【正文】 23 萬左右。產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的最主要原因是測量儀器本身的原理、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及元件響應(yīng)度等因素引起 ， 總的來說，數(shù)字化實驗系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差明顯小于傳統(tǒng)物理實驗設(shè)備的系統(tǒng)誤差。 這 預(yù)示著數(shù)字化實驗具有很強的拓展性，承傳并發(fā)展了傳統(tǒng)。 數(shù)字化實驗系統(tǒng)與傳統(tǒng)實驗設(shè)備在 “ 硬件 ” 方面的比較 實驗設(shè)備比較 數(shù)字化實驗中所用到的設(shè)備絕大多數(shù)是 以 20 世紀(jì)前沿科技作為技術(shù)理論支撐 、 20世紀(jì)下半葉得到實際應(yīng)用的具有較高科技含量的裝備，其 中包括：微型計算機、傳感器、數(shù)據(jù)采集器和軟件。又如，突破牛頓第三定律的教學(xué)，采用朗威 DISLab 力傳感器等實驗器材，則會更直觀明顯地表明相互作用力等大方向的特點，如圖 12 所示。 在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié) ， 自動智能處理數(shù)據(jù)以及繪圖 ， 可將學(xué)生從簡單 、 機械 、 繁瑣的數(shù)據(jù)處理過程中解脫出來 ， 顯著提高了實驗結(jié)果精確度和實驗效率 。 應(yīng)用數(shù)字化實驗系統(tǒng)，則可以打破這一瓶頸。 圖 6 軟件 界面 Fig. 6 Software Interface 圖 7 配套 實驗器材 Fig. 7 Supporting experimental equipments 圖 8 地磁場變化產(chǎn)生微弱 感應(yīng) 電流 Fig. 8 A week induced current created by the change of Earth39。 數(shù)字化實驗系統(tǒng)的特點 作為全新的軟硬件一體化的數(shù)字化實驗系統(tǒng) ，非常鮮明的具有 傳感器多類型、數(shù)據(jù)采集器多通道、自主操控平臺多樣化 的特點，實現(xiàn)了實驗手段數(shù)字化、測量實時化、現(xiàn)象規(guī)律可視化、操作 簡單化， 替代和超越了傳統(tǒng)觀實驗裝置和儀 器儀表，大幅度提高了實驗質(zhì)量與 效率，顯著擴展了學(xué)生的實驗操作空間。 （ 3） 軟件： 并行雙軟件系統(tǒng)， 包含教材專用軟件和教材通用軟件。 （ 1） 傳感器：將非電 學(xué)量轉(zhuǎn)化成電信號，并將電信號傳遞到數(shù)據(jù)采集器，是數(shù)字化實驗的核心部件。進口的美國品牌 PASCO憑借其出色的拓展實驗?zāi)芰蛢?yōu)良的質(zhì)量，成為高端市場的霸主。 上海 華師京城高新技術(shù)股份有限公司是我國教育信息化整體解決方案的領(lǐng)先提 供商，其生產(chǎn)的產(chǎn)品包括虛擬實驗室、仿真實驗室、數(shù)字傳感器實驗室三大系統(tǒng)，這三大系統(tǒng)構(gòu)成了全方位的數(shù)字化實驗室，可以滿足各學(xué)科實驗教學(xué)的各種需求。 美國 PASCO 公司是美國最大的教育實驗儀器制造商， 提供物理、化學(xué)、生物、科學(xué)、環(huán)境、工程實驗等課程使用的傳感器、數(shù)據(jù)采集器接口和配套軟件，構(gòu)成一個基于計算機和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的新一代數(shù)字化實驗系統(tǒng)的整體解決方案。 數(shù)字化實驗系統(tǒng) 實現(xiàn)了從單一儀器到數(shù)字化多功能集成系統(tǒng)的飛躍，提供了一整套解決方案。以期避免將4 數(shù)字化實驗系統(tǒng)和傳統(tǒng)實驗方式對立起來： 片面強調(diào)數(shù)字化實驗 系統(tǒng) 的優(yōu)點，而拋棄傳統(tǒng)實驗方式；或固守傳統(tǒng)實驗方式，對數(shù)字化實驗 系統(tǒng)嗤之以鼻。而中學(xué)物理實驗最大的不足就是缺少量化的、直觀的結(jié)果 。 總體比較而言， 目前對數(shù)字化實驗系統(tǒng) 在高中物理教學(xué) 中的研究基本沒有在三維目標(biāo)視角下進行系統(tǒng)研究，另外 對運用數(shù)字化信息系統(tǒng)優(yōu)化拓展課外物理教學(xué)的實踐研究顯得薄弱些，有待進一步完善。 （ 3） 研究數(shù)字化信息系統(tǒng)在中學(xué)物理教學(xué)與實驗中的功能，如數(shù)字化實驗與研究性學(xué)習(xí)的結(jié)合、數(shù)字化實驗與驗證性實驗的結(jié)合、數(shù)字化實驗與探究性課堂教學(xué)的結(jié)合。基于數(shù)字化信息系統(tǒng)的高中物理教學(xué)研究從多個角度進行： （ 1） 對比研究傳統(tǒng)實驗 和數(shù)字化實驗，利用數(shù)字化實驗系統(tǒng)改進傳統(tǒng)實驗，將傳統(tǒng)實驗和數(shù)字化實驗優(yōu)化整合于物理教學(xué) 實踐中 。資金投入巨大的基于數(shù)字化信息系統(tǒng)的高中物理實驗教學(xué)研究在上海、江蘇、山東、北京、廣州等地已經(jīng)開展了十多年，成果斐然，所采用的實驗設(shè)備、 實驗內(nèi)容、教2 育理論已基本與國際同步。全國多個版本的高中物理教材在多個章節(jié)介紹了利用數(shù)字化實驗平 臺采集數(shù)據(jù) （ 表 1） ，利用計算機處理數(shù)據(jù)，能夠更加清晰、明確地展示現(xiàn)象、 揭示規(guī)律。 教育部印發(fā)的 《 基礎(chǔ)教育課程改革綱要 （ 試行 ）》（ 教基 [2020]17 號）指出：“大力推進信息技術(shù)在教學(xué)過程中的普遍應(yīng)用，促進現(xiàn)代信息技術(shù) 與學(xué)科 課程的整合”。 世界大多數(shù)國家已經(jīng)意識到 教育正逐步成為未來社會發(fā)展的原動力 ，相繼掀起了 新一輪教育改革 浪潮。技術(shù)的力量不可阻擋，無論人們在前進的路上設(shè)置何種障礙，它將仍然會繼續(xù)發(fā)展。 Digital experiment。 本文在文獻調(diào)查的基礎(chǔ)上 ，主要 對數(shù)字化實驗系統(tǒng)的 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、 硬件結(jié)構(gòu) 及特點 進行了闡述 ； 從三維目標(biāo)視角下對數(shù)字化實驗與傳統(tǒng) 實驗進行 了 系統(tǒng)的 比較研究，進而 對 利用數(shù)字化實驗系統(tǒng) 改進、拓展 傳統(tǒng)實驗 的途徑和方法進行 了 探討 ； 提出 了應(yīng)用數(shù)字化實驗平臺優(yōu)化高中物理實驗教學(xué) 時要以先進的教學(xué)理念為指導(dǎo)等優(yōu)化 策略 ， 對加強和改進高中物理實驗教學(xué)具有一定的借鑒作用 。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 ________________________ 學(xué) 院 _____________________ 專 業(yè) _____________________ 年 級 _____________________ 學(xué) 號 _____________________ 姓 名 _____________________ 指 導(dǎo) 教 師 _____________________ 成 績 _____________________ 年 月 日 目錄 1 引言 ..................................................................................................................................... 