理化生數(shù)字化探究實驗室建設(shè)方案
一、建設(shè)數(shù)字化探究實驗室的重要意義
物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，可以說理科實驗是物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)賴以生存并不斷發(fā)展的基礎(chǔ)。從一定意義上說，實驗就是物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)學(xué)科的生命線。抓住“以實驗為基礎(chǔ)”這一基礎(chǔ)特征，不僅能使學(xué)生加深理解，鞏固化學(xué)基礎(chǔ)知識，更重要的意義在于可以培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)的思維方式，掌握科學(xué)的研究。高中新課程物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)教材把相當(dāng)多的驗證性實驗改為探究性實驗，更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生實事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真地科學(xué)態(tài)度，有利于培養(yǎng)學(xué)生的欲望和能力，也有利于使學(xué)生將所學(xué)的知識和技能應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)的和日常生活等方面。
在新一輪的課程改革中，科學(xué)探究不僅被作為重要的理念強調(diào)、作為教學(xué)建議提出，而且被列入了課程目標(biāo)和內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)之中。但在中學(xué)開展探究性實驗教學(xué)多年來，特別是在實行高中新課改以來，一直存在以下幾個困難：一是探究活動需要時間的與緊張課時的矛盾；二是探究實驗設(shè)備特別是較的數(shù)字化實驗設(shè)備的需要與實際設(shè)備不足的矛盾；三是課本上驗證性實驗過多而探究性實驗不足的矛盾；四是定性實驗過多，定量實驗過少的矛盾；五是探究實驗的過程的體驗與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灢僮饕蟮拿堋?/p>
數(shù)字化實驗室的建設(shè)可以解決缺少探究設(shè)備的問題；同時由于它的快速直觀也可緩解課堂教學(xué)時間緊張的問題；它的靈活、方便、易用性可改變部分傳統(tǒng)實驗過度要求規(guī)范操作導(dǎo)致的重細(xì)節(jié)忽視整體實驗過程體驗的問題。從此在中學(xué)物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)中大量的定性實驗引入定量要素，從關(guān)注實驗現(xiàn)象轉(zhuǎn)變成關(guān)注實驗過程與原理，再結(jié)合其它科學(xué)探究的要素，從而使中學(xué)物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)實驗由此進(jìn)入準(zhǔn)科學(xué)探究的階段。
建設(shè)數(shù)字化實驗室有以下幾方面的重要意義：
1、 可拓展探究問題的深度和廣度。
問題是探究活動的核心，但是枯燥、平淡的問題味同嚼蠟，不僅無法引起學(xué)生的興趣和注意，反而會使學(xué)生感到厭煩。
數(shù)字化實驗室拓展問題探究的廣度，借助數(shù)字化實驗室，把很多原來只能意會的問題數(shù)字化、外顯化，它的可攜帶性使實驗可直接應(yīng)用于真實情境，更容易解決生活中的實際問題，如可用數(shù)字化實驗設(shè)備測定酸雨、水質(zhì)污染等環(huán)境污染問題。
數(shù)字化設(shè)備對探究問題的深度提出了更高的挑戰(zhàn)，如在原電池實驗中，利用簡單的實驗，電極、溶液的相互組合判斷原電池的形成條件及相應(yīng)的正負(fù)極，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)交叉分類法的同時又參與了探究活動。
2、 預(yù)測和假說更具方向性和指導(dǎo)性。
