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信息技术与学科课程整合的目的 是为教师与学生构建一个信息化环境，让信息技术融入到学习生活的每个角落。在中学理科教学中如何体现信息技术的优越性，以及如何利用信息技术培养学生对理科的兴趣与创新精神，数字化综合理科实验室提供了一个良好的平台。在高中物理新课程标准中已提出使用传感器等信息技术手段整合实验教学，本文描述了数字化综合理科实验室的发展历程、工作原理、软硬件组成、教学应用，及与传统实验室在各个方面的对比。
目前情况概述
在基础教育阶段，理科教学（物理、化学、生物）处于重要位置，而这三门学科又都是以实验为基础的学科，教师演示实验与学生实验质量的高低将直接影响学生对于知识的理解与掌握。根据调查，目前我国中学的理科教学中存在着对实验教学不同程度的轻视现象。有的学生实验被教师演示实验取代，又有的教师演示实验被教师口述或板书取代，以至于有些学生将这样的实验戏称为“听写式实验”。这种异化了的实验根本达不到新课程标准在学生实验能力方面的要求。
出现上述情况的原因很多，有环境的原因，也有管理与教学理念上的因素。仅从环境的因素来分析，其一，我国全日制中学一般建有物理，化学，生物实验室，仪器多为传统机械的或模拟的实验器材。这些器材一般比较笨重，实验准备周期较长且繁琐。例如高中物理的光学实验，通常的器材有光具座、光屏、光源等。这些器材体积较大（光具座），移动不便，实验环境要求较高（室内光线较暗），而实验现象又不太明显，这些因素都制约了实验的教学效果。其二，传统实验数据处理一直是中学教师的最大心病。例如在牛顿第二运动定律的教学中，若按部就班地进行实验数据的收集与处理就需要很长时间，无法在一节课的时间内得到a∝f，a∝1/m的关系，造成教学上的不连贯；若教师自备数据，又会给学生不真实感。
长久以来，人们都试图解决这些问题。随着技术的不断进步，人们开始利用信息技术构造新的数字化学习环境，其中传感器与计算机的结合便是一个发展方向，以这些技术为基础便产生了数字化实验室。
数字化实验室的产生与发展
2．软件系统
各种数字化实验室系统的软件在功能上大同小异，都具有收集、计算、分析及呈现的功能。以Vernier Lab Pro的Logger Pro的软件系统为例，其界面如图2所示。
除了数据采集、计算分析以外，软件还提供了实验过程记录功能，可以将实验过程如物体运动过程、化学反应过程或细胞分裂的过程（利用电子显微镜）用视频方式记录并保存，实验者可以在实验结束后浏览整个实验过程的概况，如图3所示。
2.利用新技术填补了测量空白
数字化实验室凭借传感器技术弥补了传统实验中的多个空白，解决了理、化、生实验中精确采集问题。同时系统辅以相对完善的软件系统，可以进行很多利用传统实验装置想做而又做不到的实验。如在化学酸碱度测量和滴定实验中，由于利用了滴数传感器、pH值传感器，可以通过显示的滴定数据，找到滴定终点时（pH=7）对应的体积读数，而且通过图像可以让学生感受到滴定过程的突跃（图5），这些在传统的石蕊法或pH试纸法中是不可能做到的。
5.将黑箱变为透明，激发学生兴趣
传统实验装置自身的内部结构对于外界来说是不可见的“黑箱”，很少有学生去探究实验器件本身的原理。而在数字化实验室中，厂商把大多数仪器的外壳采用透明的材质，学生可以看清楚各种仪器的内部构造，有利于激发学生探究未知世界的兴趣。
总之，数字化实验室提供了许多传统实验室无法达到的教学功能，教师在深入运用中将会发现更多更好的教学功能（表2中列出了传统实验室与数字化室部分教学功能的对比，仅供参考）。
总结
数字化实验室的出现带来了实验手段的新变化，它的精确、高效、操作简便等特点为教师与学生进行深度学习提供了可靠的技术支持。但是，从目前国内的情况来看，还存在一些急需解决的问题：其一，适合我国国情的数字化实验教材不多，许多教材只是从国外教材直接翻译过来，尚未本土化；其二，由于数字化实验室的某些核心部件仍需进口（如数据采集器），因而价格相对比较昂贵，大规模推广尚需时日，我国有实力的制造商应及早进行开发、制造以降低成本；其三，对于已经装备了数字化实验室的学校，能否真正地运用，而不只是将其作为学校的展览室，也是一个重要问题；最后，目前许多教师的教学理念不能真正发挥数字化实验室的效能，更新理念势在必行。数字化实验室进入我国的时间不长，对于它的运用以及管理都还有待研究。随着新课程改革的不断深入，使数字化实验室的认识将从关注技术到关注人本的改变，让数字化实验室真正成为培养创新性人才的环境。
参考文献
[1]徐朝军,李艺.数字化实验室的建设[J].实验室研究与探索,2003（2）
[2]潘洪涛.数字化综合理科实验室的硬件和软件[J].现代教学,2005(11)
[3]钱杨义.手持技术在理科实验中应用研究[M].北京：高等教育出版社,2003:2-3
