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南京市高中数字化物理实验室建设指导方案_图文

时间:2012-11-29

南京市高中数字化物理实验室建设指导方案
(征求意见稿)

一、目标功能 (一)数字化实验室的目标功能: 数字化实验室建设目标是将信息技术与实验教学过程科学地融合在一起, 来 营造一种新型互动式的教学环境,通过数字化实验系统的应用,培养学生一种新 的科学实验方法,完善现有实验教学手段,培养学生的实践能力和创新精神。 功能一:完善物理实验教学的方式。实验教学是理科学习的重要方式之一, 但是,随着新课程标准的实施,信息技术的发展,大量的数字化实验仪器与手段 已不断应用于新教材的实验教学, 使传统物理实验室无法完成或者完成不好的实 验得到了很好的改进。 功能二:实时实验、省时省力,提高学习效率和质量。数字化信息系统实验 室的基本构成为:“力、热、声、光、电”等系列传感器+数据采集器+计算分 析显示+网络系统。 数字化仪器具备“实时实验”功能, 收集的是实验真实数据, 学生能即时看到实验结果。数据收集、处理和图线描绘由计算分析显示+网络系 统完成,因此教学中师生们可以从数据读取、记录、公式运算和图线描绘等繁琐 的事情中摆脱出来, 为完成学习方式的改变与多样化, 扶植学生的自主探究钻研, 进行广泛的体验、合作和交流提供了大量时间。学生数字化实验能力的提升,利 用实时实验所节省的时间, 可以对物理景象和规律进行深入的分析和讨论, 从而 提髙学习过程的质量。 功能三: 为学生自主学习、 合作学习和拓展性学习的广泛开展提供有利条件, 促进学生探究精神和探究性思维的发展。 (二)实现功能的方法: 1、根据当前教材的实验教学任务,结合教学要求及资源合理利用,学校配 置数字化物理实验室一个,面积 96 平方米,准备室一间(可与普通物理准备室 兼用) ,数字化仪器配备 15 套/室(按照 4 人每组) ,其中学生用 14 套,教师用 1 套,能同时满足 56 人标准班的实验需要,并配备相应的实验器材,以提高实 验效果,保证教学质量。 2、数字化仪器配备能根据实验教学的要求,充分考虑数字化仪器的性质和 特点,按照先进性、实用性、开放性、可靠性、集成性和经济性的原则,进行系 统的优化设计和配置。 既要突出数字化实验技术对实验教学改革的促进作用,又 要本着“勤俭、务实”的原则,既要保证实用、够用,又要考虑建设成本。 3、能够与现有实验教学模式和实验环境形成一定的延续性。充分结合学校 的自身条件,无论是新建还是更新,都要以实验教学为中心,以数字化实验技术 为有力手段,以必要的电教技术为支撑,在继承中发展,在兼容中提高,不重复 投入、不浪费财物,力求效益最大化。 4、数字化实验仪器配套软件应用高延展性技术和优化算法,提高了数据智 能分析功能,实现了理科软件平台的统一和网络资源的合理利用。 5、数字化实验室配备的计算机采用网络连接,老师可方便的进行再线考试、 管理学生、与学生交流、对学生进行个别辅导讲评。 二、数字化物理实验室建设 (一)布局与环境设计 整体设计思路:

数字化物理实验室整体设计思路应体现: 科学性、 创新性、 开放性与先进性。 实验室内应提供良好的设备安装及运行环境,避免设备在恶劣的环境中运行,这 既有利于提高设备系统的无故障运行时间,也会减少意外事故的发生。良好的环 境还可以延长设备的使用寿命。 1、桌椅 打破传统双人式的桌椅模式,可以根据教室的大小及环境,采用量体裁衣的 个性化设计,如:长方型、正方型、椭圆型、L 型等设计方式;桌椅材质的选择 要质量牢固、绿色环保、方便打扫;桌面材质的选择要做到耐磨、耐热、耐腐蚀; 桌椅的颜色要合理搭配,营造安静、愉悦、创意的实验氛围。 2、地面 建议使用抗静电地板(改建) ,也可采用塑胶地板(新建) 。做到地面清爽、 整齐美观、推荐采用经久耐用、性价比高、方便打扫的材料铺设。 3、墙面 墙面的设置不应是白墙 + 管理制度,要充分利用空间,制作成文化墙,让 其包含有现代信息技术和探究性实验的文化元素。要具备感染力,增强学生对信 息技术与常规实验结合的认识度。墙上可以布置探究实验发展史、各类设备的图 片介绍、主流信息、实验程序图等。 4、照明 实验室采用自然光及辅助照明,操作台面的照度均匀度不应低于 0.7,室内 无可见眩光,有良好的照明度。窗户应装有窗帘,避免阳光直接照射设备。 5、空调与通风设备 1) 室内温度 因设备而异,通常的要求为 5℃-40℃。一般情况下,应保证网络设备运 行在 18℃-22℃的室温环境下。 2) 室内湿度 因设备而异,一般为 20%-80%,不结露。 3) 实验室需要安装必要的空调设备和通风设备。保证实现以上提到的 温度和湿度条件。实验室内部还应保持空气清洁,人员出入时应换拖鞋,同时, 空调设备和通风设备应具备空气净化功能。 6、安全措施 配备防火、防潮、防盗等设施。用电负荷应留有余地,按规范设强、弱电线, 空调专线铺设, 安装漏电过载保护器和可靠的接地保护。至少有一处供水和排水 设施。建议安装烟雾报警器,便于发现火警,确保安全。 7、数字化实验室学生实验桌应供电到桌,教师演示台有电源总控制设备, 集中控制学生实验电源,配有触电保护器。光学实验室应设遮光窗帘;计算机电 源插座应固定(或嵌)在实验桌内部。实验室应配置网络信息口若干,实验室配备 数字化多媒体投影设备(计算机、数码投影机、视频展台和交互式电子白板、音 响系统) 。 8、实验室相关的设施(水、电、气、网络)应该尽量采取隐埋式,电线切 勿外露。 9、准备室尽量放在实验室一侧,准备室安装有控制实验室水、电的总阀门。 10、地板开槽受楼层、楼板厚度、材质限制——即有的楼板薄无法开槽,建 议学校使用防静电地板或强化地板,即方便施工、维修又美观。

