互联网+教育

Internet + Education

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一 方案介绍
当今世界,科学技术突飞猛进,新的科学发现、技术突破及重大创新不断涌现。科学技术在当代社会和经济发展中起着越来越重要的作用。科学不仅作为一种推动社会进步的驱动力,也代表着一种实事求是,追求真理的思维方式和生活态度,一种21世纪公民必备的文化素质。科学技术正深刻改变着社会,而社会的发展又对科学技术的进步不断提出新的要求。
小学科学课程是一门与其他学科有密切联系的课程。
科学技术已经成为社会生活中的重要组成部分,科学文化也对社会文化产生了深远的影响。语文课程中包含了许多与科学有关的内容以及科学家的故事。科学课程也需要学生运用语言对探究过程和结果进行表达和交流。科学课程可以丰富学生的词汇,培养他们语言的准确和精炼,提高表达和辩论的能力,有效地促进学生语言能力的发展。科学教育的实践活动也可以为第二语言学习提供平台。科学和数学学科有着天然的联系,科学课程特点之一就是定量表达和使用逻辑推理。数学可以在科学探究中作为数据处理和分析的工具,而科学课程又为数学的应用提供了实例。
本方案中的主要设备数据采集系统是将传感器技术应用于教学当中,让新的技术为现代的科学教学提供技术支持。随着科学技术的不断发展,教师用以教学的技术手段的不断更新,传感器因其能迅速、准确地采集数据;便捷地以图像、表格等多种形式,客观地展示实验的全过程;形象、直观地对实验数据进行分析、处理并得出实验结论等优点,而被越来越广泛地应用于科学教学中。
本方案定位在全体学生的科学素质的提高,并且其功能可以扩展为课外活动小组、创新大赛学生培养等功能。方案中的数据采集系统加上科学实验仪器基本上能满足小学科学需求,再配合传统的小学科学实验教具,就能组成一个全面的科学活动教室。
为什么推荐数据采集系统作为科学专用教室方案?
1、传感器技术在国外已经有了非常成熟的应用,并有大量的测验证明传感技术对小学科学活动起到了无法替代的作用。
有多年科学教学经验的英国学者Frank Fearn设计了基于传感器技术的课外探究活动以促进学生的探究能力。探究内容包括:池塘温度(温度传感器)、哺乳动物活动(声音和光传感器)、肥堆微环境(温度和湿度传感器)、植物生条件(光传感器、湿度传感器、温度传感器、pH传感器)。从活动设计来看,主题从简单到复杂,探究活动的综合性逐渐强,与现实环境紧密结合,使得学生在相对开放的探究环境中,学习使用传感器技术来收集自然环境下的多种数据,以探究相应数据的变化对于动植物生存环境的影响。这样的设计,不但有利于激起学生的探究兴趣,更有利于培养其观察能力、分析能力以及活动探究能力。
美国康科德教育研究组织的著名传感器技术教学应用教学发起人Robert Tinker博士和密歇根州立大学著名科学教育专家Joseph Krajcik教授以水质为主题,设计实验组和对照组比较基于传感器技术的探究活动和常规实验活动对于学生概念转变和相关能力的影响。研究结果表明,将传感器技术与科学探究相结合,可以使学生的探究活动变得更为灵活,更有益于学生观察技能的培养,且以小组合作的形式对探究结果共享和讨论,促使学生对概念理解得更为持久。相对于控制组,实验组学生在基本概念学习及其深度理解方面有了明显的提高,其数据分析也更为全面,且随着时间的增加,基于传感器技术的科学探究活动对学生探究兴趣、思维和探究技能等的培养均产生了积极的影响。
希腊萨利大学的Charilaos Tsihouridis博士等人,研究了建构主义理论引导下的基于传感器技术的科学教学模式对学生科学学习的影响。探究内容为不同物质的热传导,研究选取实验组和控制组,实验组学生按照合作设计、实验、修改以及实施的模式来开展基于传感器技术的实验探究活动;控制组学生则是直接使用已有实验来探究不同物质的热传导现象。研究表明,以建构主义教学理论设计的教学模式引导学生的实验探究.可以有力促进学生对于科学概念的理解。测试结果显示,实验组学生对相对模糊的概念变得清晰,学生的理解不再停留于表层,回答问题的准确率也有了明显的提高。另外,实验组学生对实验活动的参与度和兴趣均较高,学生对于实验过程的掌控和步骤的调整能力得到了加强。
2、科学课程的改革,需要新技术的支撑
我们现在的科学课程是以过去的技术为基础,而不是当今的技术(更谈不上明天的)。把计算机和先进的传感器技术看成是附加的,而不是课程基本结构的组成部分,课程的重大变革将受到严重的限制。如果空客A380飞机,继续使用最基础螺旋桨技术,他将无法成为世界上最大,最先进的大飞机。
3、学会新技术的使用,也是科学素养提升的一种形式
科学素养包括能够全面和充满自信地使用电子工具。学生们应该早些在尽可能不同的范围内开始使用计算器和数据采集系统,把新技术的应用于科学课程紧密相连,不但促进了新技术的进步而且对学生的动手能力、搜集信息、交流与表达能力的提升有很大提高。
4、传感技术,大大拓展了学生的认知空间及对科学知识的理解深度。
在科学学习中,要培养学生严谨的科学态度,让学生知道事物本质的多样性与统一性的关系。对事物的认识不但要知道这事物的普遍原理,还要了解他的极值范围,找到事物的最大值和最小值,这和知道其常见值一样的重要。描述正在发生的变化的最好的方法是把测量结果制成一张表格或图像,使用数据采集系统可以实时得到数据表格和图像。而表格和曲线可以显示一个数字与另外一个数字的相互关系。这样的数据处理结果,能让学生更深入了解各个量之间的关系。
技术可以帮助人们到达人的手、声音、感觉和思维远远达不到的地方。
水的循环,最终要的是弄明白在一个打开的容器中水会跑到哪里去。这既不容易自我证明,又不容易检测到。但是,水循环对地球上的生命具有极其重要的意义,学生可以借助相对湿度传感器了解打开盖子的盛水容器中周围湿度的这将有助于他们理解蒸发、冷凝和物质守恒定律。
那些开始比周围环境凉的多的物体变暖的过程,以及比周围环境热的多的物体变凉的情况,学生可以使用数据采集系统采集到的实验图像来检测温度的微小变化,并标绘成图,以检测许多热交换的实例。
数据采集系统是一种技术实验手段,他能够让所有的学生都能动手做实验,对于提高所有学生的科学素质是非常有用的实验工具。并且,在熟练使用传感器以后,老师和学生可以设计自己的探究性的课题,对于时间充足和有能力的学生的拔高提供非常好的支撑。
二  目前国内数据采集系统使用状况剖析
这种技术在国外已经很成熟、国内也在几年前开始配置数据采集系统,尤其在中学配置了很多。但使用情况并不是很好。分析原因,有以下几点:
第一:设备供应商强调的是该技术的先进性,而没有其强调该技术的应用,更没有将该技术所固有的教学方法与课程组织有机的结合起来。已经配置了的数据采集系统由于配置的附件和配套的实验仪器非常的少,在老师做科学活动的时候,必须自己制作配套的仪器,需要花费老师很大的精力和时间,这就制约了老师使用的积极性。只有数据采集系统硬件本身是做不了实验的,只有配备大量的配套实验仪器,采集系统才能够和教学结合起来。老师和学生才能认识到采集系统的本质、优势和应用。
第二:在新技术的使用中,教师掌握技术能力的高低是该技术能否取得成效的最重要的和最有影响的因素。在国内的创新大赛、科技大赛、教师自制教具等比赛中使用传感器所获得的名次都是比较好的。这说明数据采集系统在教学、科研中有无可比拟的优势。但是由于绝大部分老师的没经过培训和没有配套的实验仪器,老师无法顺利使用新技术,这就造成了很多的数据采集系统的闲置。这就需要有一套专用的教材,教师经过学习之后,才有可能在课堂教学中有效地利用这些新教材和新技术。
第三:数据采集系统的推广,必须经过教育工作者、研究人员和设备技术供应商经过共同努力,将硬件设备、课程内容和教学方法很好地结合起来,成为一套不可分割的东西。研究人员应当检查这项新技术计划的实施过程,根据学生学习的效果来鉴定这个产品。硬件供应商应当注意其产品的适用性,使其产品能够根据不同的教学情况灵活地调整产品性能。教育工作者应当根据产品的质量、可实践性和性价比来选择适用的产品。只有三方有机的结合,才能把数据采集系统真正的应用到教学中去,发挥他的最大效能。
 