預(yù)測與假說是學(xué)生根據(jù)初步的資料與事實材料，運用已知的科學(xué)原理,充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，對所研究的物質(zhì)的本質(zhì)和規(guī)律提出的一種初步設(shè)想。假設(shè)是一種帶方向性的、有待驗證的思想，又是一種組織研究的過程，確定研究邏輯、制定研究途徑的。
在數(shù)字化設(shè)備的支持下，通過初步方向性探究，提供了大量的有用的數(shù)據(jù)提示，使我們可以縮小預(yù)測范圍，有效控制預(yù)測和假說的變量，讓對問題的預(yù)測和假說更具方向性和指導(dǎo)性。
3、 豐富了探究方案的選擇。
數(shù)字化設(shè)備的引入，擴(kuò)大了學(xué)生的參與面，降低了實驗操作水平的要求，同時也降低了分析難度，由原來的演示實驗變成了可讓每個學(xué)生都能參與探究的實驗。數(shù)字化設(shè)備的引入，使很多原本傳統(tǒng)中小學(xué)階段教學(xué)中無法實施的實驗方案變得可能，給了我們更多的選擇空間。
4、 方便了證據(jù)的收集。
數(shù)字化實驗設(shè)備含：傳感器——數(shù)據(jù)采集器——計算機(jī)——應(yīng)用軟件，計算機(jī)和傳感器的介入更快的獲得可連續(xù)的監(jiān)測和采集實驗數(shù)據(jù)，從而節(jié)省了教學(xué)時間，使精力投入更有創(chuàng)造性的方面。實踐證明，過分要求操作的實驗，讓學(xué)生的精力主要集中在實驗操作上，不利于學(xué)生探究思維的培養(yǎng)。利用探究實驗設(shè)備測出來的數(shù)據(jù)和證據(jù)以數(shù)字、圖表為主，更客觀、真實地展現(xiàn)實驗過程和收集到的證據(jù)。
作為實驗數(shù)據(jù)的記錄，傳統(tǒng)實驗是采樣的來記錄，容易有疏漏，在數(shù)字化實驗設(shè)備中如實記錄了每一個實給過程的數(shù)據(jù)。特別是對那些現(xiàn)在沒法解釋的數(shù)據(jù)，記錄下來在以后的學(xué)生中尤為重要。
5、 解釋與結(jié)論更加真實有效。
借助數(shù)字化設(shè)備和相關(guān)的數(shù)學(xué)工具進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析，利用已有的原理和，充分利用各種科學(xué)探究中的統(tǒng)計，讓我們能透過反應(yīng)現(xiàn)象看反應(yīng)本質(zhì)，使我們的結(jié)論更加科學(xué)，使我們對問題的解釋更加客觀，真實、有效。
學(xué)生間相互討論各自對問題的解釋，能夠引發(fā)新的問題，有助于學(xué)生將實驗證據(jù)、已有的科學(xué)知識和他們所提出的解釋這三者之間更緊密地聯(lián)系起來。終，學(xué)生能解決彼此觀點中的矛盾，鞏固以實驗為基礎(chǔ)的論證。
6、 反思與評價更加客觀。
數(shù)字化實驗設(shè)備的引入讓探究活動反思更細(xì)致，借助設(shè)備可記錄整個實驗過程。如在實驗中存在一些數(shù)據(jù)異常，給了我們分析、質(zhì)疑、反思、評價時更客觀的依據(jù)。特別是對實驗結(jié)果和預(yù)測不同的分析，通過同學(xué)們相互質(zhì)疑和討論分析，就可搞清楚數(shù)據(jù)結(jié)果有誤的原因。
數(shù)字化實驗設(shè)備的引入使評價更客觀，更具備發(fā)展性，有利于學(xué)生的成長。如在配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液時，由于課堂教學(xué)中教師不可能一一觀察到所有學(xué)生的實驗操作是否規(guī)范，只憑后定容是否準(zhǔn)確而不是根據(jù)溶液濃度是否準(zhǔn)確來判斷，這種做法當(dāng)然有失偏頗。借助離子電極或電導(dǎo)率儀或密度計可以立即測定出氯化鈉溶液濃度是否與要求相符，也給了學(xué)生反思的空間，學(xué)會誤差分析，學(xué)會在實驗中控制誤差。這種誤差分析和控制也是新課標(biāo)對學(xué)生提出的能力要求。
7、 表達(dá)和交流更加清晰、明了的。
數(shù)字化實驗設(shè)備讓學(xué)生分享探究心得的體會時的表達(dá)與交流更清晰、明了，利用實驗的同步回放，可分析每一實驗不同時間段的情況，更方便的再現(xiàn)實驗當(dāng)時的真實情境，在這種回放情境中相互的表達(dá)和交流是更加容易讓人理解，產(chǎn)生共鳴。同樣的功能若用在高考實驗復(fù)習(xí)階段，復(fù)習(xí)效率將會大大提高。
一、基礎(chǔ)設(shè)備（教師1套，學(xué)生7套）
