
一、“某”（EDIS）数字化探究实验系统组成
EDIS传感器 + EDIS数据采集器 + EDIS软件
二、EDIS配套产品组成：
EDIS数字化探究实验专用辅材 + 铝合金包装整理箱
+ 产品说明书/实验案例指导书三、“某”（EDIS）数字化探究实验系统工作示意图
四、“某”（EDIS）传感器介绍
1、“某”（EDIS）传感器简介，“某”（EDIS）传感器目前已经研发出比较常用的模块有27种，其他传感器正在陆续研发之中，27种传感器如下表：
部分传感器图（在包装整理箱中）：
2、 “某”（EDIS ）传感器的优点：
1) 体型小，电路集成化高；
2) 采用HDMI （高清数字多媒体接口）接口，传输速度快； 3) 做工精细，工艺先进，性能稳定；
4) 多量程传感器内部采用模拟开关控制量程调节，减小接触电阻和接触电容产生的影
响，提高测量精度和一致性；选量程软件控制，应用更灵活；
5) 二氧化碳传感器探头采用脉冲红外技术,热电堆红外气体传感无需填充液，即插即可
测量数据，无须各种“标定”、“补偿”等烦琐操作；
6) 气中氧传感器采用电化学探头，无需加充填充液，即插即可测量数据，无须各种“标
定”、“补偿”等烦琐操作；
7) 溶解氧传感器采用电化学探头，无需频繁加充填充液，即插即可测量数据，无须各
种“标定”、“补偿”等烦琐操作；
8) 温度/高温传感器探头为3mm ，易导热，反应迅速；
9)PH值传感器校准简洁方便，可以用硬件校准或者标定液校准两种方式。

10)位移传感器有分体和单体可选
11)种类齐全，基本满足中学理科实验要求。

五、“某”（EDIS）数据采集器介绍及其优点：
1)体型小，电路集成化高；
2)做工精细，工艺先进；
3)所有端口具备12KVESD静电防护；
4)支持USB直接供电，无须外接电源
（对于大功率传感器也支持外接5v
电源适配），避免220v直接供电带来
的安全隐患；
5)信号传输采用USB2.0标准而不采用
串行通信，支持热插拔，避免采用
串行接口转换卡带来的通信不稳定现象和带宽瓶颈；
6)4通道HDMI（高清数字多媒体接口）传感器接口，并行采集，与传感器任意组合，
支持热插拔；
7)同时满足各种模拟或者数字传输传感器；
8)可接PDA供室外拓展实验；
9)预留升级扩展接口；
10)贴片工艺生产，质量稳定；
…………
六、“某”（EDIS）系统软件优势介绍
1)Office软件（WORD、EXCEL）风格和开放式设计，易用、好用。

2)自动识别传感器，可通过软件选择设定选择传感器的两个量程；
3)可以设置与硬件设备连接和脱机工作，可以同时打开多个软件窗口进行实验（可以
打开一个连接硬件的软件窗口，无限多个脱机的软件窗口）；
4)用户可根据需要自由设定常用工具的快捷按钮；
5)实验过程中可实现数据和图象的同时显示,并有实时显示数据窗口，同一页面可以
根据设定多图表和多表格显示（最多可6个）；
6)在数据采集的同时可以对图象进行放大、缩小、拖拽等操作；
7)可自由设定采集数据的计算精确位数；
8)可以自由插入文本列；
9)采集数据可以保存为历史组，实现与前面采集数据的对比；
10)实验结果可以WORD\EXCEL的形式导出\保存；
11)内嵌电子实验报告模板功能，实验结果可直接自动导入到电子实验报告中
12)实现智能设定最佳采样频率；
13)自动配置显示数据的表格、图表、数值仪器、表盘等多种数据显示方式；
14)通过计算列、积分、拟合（14种以上的拟合函数，并且函数可自定义系数）等功能，
可以进行专业的实验数据分析。

