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传感器技术是当今世界一项令人瞩目的高新技术,它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱。传感器种类不断增加,新型传感器层出不穷。当今手持技术和传感器已经开始走进中学化学课堂,并逐渐显示出它的特色与优势。物理学科中数字化技术的应用,已经给物理课堂带来了革命性的变化,带来了学习方式的巨大变革,它也必将给化学课堂带来巨大变化。

上海市《中学化学课程标准》强调:“推广在化学实验中使用图形计算器或掌上电脑和传感器技术,并应用于课堂教学之中,特别是应用于研究性学习之中”。上海市率先进行了传感器技术与数字化教学实验的研究,在学生研究性学习中也较早开展了这方面的研究,并较早引入了一套数字实验设备和几种传感器。在基础性课程和研究性课程的教学中,进行了近十年的教学实践研究。

国外,尤其是欧美等国已经在中学普及了数字化实验,基本上做到了两人一组的数字化实验室,在课堂教学中广泛采用了数字化的化学实验。上海理应成为教育改革的前沿,新技术、新手段应用的开拓者,但还有许多学校没有建立数字化实验室。

目前,随着教学研究的不断深入,尤其是研究性学习和校本课程的不断深化,越来越多的学生积极参与研究性学习中,学生研究性课题更多地需要借助实验研究,手持技术和数字化实验室使用越来越多。

数字化实验室的理论价值与实践价值

传统化学实验室缺乏自动地采集、处理大量数据的功能,很难与现代技术设备进行有效连接,也缺乏便携式户外测定功能;在教学理念上主要以演示、验证、定性式实验为主,难以养成自主、定量地搜集和处理信息能力以及进行研究性学习的创造能力。利用数字化实验室开展研究性学习可以大大提高对未知领域进行力所能及的探索能力。将数字化、传感器实验系统引入基础性课程的学习,可以改变传统学习方式,它能更好地揭示科学原理、规律。上海二期课改,非常重视定量实验,传感器数字实验的应用,可以引入一批定量实验,演示传统实验无法呈现的实验,对转变学习方式、提高教学效果、提高学习效率都有很好地促进任用。

课程标准增加了许多与生活、技术、学科前沿等体现时代性内容,这些内容也需要相应实验活动和实验技术的支撑,建立数字化实验室不仅可以满足基础性教学需要,还可以支持研究性学习,甚至化学实践活动等校本课程的开发、研究和教学。

通过数字化实验项目的建设与研究,可以为中学教学积累经验,给教师开展研究性学习提供帮助,更好地发挥中学在实验教学中的优势。为将来建设有规模的专项实验室积累经验。

数字化实验室的特点

数字实验的便携特点,不仅可以在实验室进行数字实验,更可以应用于日常课堂教学,更方便、快捷地突破教学重点和教学难点,更好地落实用化学实验开展教学。可以更加广泛地开展研究性学习和校本课程的开发,为中学学生提供更多的研究渠道,更有效地培养学生研究意识和研究能力。

在研究领域中可以引导学生可以有效地开展科学原理的研究,疑难实验的研究,培养学生的创新能力。

教学难点的突破研究。

提供更多选择的定量实验研究。

数字实验室的建设可以组织更多的学生开展研究性学习活动,全面落实学生科学素养的培养。

提供更加丰富的教学资源。

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