方案配置优势分析
第一:本方案所采用的新加坡艾迪(ADDEST)数据采集系统不但有最先进的技术、丰富的配件,为老师提供了一个丰富的实验活动平台,老师不再需要另外找其他的仪器设备,直接用本方案提供的设备就可以完成非常多的科学实验活动,发挥数据采集系统的最大功效。
第二:艾迪(ADDEST)数据采集系统具有完整的培训体系和科学实验活动教程。根据中国科学的课程标准结合北京科学课程的特点已经制作了四十几个科学活动案例,并且紧跟科学课程标准的变化,正在研究开发更多的科学活动案例。我们完善的培训团队,支持老师在创新大赛、科技比赛、自制教具、公开课能活动中的技术支持与产品研究,保证老师的正常教学与科研使用。
第三:艾迪(ADDEST)数据采集系统和科学实验仪器厂家具有非常有经验的研究人员,我们会根据老师的需要来调整产品的研发。并且积极的吸取老师宝贵的产品使用经验,让老师的使用体验融入该产品的研发当中去。与学校老师形成良性互动,推动数据采集系统在科学活动中的应用。
另外,艾迪(ADDEST)数据采集系统已经在新加坡有十年以上的科学课程推广经验,积累了大量的科学应用案例,并且积累了大量的国际上先进的科学活动方法与实验活动案例。在国外应用及实践中发现,在小学开始推广数据采集系统是最有效地,它能够促进小学生形成正确的科学态度,培养其热爱科学、懂科学、学会用科学家的方法去解决科学问题的能力。
艾迪(ADDEST)作为具有国际视野的数据采集系统生产厂家,能够为学校提供国际上先进的实验案例、全面的技术培训和出国考察学习的机会。
每一种新技术的应用都会是一个艰难的过程,而把握住革新的先机,才能做出自己的特色,将自己立于改革的前沿。像计算机在教学中的推广、多媒体教学在教学中的推广一样,数据采集系统在科学中的应用也会是大势所趋。
本方案除数据采集系统外还配置了英国(因维克托)、以色列(知识树)及香港(EDU-SCIENCE)几个品牌的科学仪器形成组合,配置的科学仪器的设计、生产、制造非常成熟,不仅与教材教学结合得非常紧密,在理念、安全、健康、环保方面,也是目前国内小学科学仪器产品所达不到的。

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