平面结构图: (参考式样)

设计说明: 1、物理数字化实验室采用一个多功能实验讲台,7 张实验操作台,1 个仪器 橱,56 张学生椅的设计; 2、实验台采用两端为直边的橄榄型设计,每条弧边各坐四名学生,四人一 组,每张实验台供两组学生使用; 3、橄榄型实验台的设计增加了实验室的活泼与灵动,符合学生的年龄特点, 也体现了创意与探究的理念; 4、实验台采用墨绿色的理化实芯板台面,台身则用蓝白两色,安静而不失 活泼,给人以清新的感觉,又充满了学习的氛围; 5、7 张实验台横向分布,前排为 2 张,中排为 3 张,后排为 2 张,充分利用 实验室内有限的空间,避免了拥挤的感觉; 6、实验台长边达 1.9m,不仅有充分的电脑液晶显示屏放置空间,同时,也 为做实验留置了充分的实验物品摆放空间与操作空间,方便四名同学的 分工合作; 7、实验台较长的设计便于电脑的液晶显示屏分放两端,又保证了动力学实 验时轨道的摆放长度; 8、实验室后排设计了宽大的仪器橱,方便实验室管理老师放取常用产品与 仪器,也增加了实验室的整洁度;

立体效果图(参考式样) :

(二)配置方案 1、基础设施设备配置目录(样表) (要求:按照环境装修类、强弱电综合布线类、木器设备类、计算机与多媒体设 备类等对序号、名称、规格参数、单位、配置数量列表归类提供目录) 序 名称 单 备 类别 材料或品牌规格参数 数量 号 位 注 刷墙 自 1 前面找平,刷环保漆 ㎡ 据实 办 吊顶 自 轻钢龙骨、矿棉石膏板 2 ㎡ 96 办 环境 格盏 自 30*120cm 或 60*60cm 3 套 据实 装修 等 办 窗帘 自 4 主体颜色与室的文化协调一致 ㎡ 据实 办 地板 自 按规范安装防静电地板或强化地板 5 ㎡ 96 办 2.5 平方、4 平方、6 平方国标电线,品牌安 综合 布线 全插排,PVC 防阻燃管、品牌网线;电线连接 强弱 部分采用焊接方式防水胶布 2 层, 绝缘胶布 2 1 电综 1 层,加以保护,配电采用铝塑管护套,内穿 BV 室 塑铜线。 强弱电分置管线到终端。 网络线采用 合布 六类线。 线 电源 有总电源控制开关、漏电保护器,保障安全。 2 控制 电流分配均衡。 套 1 木器 1 教师 参考规格: (3000) ×700×850 带水槽台台面: 台 1

设备 (实 验桌 椅讲 台 等)