15)软件可由老师按照实际的教学需要建立规范化的实验模板,可内置几百个物理、化
学、生物学科的实验；
16)包含各种特殊符号插入公式的功能。

17)可自由设定多种图象点的样式和颜色；
18)图象有点显示、连线显示、点连线三种显示功能；
19)实验前可预先添加计算公式，自动计算相关数据并显示图象；
…………
五、系统包装整理箱的介绍
轻便小巧，做工精细，内有传感器定位槽（硬海绵），
可放置传感器不少于28个，设置机械锁，方便整理
和
管
理。

方案介绍
一、物理数字化探究实验室设备总表
（56座，4人分组试验，14组，教师1组，共15组）
二、项目详细清单：
1、某(EDIS)物理数字化实验系统配置表
实验室平面示意图（参考图，实际图可以在勘察现场后精确做出）
实验室三维立体图（参考图，实际图可以在勘察现场后精确做出）
物理数字化实验室参考照片
4、计算机、多媒体及网络项目清单（参考价格）
物理数字化实验案例探究单摆摆长与周期平方之间的关系
实验目的
探究单摆摆长与周期平方之间的关系。

实验原理
据此，可以得出单摆摆长L和周期T平方的关系。

实验器材
Edislabpro400数据采集器，光电门传感器，相关数据线，铁架台（带铁夹），中心有孔的金属小球，约1m长的细线，米尺，游标
卡尺等。

实验装置图
实验准备
1、实验装置在细线的一端打一个
比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过
球上的小孔，制成一个单摆。

连接摆线摆
球，固定光电门，照图（7-1）连接实验装
置。

注意：将铁夹固定在铁架台的上端，
铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以
外，把做好的单摆固定在铁夹上，使摆球
自由下垂。

光电门连接固定好后，要确保
在测量时小球直径部分能顺利挡光（确保
光电门的小孔发出的光能通过小球的球
心）。

图（7-1）
2、软件配置
（1）打开Edislab软件，在弹出的对话框中选择“新建”空白模版，并打开它。

如图(7-2）
图（7-2）
（2）在显示的模版页面中，单击“实验配置”,在其下拉菜单中，单击“选择传感器”选项，在传感器列表中，单击“光电门”将其添加已选传感器中，并在“计时方式”中选择“单摆计时”,点击”确定”，如图（7-3）
图（7-3）
（3）在表格区域右击鼠标，在弹出的下拉菜单中，选择增加数据列，然后双击表格域，在弹出的对话框中，设置符号为：tt，单位为：s，说明为：周期，在分类列表中选择“数值”。

重复增加数据列，设置符号为：u，单位为：s，说明为：周期的平方，在分类列表中选择“数值”。

再重复增加数据列，设置符号为：L，单位为：m，说
明为：摆长，在分类列表中选择“数值”。

使之与本次实验匹配，如图（7-4）。

图（7-4）
（4）、保存以上已设置的模版（保存在Edis软件中的物理实验中，以便以后使用时调用）。

实验步骤
1、准备好实验配置，插打开Edis软件，数据线与电脑连接时，系统会自动识别。

2、测量单摆的摆长L：，用米尺测出从悬点至小球半径处的悬线长L，其中L的值依次取：1.0、0.9 、0.8 、0.7、0.6 、0.5、。

3、当L取1.0时，调整小球的位置，使其直径处正对光电门小孔处，适当的拉开一角度（小于5度）放松，点击开始，小球会在光电门左右摆动，这时系统会自动记录时间数据，当数据采集一定数组时（具体的数组可以有用户自己按实际需要确定），点击停止，选中所记录的数据右击（或右击数据表格域的左上方），在弹出的下拉菜单中，选择求“平均值”。