名稱單位數(shù)量
教師演示臺張1
教師電源套1
教師椅把1
學(xué)生實驗臺張7
洗眼器套1
高壓三聯(lián)水嘴套1
教師pp水槽套1
水槽柜套14
學(xué)生電源套14
四腳圓面學(xué)生凳張56
實驗室接線調(diào)試套1
實驗室給排水系統(tǒng)套1
儀器柜個4
計算機(jī)臺1
二、化學(xué)數(shù)字化探究實驗儀器配置清單15套(教師1套，學(xué)生14套，4人/組，56人)
名稱單位數(shù)量
合計
智能數(shù)據(jù)采集器套15
數(shù)字化實驗考試系統(tǒng)套1
數(shù)據(jù)采集器套15
傳感器藍(lán)牙模塊套15
分析軟件套1
電流電壓組合傳感器套15
溫度傳感器套15
壓強傳感器套15
電導(dǎo)率傳感器套15
PH傳感器套15
濕度傳感器套15
二氧化碳傳感器套15
溶氧傳感器套15
氣中氧傳感器套15
濁度傳感器套15
濕溫度一體傳感器套15
溫度傳感器套15
色度傳感器套15
氧還原傳感器套15
高溫傳感器套15
二氧化硫傳感器套15
空氣質(zhì)量檢測傳感器套15
CO傳感器套15
煙霧傳感器套15
傳感器附件套15
三、化學(xué)探究實驗配套輔材：15套（教師1套，學(xué)生14套），配置如下：
產(chǎn)品名稱單位數(shù)量
燃料電池套15
高中化學(xué)輔助實驗材料箱套15
氫氧燃料電池實驗儀套15
新型氣體發(fā)生器套15
新型貯氣瓶套15
新型實驗管套15
我公司有生產(chǎn)廠房20000平方米，并有成套生產(chǎn)設(shè)備，本公司集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體，主要生產(chǎn)和經(jīng)營理化生數(shù)字化探究實驗室、中小學(xué)科學(xué)探究實驗室、中小學(xué)科技、創(chuàng)客實驗室、校園科技館、高中通用技術(shù)實踐室、教育機(jī)器實驗室等現(xiàn)代化教學(xué)裝備。
我公司具有雄厚的設(shè)計及生產(chǎn)能力，可根據(jù)客戶的需求定制各種款式和風(fēng)格的產(chǎn)品，公司擁有一批精干的研發(fā)人員和營銷團(tuán)隊。我公司先后引進(jìn)多臺進(jìn)口生產(chǎn)設(shè)備，并在生產(chǎn)過程中對每一道生產(chǎn)環(huán)節(jié)嚴(yán)格要求，同時內(nèi)部管理，以確保所有的產(chǎn)品質(zhì)量、在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時，我公司更加注重聽取廣大用戶的建議，組織科研人員不斷研發(fā)新產(chǎn)品，積極跟進(jìn)現(xiàn)代教育的發(fā)展趨勢。對于我公司產(chǎn)品性能和、快捷的服務(wù)也深受到廣大客戶的認(rèn)可，并獲得。
我公司發(fā)揚“敬業(yè)、專注、誠信、”的企業(yè)精神，在科技飛速發(fā)展的今天，以傳承科技、啟迪未來的科技和機(jī)制為動力，向國際化、高科技型現(xiàn)代化企業(yè)的目標(biāo)前進(jìn)。
公司產(chǎn)品有：中小學(xué)科技館、科技實驗室、科學(xué)探究實驗室、創(chuàng)客實驗室、數(shù)學(xué)探究實驗室（計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）、AI與VR實驗室、人工智能實驗室、創(chuàng)意智造教室、航模探究實驗室、創(chuàng)客實驗室建設(shè)方案、機(jī)器人實驗室建設(shè)方案、新能源與新材料探究實驗室、安全教育實驗室（交通安全、消防安全、自然災(zāi)害）、低碳與環(huán)保實驗室、高中物聯(lián)網(wǎng)實驗室、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科普館、生命科學(xué)實驗室、初中地理探究實驗室、高中地理探究實驗室、初中生物實驗室、高中生物實驗室、壁掛式科技館(智慧墻)建設(shè)方案、幼兒園科學(xué)發(fā)現(xiàn)室建設(shè)方案、通用技術(shù)實驗室-設(shè)計室建設(shè)方案、通用技術(shù)實驗室（實踐室）建設(shè)方案、電子控制技術(shù)實驗室建設(shè)方案、大篷車展品、中小學(xué)STEAM教室、綜合實踐室、勞技實驗室、禁毒體驗館、室外科技館、生命主題科普館、社區(qū)科普科技館、綜合實踐基地、綜合實踐實驗室。