2

3

4

1

计算 机与 多媒 体设 备

2 3 4 5 6 7

讲台 台面采用威盛亚贴面理化板。 预含有储藏柜、媒体功能架、电脑主机箱柜、 侧拉式视频展台抽屉, 电源总控台等。 提供四 组 220v 五孔多用插座(隐藏式设计) 。 钢木结构椭圆形或长方形;参考规格: 2400×1200×780, 台面:台面采用威盛亚贴面理化板。2 组电脑 机位。 学生 柜体:柜体为钢木结构,4 柜门样式。实验台 实验 设计有电脑键盘、 主机柜, 柜体内设置能摆放 台 斜面轨道。柜身板材采用滁州华能 18mm 三聚 氰胺饰面双贴面板。 导轨、 铰链等五金配件均 为知名品牌。 提供四组 220v 五孔多用插座 (隐 藏式设计) 。 固定钢架结构,钢材厚度 1.5 mm,主柱直径 实验 50 mm,高度 480 mm ,玻璃钢凳面或采用工 凳 程塑料 ABS 注塑成型,凳面直径 300-330 mm, 凳面颜色和台身相近色。 规格尺寸:1000×500×2000 材质:侧板采用 16mm 厚三聚氰胺双贴面板,截面 PVC 封边带 仪器 用机械高温热熔胶封边。 柜 结构: 上部木制框架镶嵌 25mm 厚玻璃对开门, 内部三层活动隔板采用 16mm 厚三聚氰胺双贴 面板;下部橱柜对开门。 知名品牌机,2.4G 以上双核 CPU/2G DDR3 800/320G SATA2(7200 转)/集成显卡/集成声卡 /网卡/显示器:17”LCD/,主板集成硬盘还原 功能/主板预留 2 个 PCI 插槽, /光电鼠标/教 计算 育专用耳麦/防水键盘/支持 USB 启动/硬盘防 机 震技术/顶置开关, 原厂服务,主机、显示器 五年免费保修, 要求原厂工程师上门安装验机 服务。6 个 USB 口(前置不少于 2 个) ;预装 正版 Windows XP 网络 教室 主流电子教室或网络教室管理软件 软件 实物 80 万像素、VGA 输出, 450TV 线 ,光学变焦 展台 16 倍、数码变焦 8 倍,灯数 2 个 网络 知名品牌 中控 网络 交换 24 口全千兆交换机 机 投影 短焦投影机,并与交互式白板用吊架整合 机 交互 式白 与投影机相配套 板



7



56



5



15

套 台 台 台 台 台

1 1 1 1 1 1

8 1 其它 2 3

辅教 音响系统:含功放、无线领夹话筒 2 只、喇叭 设备 2-4 只 教学 软件 书写 板 空调 与课程教学相配套。

台 套

1 1 1 1-2

教学专用白板, (1.2m*4m)含书写笔 2 支、专 套 用板擦 1 个)与实现交互式白板功能相配套。 台 国内品牌产品

2、数字实验系统配置目录 (要求:以一个班级 56 名学生为例,每四名学生配备一套数字化产品,教师另 配一套用于演示与备份,共计 15 套产品。按照数据传感设备类、数据采集设备 类、数据分析与显示设备类、软件类、实验系统辅助器材类、附件类等对序号、 名称、规格参数、单位、配置数量列表归类提供目录) 类别 序 名称 材料或品牌规格参数 单 数 备 号 位 量 注 数 据 标准配置传感器 电流 传感 -2A≤量程≤2A;分辨率:0.01A 只 15 1 传感 设备 器Ⅰ 微电 2 流传 -10μ A≤量程≤10μ A;分辨率:0.01μ A; 只 15 感器 电压 -20V≤量程≤20V;分辨率: :0.01V 只 15 3 传感 器Ⅰ 磁场 -100mT≤量程≤100mT;分辨率: :0.01 mT 只 15 4 传感 器 力传 量程范围不小于:-50N≤量程≤50N;分辨率: 5 感器 0.01N;可用于测拉力(显示正值)和压力(显 对 15 Ⅰ 示负值) ;含附件:固定螺钉。 由发射器和接收器构成。发射器由电池供电, 位移 易与实验装置 (运动小车、 弹簧振子等) 组合; 传感 接收器与采集器连接, 0m≤量程≤2m,分辨 套 器Ⅰ 率:1mm。无测量盲区;可实时测量显示 v-t 图线。 光电 1≤分辨率≤10μ S;用于测量速度、加速度等 门传 实验,有记数功能。 感器 声音 能测量声音的波形,研究声音的频率、周期、 传感 振幅等特征;0dB≤量程≤120dB,0≤分辨率 器 ≤1dB 温度 -25℃≤量程≤120℃;分辨率:0.1℃;不锈 传感 钢探针。 器 压强 0kPa≤量程≤700 kPa;分辨率:0.1 kPa;含 传感 测量气体的绝对压强配件。 器 对 只 只 只

6

15

7 8 9 10

15 15 15 15

11

加速 度传 感器

-6G≤量程≤6 G,三维;分辨率:0.01 G



15

12 13 14

拓展性传感器(选配) 电流 具有分辨率为0.01A、1mA、0.1 mA三个可自由 传感 选择量程范围的多量程传感功能。 器Ⅱ 电压 具有分辨率为0.01V、1m V、0.1mV三个可自由 传感 选择量程范围的多量程传感功能。 器Ⅱ 光传 用于测量平面内的相对光照度分布,适用于比 感器 较光强和距离的关系;研究光干涉/衍射/偏 振,含光学附件。 旋转 运动 传感 器 数据 采集 器 最大30转/秒,分辨率0.2°

只 只 只

1 1 1

15 数据 采集 设备



1

1

不低于四通道并行采集,支持USB即插即用, 自动监测传感器接入或拔出,实现传感器USB 供电;无须外接电源;可接插液晶显示装置 (PDA) ,可供野外使用。



15

软件 实验 系统 辅助 器材 附件 类

1

中文 1、满足普通高中开展数字化实验要求;2、与 版 数字化硬件设备相配套;3、支持开放性实验; 套 4、更新及时、界面清晰、易操作。

15

提供满足开展普通高中物理实验中有关力学、电学、光学、声学、热学 等数字化实验配套要求;便于操作、实验效果良好的系列辅助器材,按 15 套配置。 含仪器箱、连接线、转接器、实验实例、用户手册 套 15


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