数字化实验室

中学理科新教材实验室

简单的说就是理化生实验采用传感器来完成。比如传统物理实验的牛顿第三定律，传统方式是采用两个弹簧秤对拉看刻度基本相等，而数字化探究实验采用两个力传感器对拉，通过两根USB线将传感器数据传入电脑，然后同软软件可以以数字和曲线的形式显示出力的大小变化曲线和数据是相等的和对称的，并且可通过软件进行曲线的拟合。爱迪凯兴探究室是对传统实验的一个非常好的补充，在传统实验一些只能定性无法定量的实验以及一些微小或瞬间数据的测量上，数字化实验室能发挥出巨大作用。

产生背景

数字化探究实验室产生背景：

1．国家实施的2000－2010年的课程改革对科学教育的反思（强调科学探究、强调学生科学素养、创造性思维、问题解决能力的培养）；

2．2个主流的科学教育观点：“做中学”科学，“科学学习与生活结合”；

3．现代信息技术和传感技术的发展，对探究实验室的产生提供了技术支撑；

4．当前已有13个省（市）出台数字化探究实验室配备标准（北京、天津、上海、山东、广东、江苏、浙江、福建、河北、山西、陕西、湖南、湖北）。

定义

数字化实验室运用实时测量、数据采集、数据分析和智能控制等先进技术，实现了中学理科实验教学与信息技术的全面整合，适合于中学理科新教材，能够完成新教材要求的数字化物理、化学、生物等各学科实验。

构成示意图

数字化实验室要有被测量的自然量，比如：“温度、湿度、电源、力、长度、压力”等等，通过传感器的转换，统统转换为电信号并通过放大或缩小到合适的电压，再通过采集器进行编码为可被计算机利用的数字信号，最后通过计算机实验软件，进行计算和总结，形成最后的实验结果文档。

主要功能特点

数字化探究实验室主要有以下功能与特点：

1. 数据采集器与计算机之间、数据采集器与传感器之间均采用 USB 接口，四通道传感器接口并行采集，即插即用，经久耐用；

2. 采用大尺寸液晶屏幕显示，方便观察和分析，配备学生分组实验室时，也可以省去计算机；

3. 便携式设计，方便组织开展室外探究实验教学活动；

4. 硬件结构设计精美、小巧；

5. 两种供电模式，使用电池供电，方便室外实验；

6. 具有存储功能，便于脱机工作；

7. 具有大量的满足理、化、生学科教学需要的传感器，并且可以使用同一采集器；

8. 提供人性化操作平台，方便探究实验学习；

9. 自动生成实验报告，方便学生编辑和提交实验报告，包括实验数据和图像等；

10. 实验数据和图像分别可以保存，自动生成实验课件，支持课件的回放；

11. 图像点对应数据点可以实现闪动，便于观察；

12. 选用多种保存形式，方便数据和图像的处理和使用。可同时保存在同一次实验过程中因改变不同实验条件而产生的多张数据表格和多个实验图象，便于比较；

13. 软件分为专用软件和通用软件，专用软件操作简捷，重点突出，直观性强，通用软件功能强大，适合探究式学习，支持教师和学生自主搭建实验，鼓励学生动手实践，支持多传感器组合实验。根据教学需要，教师可编写新实验脚本，扩充专用实验；

14. 可以多窗口显示数据和图像，方便比较；

15. 可用多种形式显示实验结果——窗口可切换为数字、指针和波形等模式显示；

16. 同一传感器可以波形 - 数字、波形 - 仪表、波形 - 波形等同步组合多模显示，大大方提高了实验现象的观察效果。可同时显示接入的多种变量，也可将某一变量放大单一显示。可对任一接入的变量实现数据、表格、图像的并行或单一显示；

17. 任何一种传感器可自动在组合图线和计算表格中生成变量，方便数据的采集、导入以及其他处理；

18. 数据记录：数据以自动记录、点击记录、外部调入等方式导入表格，传感器对应的变量在表格中自动生成；

19. 可将数据导入到 EXCEL 表格等软件进行其他处理，也可直接将数据保存，方便下次调用。可以在计算表格中可直接新建文档，不必关闭软件；

20. 公式及变量：可通过运算编辑窗口将公式手动输入或从公式库输入到表格并自动生成独立的记录单元；变量可手动输入或自动生成，可输入变量和恒量；可自行编辑公式保存到模板，方便下次调用；

21. 设立多种数据拟合方式，供教学时选用；

22. 数据计算及组合图线：支持常规四则运算，支持对数、指数、三角函数、反三角函数等运算，并对数据进行图线描绘；

23. 坐标绘图——可自动生成二维平面坐标系，根据实验需要可自定义 X 轴和 Y 轴变量，可在标系中绘出变量 - 时间、变量 - 变量等实验图像，亦可在同一坐标系内重复绘制多组实验图像以方便比较；

24. 图线处理——基本功能：图像可整体放大、缩小，也可单轴拉伸、压缩、平移，可选择单一图线进行综合处理，任何一条图线均可被锁定—解锁、隐藏—显示，实验数据可单点显示，也可图线显示，也可图线 - 单点组合显示，也可以脚标方式实时显示数据点坐标值。可对图像以X轴镜像显示，也可暂态显示，可调图线的线型，可整体移动图像，也可框选并直接显示框选范围在X轴和Y轴的截距；

25. 可整体复制实验界面道图像编辑器、可将实验界面直接保存为图像；

26. 可打印和保存实验数据、实验图像；

27. 在实验中，可以调阅实验帮助资料。

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