4、把系统计算出来的平均值，输入1.0对应的周期栏中。

5、重复上述步骤，依次算出0.9 、0.8 、0.7、0.6 、0.5对应的周期值。

6、在图区域右击，在弹出的菜单项中选择“属性”，在“属性”对话框中，设置X轴为摆长（L），Y轴为周期的平方（U），根据摆长（L）和周期平方（U）的数值，适当的调整X 轴和Y轴的数值范围，点击确定，如图(7-5)
图（7-5）
数据处理分析
1、对所得的数据进行分析：点击数据分析，在弹出的下拉菜单中选择“拟合”，在系统给出的拟合函数中选择“直线”拟合，这时我们可以看到实验所得的点分布在直线上或分布在直线附近（测量时误差所致），如图（7-6）所示，我们基本上可以认为：单摆长度与周期的平
方成线性变化，由此可以得出：
22
4
T
L g
π
=为一定值。

图（7-6）
2、将所测量数据导入实验报告，填写实验步骤，完成自己对数据的理解分析。

质量保证及售后服务
7.1质量保证体系
7..1.1质量保证承诺
某教育发展有限公司本着“产品为教育服务，质量为教学负责”的宗旨，力求给客户最好的产品，最满意的服务，最放心的质量保证。

对于某公司的产品均享受终身维护。

7.1.2质量保证分类
免费保修和非免费保修
⑴免费保修期限
根据各种传感器的物理物理特征特此说明
特别说明：
A、以上质保期，前六个月免费更换，六个月后保质期内免费维修。

生物理科传感器探
头提供1年质保期，前三个月免费更换。

实验辅材提供一年质保期，三个月内免费更换，三个月至一年内免费维修。

B、在此期限内的产品的自然损坏或用法失误导致的设备不能正常工作，完全由某教育
公司负责，并出具检测报告和维修报告。

C、由于人为破坏（砸、压、摔、进水等）而导致的设备不能正常工作，某教育公司不
予负责。

D、实验室其他设备保修期限：实验台、凳、柜等保修期限为3年；多媒体网络、计算
机等保修期限为1年。

其他未尽事项另行补充。

⑵非免费保修期限
免费维修期满以后至设备淘汰之前。

收费标准：元器件成本费（时价）+运输费用
7.2服务与支持
7.2.1服务承诺
某某教育发展有限公司作为国内教育信息化领域的新新企业，立志为中国的教育信息化贡献自己最大的力量。

为了服务于教育，支持教学的信息化建设，某公司郑重承诺：
（1）本公司的产品的质量及正常使用均由我公司技术人员的正确指导或遵照仪器说明书进行。

安装使用过程中因产品质量所导致的使用问题，我司均给予解决。

（2）某公司配套产品的软件系统，公司提供终身免费升级；
（3）某公司硬件产品终身保修：免费保修期以内的故障和损坏全部由某公司承担；免费保修期以外的情况由某公司出示故障报告和维修报告，维修费用（元器件的成本）及运输费用由客户承担。

7.2.2系统技术支持及售后服务
理化生数字化实验室的建设是一项综合的系统工程，其蕴含的技术含量、维护要求、运行发展具有较高的复杂性。

对其提供强有力的技术支持，能供使信息技术更好地为教育事业和学校发展服务，使最新的技术及时得到利用，必将为推动地区教育信息化进程起到重要的推动作用。

因此，及时有效的技术支持和服务，具有极其重要的意义。

某教育公司针对学校的特点，一方面加强了对传统形式上的服务与支持力度，以进一步提高服务与支持的效果；另一方面，通过internet技术渠道，实现远程、清晰、高效的支持与服务，从而进一步提高了服务的效率与效果。

7.2.3系统技术支持及售后服务的内容
⑴支持与服务的内容
◆硬件使用培训
◆软件使用培训
◆软件配置
◆软件应用的问题解答
◆系统集成问题
◆意见反馈回馈
⑵支持与服务的要求
◆及时，处理系统在运行过程中出现的各种技术性问题和故障；
◆持续，给学校提供大量的教学和研究资源；
◆有效，切实解决问题。

7.2.4支持体系
某公司作为整体解决方案提供商，把“服务用户第一”确立为服务的基本原则，建立了一支具有优秀技术的立体售后服务队伍，可以为广大用户提供方案设计、系统安装调试、应用培训及系统维护等系列服务。