1 研究背景 ...................................................................................................................... 1 研究現(xiàn)狀 ...................................................................................................................... 2 研究內(nèi)容 ...................................................................................................................... 3 研究意義 ...................................................................................................................... 3 2 數(shù)字化實驗系統(tǒng)介紹 ......................................................................................................... 5 數(shù)字化實驗系統(tǒng)在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 .......................................................................... 5 數(shù)字化實驗系統(tǒng)的構(gòu)成 .............................................................................................. 6 數(shù)字化實驗系統(tǒng)的特點 .............................................................................................. 8 3 數(shù)字化實驗系統(tǒng)與傳統(tǒng)實驗設(shè)備的比較 ....................................................................... 11 數(shù)字化實驗系統(tǒng)與傳統(tǒng)實驗設(shè)備在 “硬件 ”方面的比較 ........................................ 11 實驗設(shè)備比較 ..................................................................................................... 11 誤差比較 ............................................................................................................. 11 實驗時間比較 ..................................................................................................... 11 投入資金比較 ..................................................................................................... 12 數(shù)字化實驗系統(tǒng)與傳統(tǒng)實驗設(shè)備在 “軟件 ”方面的比較 ........................................ 12 知識與技能維度的比較 ..................................................................................... 12 過程與方法維度的比較 ..................................................................................... 13 情感態(tài)度與價值觀維度的比較 ......................................................................... 14 4 應(yīng)用數(shù)字化實驗平臺優(yōu)化整合高中物理實驗教學(xué) ....................................................... 16 實例 1：牛頓第二定律 ............................................................................................. 16 實例 2：動量定理 ..................................................................................................... 19 實例 3：探究通電螺線管內(nèi)部的磁感應(yīng)強度大小分布規(guī)律 ................................. 22 實例 4：探究最大靜摩擦力與滑動摩擦力間的關(guān)系 ............................................. 29 5 應(yīng)用數(shù)字化實驗平臺優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)策略 ....................................................... 31 6 結(jié)束語 ............................................................................................................................... 32 參考文獻 .................................................................................................................................. 33 攻讀學(xué)士學(xué)位期間發(fā)表的論文和指導(dǎo)的論文 ........................................ 錯誤 !未定義書簽。 致謝 .......................................................................................................................................... 34 應(yīng)用數(shù)字化實驗平臺優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的研究 *** 西南大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶 400715 摘要