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1.1 方案背景
随着教育理念与时俱进的不断变化更新,各地方学校在理化生实验室的建设需求和功能实现上的要求也在不断增强,由此对于学校建设上带来了一系列的要求和转变。当今学校的实验室建设在满足理化生实验室基本配备需要的基础上,要求实现实用性、创新性和多功能性,是新时期未来实验室建设发展的必然方向。
为深入贯彻党的十九大精神,加快教育现代化和教育强国建设,培育创新驱动发展新引擎,落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》《国家教育事业发展“十三五”规划》《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》《中国教育现代化2035》等文件的要求,到2035年实现教育现代化的总体目标,适应新高考改革的“3+1+2”模式,均是以落实以生为本的教育理念,为满足学校对于教室的基本配备需要,促进教学方式与学习方式的变革,创新教育服务模式,提供创新教科设备,为适应全国高考改革的转变,实现教室的最大化利用,改变以往固定单一的教室使用模式,适应新时期的创新型开放式吊顶安装实验室教学设备——吊装式可升降集成系统实验室正逐渐兴起,引领新时期实验室的建设方向,成为未来实验室的发展方向及创新型教室的建设新趋势。
2020年《普通高中课程标准》中明确指出要重视数字化实验等现代化仪器设备,建议有条件的地区为学校专门创建数字化实验室。
全面满足教材要求,符合中国教育模式发展要求:
实验教学是国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容, 是培养创新人才的重要途径。目前国家逐步重视实验教学,以及《关于推进普通高中育人方式改革的指导意见》中,明确提出要在全国范围内将实验操作纳入学业水平考试范围。
理化生数字化实验室作为传统实验教学与现代信息技术的有机融合,不仅增强了实验教学的趣味性和吸引力,提高实验教学质量和效果;也是教育信息化发展的需要,更是学生创新能力培养的重要方法和手段。
1.2 建设目标
包含力、热、声、光、电磁、化学、生命科学等学科内容设备,通过传感器测量数据,计算机显示处理数据完成实验。数据高精度,曲线直观,并且可以测量很多传统工具无法测量的物理量,比如声波、压强、氧气等,涉及教师演示、学生分组,可支持教师平时课程需求、公开课、比赛等。
1、针对学生
利用信息技术的发展转变学生学习生活方式是促进学生发展的需要,也是培养创造性人才的需要。通过理化生数字化实验室的建设,着力改变学生原有的单一、被动的学习方式,建立和形成旨在充分调动、发挥学生主体性的多样化的学习方式,促进学生在教师指导下主动地、富有个性的学习,培养一批具有创新精神和泛在学习能力的学生,提高全体学生新技术条件下的学习能力和信息素养。
2、针对教师
建设一支师德高尚、业务精湛、结构合理、充满活力的高素质优秀师资队伍。提高全体教师基于云平台的备授课一体化教学水平和教研能力,锻炼教师的科学精神、创新能力和信息素养,指导学生进行泛在智慧学习。建立一个数字化环境下的教师专业发展体系,让信息技术、网络技术的开放、平等、易反馈、实时等特性潜移默化地贯穿于教师成长过程,促教师专业化高位发展
3、针对学校
学校是进行教育活动的地方,是教育改革的基点,也是教育的中心和灵魂,数字化实验室的建设,在完善学校校本课程的同时,全面推动学校智慧校园建设,促进师生和谐的可持续的发展,以教育信息化促进学校教育现代化的发展。
1.3 数字化传感器优势
1、测量微小信号
数字化设备测量精度高,可以测量很多微小变量,比如精度到毫安、微安的电流传感器,精度到0.001N的力传感器等,使各种源于微小信号测量的实验难题迎刃而解。
物理实验:地磁场发电研究
物理实验:楞次定律
化学实验:测量双液原电池的电流
生物实验:植物电测量
2、捕捉瞬时信号
数字化设备拥有高速采集能力,采集频率可以达到每秒钟上千或者上万的数据,轻松捕捉瞬时信号,使很多瞬间测量出来,牢固锁定决定规律认知的关键时刻。
物理实验:变力作用下的动量定理
物理实验:研究电容充放电
物理实验:验证机械能守恒
化学实验:氢氧化钠镁-铝原电池
生物实验:观察牛蛙的反射活动
3、建立数形关系
展示数据随时间或者其他量的变化情况,可以促使学生更方便地建立数形关系,更加方便直观显示规律,透过现象看到本质,进而掌握规律。
物理实验:超重失重
物理实验:向心力研究
物理实验:研究平抛运动
化学实验:中和滴定
化学、生物实验:酶的高效性(研究化学反应速率)
化学、生物实验:二氧化碳的温室效应
4、填补实验空白
凭借传感器本身的优势和新型配套器材的开发,测量很多以前工具无法测量的数据,完成很多传统设备完成不了的实验,突破了以往的实验“禁 区”
物理实验:感生电动势与磁通量的变化率关系
化学实验:铁的吸氧腐蚀
生物实验:植物的光合作用
生物实验:植物的呼吸作用
1.4 案例图片
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