中學(xué)數(shù)字化實驗室設(shè)計與實施

孫啟峰

實驗教學(xué)是教學(xué)工作的重要環(huán)節(jié),充分運用現(xiàn)代信息技術(shù),加強和改善實驗教學(xué)工作,為學(xué)生提供探究性學(xué)習(xí)的良好環(huán)境和物質(zhì)條件,促進現(xiàn)代教育觀念、技術(shù)和方法的有機融合,是實現(xiàn)新一輪課程改革目標(biāo),引導(dǎo)學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手,培養(yǎng)學(xué)生搜集處理信息能力、獲取新知能力、分析解決問題能力、交流與合作能力的需要。

數(shù)字化實驗室是實驗室發(fā)展的必然趨勢

探究性實驗教學(xué)和研究性學(xué)習(xí)必須以良好的實驗教學(xué)條件為基礎(chǔ)。而現(xiàn)代良好的實驗教學(xué)條件是和當(dāng)今的先進的科學(xué)技術(shù)分不開的,因此實驗室的建設(shè)朝著數(shù)字化發(fā)展是一個趨勢。

數(shù)字化實驗室是信息技術(shù)、計算機技術(shù)在實驗教學(xué)中的具體應(yīng)用與實現(xiàn),是傳統(tǒng)實驗室在時間與空間上的延伸,是在對傳統(tǒng)實驗室功能分析的基礎(chǔ)上對實驗室的重新架構(gòu)與設(shè)計。數(shù)字化實驗室突破傳統(tǒng)實驗手段的限制,大幅度地改進了許多傳統(tǒng)手段做不出、做不好的實驗,變“不可見”為“可見”,由“抓不住”到“抓得住”,將“不好做的”轉(zhuǎn)變?yōu)椤昂米龅摹薄Ｔ撓到y(tǒng)對傳統(tǒng)實驗進行了深度挖掘,開發(fā)了其潛在的素質(zhì)培養(yǎng)功能。數(shù)字化實驗室是由計算機、計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化實驗系統(tǒng)、多媒體設(shè)備等組成。

數(shù)字化實驗系統(tǒng)是根據(jù)中學(xué)新課程改革而開發(fā)的新的實驗設(shè)備,主要由傳感器、數(shù)據(jù)采集器,計算機及相應(yīng)系統(tǒng)軟件構(gòu)成。由數(shù)據(jù)采集器采集到傳感器在實驗過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入計算機,再由計算機進行數(shù)據(jù)和圖形的分析、處理、給出物質(zhì)運動的規(guī)律。用傳感器和計算機代替人工處理,簡化了實驗數(shù)據(jù)的處理過程,能生動、形象地反映客觀規(guī)律,使學(xué)生的精力更集中于對數(shù)據(jù)背后隱藏的科學(xué)規(guī)律的探究,提高實驗效率。

建設(shè)數(shù)字化實驗室

2008年4月,我校于通過公開招標(biāo),新上了數(shù)字化探究實驗室3口,機器人實驗室1口,非數(shù)字探究實驗室1口,總投資160余萬元。經(jīng)過1年多的運行,取得了較好的教育效果。現(xiàn)就有關(guān)情況簡要介紹一下。

一、數(shù)字化實驗室建設(shè)的前期選型設(shè)計

數(shù)字化實驗室前期的選型設(shè)計是關(guān)鍵。目前,國內(nèi)生產(chǎn)數(shù)字化實驗室設(shè)備的廠家有幾十家,國外的品牌有8～9種。我們認為,選擇數(shù)字化實驗室生產(chǎn)廠家應(yīng)當(dāng)注意以下幾點:

1.產(chǎn)品的選擇。

產(chǎn)品與學(xué)校使用的教材內(nèi)容是否一致,是否是圍繞著學(xué)校的教材而開發(fā),配套器材是否齊全,軟件是否易用、是否能夠出色完成實驗數(shù)據(jù)處理、是否支持盡可能多的實驗,服務(wù)體系是否完善。這就需要學(xué)校根據(jù)自身實際情況,讓廣大教師參與進來,多方調(diào)研、共同決策。

2.國內(nèi)外品牌的選擇。

一般來說,國外產(chǎn)品的精度較高,價格也高,是國內(nèi)品牌的2～3倍。由于中學(xué)實驗對實驗精度的要求不高,國內(nèi)的產(chǎn)品均可滿足,且造價較低,一般學(xué)校均可承受,同樣的預(yù)算可以多建幾口數(shù)字化實驗室。因此,我們建議實驗室盡量選用國內(nèi)產(chǎn)品,可以購買少量的國外產(chǎn)品進行高低搭配。

3.配備數(shù)量的選擇。

一般以每組2～4人為宜,而有的實驗需要3位同學(xué)相互配合才能夠完成。建議有條件的學(xué)校選擇2人/組,預(yù)算相對不足的學(xué)校選擇3人/組。

4.實驗室的整體布局及裝飾。

學(xué)校應(yīng)根據(jù)教室實際情況進行整體設(shè)計,同時考慮到設(shè)備安裝、布線的合理性、學(xué)生學(xué)習(xí)、教師巡視等各方面因素,并和廠家進行良好的溝通,做到既美觀又實用。

二、數(shù)字化實驗室的建設(shè)

在進行數(shù)字化實驗室建設(shè)時,學(xué)校應(yīng)安排責(zé)任心強、業(yè)務(wù)突出的教師對產(chǎn)品進行嚴格的檢驗,并對施工進行監(jiān)督。在施工中遇到問題及時匯報,與廠家有效溝通,共同解決問題。

由專業(yè)計算機公司進行計算機安裝及網(wǎng)絡(luò)布線的,由專業(yè)的安裝人員安裝實驗桌安裝,由專業(yè)的裝修公司進行室內(nèi)裝修,這就需要制定詳細的施工計劃,并由專人負責(zé)協(xié)調(diào)各工程隊。在驗收時,各室組成一個由專任教師參加的驗收小組,嚴格按照校方的要求驗收,爭取把能做的實驗都做一遍,以檢驗產(chǎn)品的性能和實驗室的綜合性能。

總之,嚴格、科學(xué)、認真地進行數(shù)字化實驗室的設(shè)計與建設(shè),能夠保證學(xué)校有限資金的合理應(yīng)用,為學(xué)校下一步的現(xiàn)代化實驗教學(xué)打下一個良好的基礎(chǔ),加速信息技術(shù)和課堂教學(xué)的有效整合。■

(作者單位:山東省鄒城市第一中學(xué))