[4]潘洪涛.数字化综合理科实验室的硬件和软件[J].现代教学,2005(11)
[5]冯容士.工具的变迁，课改的理念——DISLab综述[J].物理教学,2004(9)
（作者单位：上海师范大学数理信息学院；安徽财经大学）
目前情况概述
在基础教育阶段，理科教学（物理、化学、生物）处于重要位置，而这三门学科又都是以实验为基础的学科，教师演示实验与学生实验质量的高低将直接影响学生对于知识的理解与掌握。根据调查，目前我国中学的理科教学中存在着对实验教学不同程度的轻视现象。有的学生实验被教师演示实验取代，又有的教师演示实验被教师口述或板书取代，以至于有些学生将这样的实验戏称为“听写式实验”。这种异化了的实验根本达不到新课程标准在学生实验能力方面的要求。
出现上述情况的原因很多，有环境的原因，也有管理与教学理念上的因素。仅从环境的因素来分析，其一，我国全日制中学一般建有物理，化学，生物实验室，仪器多为传统机械的或模拟的实验器材。这些器材一般比较笨重，实验准备周期较长且繁琐。例如高中物理的光学实验，通常的器材有光具座、光屏、光源等。这些器材体积较大（光具座），移动不便，实验环境要求较高（室内光线较暗），而实验现象又不太明显，这些因素都制约了实验的教学效果。其二，传统实验数据处理一直是中学教师的最大心病。例如在牛顿第二运动定律的教学中，若按部就班地进行实验数据的收集与处理就需要很长时间，无法在一节课的时间内得到a∝f，a∝1/m的关系，造成教学上的不连贯；若教师自备数据，又会给学生不真实感。
长久以来，人们都试图解决这些问题。随着技术的不断进步，人们开始利用信息技术构造新的数字化学习环境，其中传感器与计算机的结合便是一个发展方向，以这些技术为基础便产生了数字化实验室。
数字化实验室的产生与发展
2．软件系统
各种数字化实验室系统的软件在功能上大同小异，都具有收集、计算、分析及呈现的功能。以Vernier Lab Pro的Logger Pro的软件系统为例，其界面如图2所示。
除了数据采集、计算分析以外，软件还提供了实验过程记录功能，可以将实验过程如物体运动过程、化学反应过程或细胞分裂的过程（利用电子显微镜）用视频方式记录并保存，实验者可以在实验结束后浏览整个实验过程的概况，如图3所示。
2.利用新技术填补了测量空白
数字化实验室凭借传感器技术弥补了传统实验中的多个空白，解决了理、化、生实验中精确采集问题。同时系统辅以相对完善的软件系统，可以进行很多利用传统实验装置想做而又做不到的实验。如在化学酸碱度测量和滴定实验中，由于利用了滴数传感器、pH值传感器，可以通过显示的滴定数据，找到滴定终点时（pH=7）对应的体积读数，而且通过图像可以让学生感受到滴定过程的突跃（图5），这些在传统的石蕊法或pH试纸法中是不可能做到的。
5.将黑箱变为透明，激发学生兴趣
传统实验装置自身的内部结构对于外界来说是不可见的“黑箱”，很少有学生去探究实验器件本身的原理。而在数字化实验室中，厂商把大多数仪器的外壳采用透明的材质，学生可以看清楚各种仪器的内部构造，有利于激发学生探究未知世界的兴趣。
总之，数字化实验室提供了许多传统实验室无法达到的教学功能，教师在深入运用中将会发现更多更好的教学功能（表2中列出了传统实验室与数字化室部分教学功能的对比，仅供参考）。
总结
数字化实验室的出现带来了实验手段的新变化，它的精确、高效、操作简便等特点为教师与学生进行深度学习提供了可靠的技术支持。但是，从目前国内的情况来看，还存在一些急需解决的问题：其一，适合我国国情的数字化实验教材不多，许多教材只是从国外教材直接翻译过来，尚未本土化；其二，由于数字化实验室的某些核心部件仍需进口（如数据采集器），因而价格相对比较昂贵，大规模推广尚需时日，我国有实力的制造商应及早进行开发、制造以降低成本；其三，对于已经装备了数字化实验室的学校，能否真正地运用，而不只是将其作为学校的展览室，也是一个重要问题；最后，目前许多教师的教学理念不能真正发挥数字化实验室的效能，更新理念势在必行。数字化实验室进入我国的时间不长，对于它的运用以及管理都还有待研究。随着新课程改革的不断深入，使数字化实验室的认识将从关注技术到关注人本的改变，让数字化实验室真正成为培养创新性人才的环境。
参考文献
[1]徐朝军,李艺.数字化实验室的建设[J].实验室研究与探索,2003（2）
[2]潘洪涛.数字化综合理科实验室的硬件和软件[J].现代教学,2005(11)
[3]钱杨义.手持技术在理科实验中应用研究[M].北京：高等教育出版社,2003:2-3
[4]潘洪涛.数字化综合理科实验室的硬件和软件[J].现代教学,2005(11)
[5]冯容士.工具的变迁，课改的理念——DISLab综述[J].物理教学,2004(9)
（作者单位：上海师范大学数理信息学院；安徽财经大学）