为了确保为用户提供满意的服务，某公司建立了一套完善的、规范化的服务制度，具体包括：
◆服务体系的建立
◆服务渠道的建设
◆服务部门职责的确定
◆售后服务请求处理过程
◆客户服务部工作流程
◆客户服务人员服务标准
◆用户维护登记记录
⑴服务体系的建立
某公司的售后服务和技术支持是在产品推向市场之前建立的，建立之初，公司本着“追求品质，践行承诺，永续经营，服务教育”的宗旨，确立了“服务用户第一”的指导性原则，锻炼了一批产品知识、技术水平、个人素质均过硬的年轻的工作人员。

⑵服务渠道的建设
服务方式由传统与现代结合，一方面，在传统的电话服务与上门服务上，提高响应时间、速度及效果；另一方面，通过internet技术渠道，实现远程、清晰、高效的支持与服务，进一步提高服务的效率与效果。

⑶服务部门职责的确定
为广大用户提供方案设计、系统安装调试、应用培训及系统维护等系列服务。

⑷售后服务请求处理过程和客户服务部工作流程
⑸客户服务人员服务标准
给用户带来完善的解决方案、满意的解决方法和完美的公司服务形象,除了用户的满意什么都不能带走，绝对禁止喝用户的水、吃用户的饭。

⑹服务渠道手段
◆电话服务：
24小时服务热线：
◆上门服务：当您需要提供现场服务时，接到您的请求后服务人员将在2小时至半天内到达现场（市区，郊县半天至24小时，视服务距离定服务时间区间），某省外的响应时间为24小时，如遇特殊情况服务人员会主动与您商议确定.某教育发展有限公司维修机构的正常营业时间是每周一至周五（国家法定节假日除外）。

◆Internet远程服务。

高级中学数字化探究实验室应用培训方案
接受培训单位：高级中学
培训实施单位：某教育发展有限公司产品与课程研究中心
具体实施步骤：
1、装备数字化探究实验室设备，完善该实验室的其他相关配套设备；
2、由高级中学安排时间，组织相关老师参加具体应用培训，由老师当学生进行
分组实验，实验由某公司讲师根据新课程标准和实验教材里的相关实验选出部分做培训，某讲师将通过这些具体的实验实例详细讲解系统硬件的工作原理、软件的操作、软件的各个功能及使用操作注意事项和技巧等，突出讲解传统实验仪器与本系统的连接配合方法和使用技巧（一到二天时间）。

3、某数字化实验系统实验室提供具体实验教案，相关学科老师参考该教案加强
学习和领悟数字化探究式教学的精髓和方法，一是掌握本学科教材重点演示实验的具体操作方法，了解数字化实验手段与传统实验相比的优势，用数字化实验解决传统实验方法不能完成或者不易完成的实验，二是掌握学生分组实验的引导方法，三是转换师生之间在课堂教学中的主次地位，理解学生自主探究式学习的方法，鼓励学生自主探究，教师只是引导者的角色。

高级中学可以考虑组织数字化探究式教学能力评估和考核。

可以考虑在一定时间，组织参加培训的老师实行考核评估，拟定3个以上的必做实验（选取现行教材中典型的重点实验和用传统实验仪器不易做的或者做不到的实验）、1个以上的选做实验（老师自己开发的实验或者典型实验），被考核的老师在讲台先分别做演示实验，其他老师在下面观摩和评估，然后被考核老师要讲述如何指导学生进行分组实验以及学生分组实验的注意事项，讲述如何实现师生之间主体地位的转换，实现学生自主探究式学习，老师如何引导如何总结和评价学生的实验等等。

4、建议高级中学组织选拔对本系统使用熟练以及考核成绩突出的的老师开展校
内公开课，组织全校相关学科老师参加观摩学习交流。

5、建议高级中学鼓励对本系统使用熟练，对数字化探究式教学有深入研究的教
师撰写自己的数字化探究教学教案，或者撰写相关论文推荐发表。

6、高级中学老师向某公司反馈产品使用优化建议，某公司根据建议可行性给予
相应的报酬，双方展开长期互惠的合作关系。