手持技术在理科实验中的应用研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京蓝色畅想图书发行有限公司（原高等教育出版社）

作者:钱扬义

出品人:

页数:259

译者:

出版时间:2003-9

价格:22.80元

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isbn号码:9787040134261

丛书系列:

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• 教育
• 手持技术
• 理科实验
• 教育技术
• 教学创新
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• 实验教学
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• 科学教育
• 技术应用
• 高等教育

《掌上灵思：微型计算设备在现代科学探索中的创新实践》 在瞬息万变的科学研究领域，工具的革新往往能催生出颠覆性的认知。本书《掌上灵思：微型计算设备在现代科学探索中的创新实践》深入剖析了以智能手机、平板电脑、可穿戴设备等为代表的微型计算设备（Mobile Computing Devices, MCDs），如何在当今的理科实验中扮演日益重要的角色，并推动着科学研究的边界。它并非对已有实验设备的简单替代，而是揭示了MCDs所赋予的全新能力与视角，以及如何将其融入实验设计、数据采集、数据分析与成果展示的全过程中，实现更高效、更灵活、更具创意的科学实践。 第一章：微型计算设备的崛起与科学实验的契合点 本章首先回顾了微型计算设备的发展历程，从最初的个人数字助理（PDA）到如今功能强大的智能手机和平板电脑，其计算能力、传感器技术、连接性以及用户界面的飞速发展，为科学实验的转型奠定了基础。我们将探讨MCDs核心技术，如高精度内置传感器（陀螺仪、加速度计、GPS、麦克风、摄像头等）如何成为微型化的实验探针，能够实时捕捉物理世界的细微变化；强大的处理器如何支持复杂的算法与模拟；广泛的网络连接（Wi-Fi, 蓝牙, 蜂窝网络）如何实现设备间的协同与远程数据传输；以及友好的图形用户界面（GUI）如何降低实验操作的门槛，使得更广泛的科研人员能够便捷地利用这些工具。 随后，本章将聚焦于MCDs与传统科学实验在理念上的契合。过去，实验往往受制于笨重的仪器、固定的场所和复杂的参数设置。而MCDs的便携性、易用性以及高度的灵活性，使其能够打破这些限制。无论是进行野外地质勘探、环境监测，还是在有限空间内的生物观察，抑或是需要多人协作进行的社会科学调查，MCDs都能提供前所未有的便利。本章还会简要介绍当前主流的MCDs操作系统（iOS, Android）及其应用生态系统，为后续章节的应用实践打下基础。 第二章：掌上数据采集的新维度——传感器与应用 数据是科学研究的生命线，而MCDs内置的传感器为数据采集提供了前所未有的新维度。本章将详细阐述如何利用MCDs的各项内置传感器进行科学数据采集。 运动与位置感知： 陀螺仪和加速度计可以精确测量设备的运动状态、姿态和振动，这在物理学实验中可用于研究碰撞、摩擦、简谐运动的参数；在工程领域可用于监测结构的稳定性；在地理学和地质学中，结合GPS数据，可以绘制高精度地形图、记录地表形变。 环境参数的实时监测： 许多MCDs配备了环境传感器，如气压计、温度计、湿度计。这些可以帮助研究人员在户外进行气象观测，记录气候变化数据，或在室内进行微环境的精细控制与监测。 光学与声学信息的捕获： 高分辨率摄像头不仅可以拍摄照片和视频，还可以用于定量的光学测量，例如通过分析拍摄物体在不同光照下的变化，研究其光学特性。利用麦克风可以采集声音数据，用于声学物理研究、生态学中的物种识别，或作为实验过程的辅助记录。 化学与生物传感器的集成（外接与发展）： 虽然MCDs内置的传感器主要集中在物理和环境层面，但通过蓝牙、USB等接口连接外部传感器，可以极大地拓展其应用范围。本章将探讨如何连接微型pH计、电导率仪、光谱仪、心率监测器等，将MCDs转化为功能强大的便携式实验室，实现对化学和生物样本的即时分析。 本章还会介绍当前市面上广泛使用的、专为科学数据采集设计的MCDs应用程序（Apps），分析它们在数据格式、精度、采样频率、用户交互等方面的特点，并提供如何选择和评估这些App的实用建议。 第三章：移动互联下的实验协同与数据管理 现代科学研究越来越强调跨学科合作和团队协作。MCDs凭借其强大的网络连接能力，能够以前所未有的方式实现实验的协同与高效的数据管理。 实时数据共享与协作平台： 本章将介绍如何利用云存储服务、即时通讯工具以及专门的协作平台，实现实验数据的实时共享。研究团队成员可以在不同地点同步访问实验数据、结果和分析报告，进行即时讨论和决策，极大地缩短了研究周期。例如，在长期的环境监测项目中，各地的监测点可以将数据实时上传至云端，供团队统一分析。 分布式数据采集与集成： 对于需要大规模、分布式数据采集的实验，MCDs可以作为独立的节点，通过无线网络协同工作。例如，在生物多样性调查中，多位研究人员可以使用各自的MCDs记录物种信息、拍摄照片、记录GPS坐标，所有数据可以汇聚到中心服务器进行整合与分析。 数据预处理与可视化： 很多MCDs应用程序内置了基础的数据预处理功能，如数据清洗、去噪、单位转换等。此外，还可以通过安装数据可视化App，将采集到的数据以图表、曲线、热力图等直观形式呈现，帮助研究人员快速理解数据规律。 安全的云端数据存储与备份： 强调MCDs数据管理的重要性，包括如何建立安全可靠的数据存储机制，以及利用云端服务进行自动备份，以防数据丢失，确保研究成果的完整性。 第四章：数据分析与智能决策的新范式 MCDs不仅仅是数据采集工具，其不断提升的计算能力和丰富的软件生态，使其在数据分析和辅助决策方面也展现出巨大的潜力。 移动端数据分析工具： 本章将重点介绍适用于MCDs的统计分析软件、机器学习库以及专门针对科学数据分析的App。这些工具能够执行数据拟值、统计检验、模式识别、预测建模等任务。例如，在材料科学中，可以通过MCDs上的App分析衍射图谱，快速识别材料相；在医学影像分析中，可以利用AI算法在移动设备上进行初步的图像识别与分类。 增强现实（AR）与虚拟现实（VR）在实验中的应用： 随着AR/VR技术在MCDs上的普及，本章还将探讨如何利用这些技术来辅助实验。例如，通过AR技术，可以在真实环境中叠加显示实验数据、操作指南或三维模型，帮助研究人员更直观地理解实验过程和结果；VR技术则可以模拟危险实验环境，为研究人员提供安全、逼真的培训。 基于MCDs的智能实验反馈与调控： 探讨如何将MCDs作为实验反馈系统的一部分。通过分析实时采集的数据，MCDs可以自动调整实验参数、发出警报或提供优化建议，实现更智能、更自主的实验调控。例如，在植物生长实验中，MCDs可以根据传感器监测到的光照、湿度、温度信息，自动调整灌溉系统和补光灯。 案例研究： 本章还将穿插介绍一些具体的科学领域，如物理学、化学、生物学、环境科学、工程学等，是如何利用MCDs进行数据分析和辅助决策的成功案例，展示其在解决实际科学问题中的应用价值。 第五章：MCDs在科学教育与科普传播中的角色 除了前沿的科学研究，MCDs在科学教育和科普传播领域同样扮演着至关重要的角色，能够激发下一代科学家的兴趣，并拉近科学与公众的距离。 互动式科学实验App： 介绍市面上针对中小学及大学本科生设计的科学实验App，这些App通常以游戏化、互动化的方式呈现科学原理，让学习过程更加生动有趣。例如，模拟物理定律的App，或用于进行虚拟化学反应的App。 移动实验室与在线课程： 探讨MCDs如何构建“移动实验室”，让学生能够随时随地进行科学探究。同时，结合在线开放课程（MOOCs），MCDs可以成为接收和实践课程内容的最佳载体。 增强公众科学素养： 介绍如何利用MCDs进行科学普及，通过简单易懂的App或互动体验，向公众展示科学的魅力，提升公众的科学素养。例如，利用MCDs的摄像头和AI技术，识别植物、昆虫，提供相关科普信息。 研究成果的移动展示： 讨论如何利用MCDs制作交互式海报、数字报告或短视频，将复杂的研究成果以更易于理解和传播的方式呈现给更广泛的受众。 结论：展望微型计算设备在科学探索的未来 本书最后将对微型计算设备在科学实验中的未来发展趋势进行展望。随着5G/6G通信技术、边缘计算、人工智能等技术的不断进步，MCDs将拥有更强大的计算能力、更广泛的连接性以及更智能的应用场景。本书鼓励研究人员、教育工作者和技术开发者，积极拥抱MCDs所带来的机遇，探索更多创新的应用模式，共同推动科学研究迈向新的高度。 《掌上灵思：微型计算设备在现代科学探索中的创新实践》旨在为读者提供一个全面的视角，理解并掌握如何有效地运用这些日益普及的“掌上”工具，来应对未来的科学挑战，并在各个研究领域实现突破性的进展。

