传感技术与中学物理探究实验_肖利[等]编著_9787030501851

《传感技术与中学物理探究实验》以美国PASCO公司提供的“科学工作室”实验系统为平台，以中学物理新课程内容与理念为基础，将传感器与中学物理实验进行有效整合，设计了关于力、热、电、光、原子物理等上百个物理探究实验。实验采用先进的传感技术采集各种物理量的数据，将各种外界信号转换成电脑可以识别的电信号，通过数据转换接口在电脑软件中显示即时的实验数据。PASCO数据采集系统（包括采集器、传感器、软件等）令实验操作简单方便，信息获取准确，实验过程清晰直观，数据的采集和分析精准，是开展中学物理实验设计与实验探究的理想平台。
　　《传感技术与中学物理探究实验》分两部分，部分主要介绍各种：PASCO传感器的特点和工作原理；第二部分精选了初中和高中部分物理实验内容，让学生运用传感器开展实验设计与探究，学生可以通过查阅和搜集资料自行推证有关理论、设计实验方案、选择实验器材，独立地进行操作和测量，并完成实验数据分析、处理，以得出探究结论。《传感技术与中学物理探究实验》对有效提高学生的实验设计与研究能力，促进学生创造性思维能力的发展具有不可估量的作用。
　　《传感技术与中学物理探究实验》可作为高等师范院校物理教育专业本科生和研究生的教材，也可作为中学物理教师培训教材以及中学生课外活动的参考资料。

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　　社会科技的发展推动了传感器技术的广泛应用，同时也使得国内外物理教育领域开始重视传感器在物理实验（教学）中的应用，其目的在于培养学生的科技意识、创新能力和科学素养。在中学物理实验教学中引入传感器技术，不仅使应用某些传统物理实验器材无法完成的实验成为可能，还能促使学生了解先进的科学技术，感悟科学的魅力，获得科学的学习方法，形成正确的思维方式，极大地提高了中学物理实验教学绩效。在物理新课程改革中把传感器与中学物理实验的结合作为重要内容和课程理念体现在新课程标准中，将传感器传感技术、信息技术、计算机技术融入中学物理实验和中学物理教学中已经成为引领物理教育发展的新趋势。
　　让学生较独立地进行科学探究，培养学生的自主探究、自主学习、自己解决问题的能力是中学物理课程基本理念之一。将传感器技术应用于物理实验探究教学中是贯彻这一理念的最有效的手段和途径。因此，我们组织编写了《传感技术与中学物理探究实验》，旨在提高物理师范生、研究生和在职教师运用传感技术设计探究实验的能力和组织探究实验教学的水平，为更有效地指导中学生“经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律”打下良好基础。
　　我们主要采用了美国PASCO公司生产提供的“科学工作室”（science workshop），该仪器种类齐全，涵盖关于力、热、波、电、磁、光、原子物理等上百个物理实验；采用先进的传感技术采集各种物理量的数据，传感器的数量超过50种；利用先进的数据采集技术，令物理实验更准确、更有效率；而且实验操作简单，设计新颖，既可做定量探究实验，也可做定性探究演示实验。
　　“科学工作室”主要由三部分组成：计算机接口，它将来自传感器的数据信号输入计算机，采样速率最高为每秒25万次；传感器，利用先进的传感技术，可适时采集物理实验中各种变化物理量的数据；软件（即Data Studio），用来分析和处理数据。
　　PASCO传感器具有操作简单、数据准确、品种齐全的特点。学生运用传感器进行探究实验，可以不从实验器材上考虑实验的可行性与可操作性，以集中精力思考探究的思路、方法与策略，不仅为实验探究设计方案、采集数据、分析数据，而且为探究提供更多的思维空间。传感器技术不仅弥补了传统物理实验教学工具的缺陷，而且革新了物理实验仪器与方法，拓展了物理实验的内容，符合了实验探究的真正目的，可以更加有效地培养学生的创新思维能力。
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