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作为一名曾经的学生，我深知在理科学习过程中，理解抽象概念的困难。这本书的出现，就像一位贴心的向导，为我们指明了如何利用现代科技克服这些困难。它不仅仅是技术层面的介绍，更是关于如何运用技术来“看见”科学、理解科学的哲学思考。书中详细地解释了手持技术如何能够捕捉和呈现肉眼无法直接观察到的科学现象，例如微观粒子的运动、化学反应的速度变化，甚至是生物体的内部活动。这些直观的展示，让原本枯燥的理论知识变得生动有趣，易于理解。我特别喜欢书中关于“个性化学习”的论点，它提到手持技术可以根据学生的学习进度和兴趣，提供定制化的实验方案和学习路径，让每个学生都能在最适合自己的方式下进行学习。这本书真正体现了科技赋能教育的巨大潜力，它不仅提升了学习的效率，更重要的是，它培养了我们对科学的真正兴趣和热爱。

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这本书的内容让我对科学实验的印象彻底改观。一直以来，我总觉得理科实验是属于实验室里那些穿着白大褂的专业人士的“专利”，需要昂贵的仪器和精密的设备。然而，这本书却用生动的语言和翔实的例子，打破了我的这种固有观念。它让我看到了“人人都能做科学”的可能性。书中详细介绍了各种易于获取的手持设备，比如智能手机、平板电脑，以及一些适配这些设备的传感器和应用程序。这些工具的出现，让复杂的科学测量和数据分析变得触手可及，甚至在课堂之外，在户外、在日常生活中，我们都可以随时随地进行科学的探索。我特别欣赏书中对“跨学科整合”的强调，它说明了手持技术不仅仅局限于单一的学科，而是能够将物理、化学、生物、信息技术等多个领域融合在一起，创造出更具挑战性和趣味性的实验项目。这本书就像一把钥匙，为我们打开了通往科学世界的大门，让科学不再遥不可及。

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我是一位长期在教育一线工作的教师，对于如何提高教学质量和学生的学习兴趣一直有着深入的思考。这本书的出现，无疑为我打开了一扇新的大门。它详细地阐述了在物理、化学、生物等多个理科实验领域，手持技术是如何被巧妙地应用，从而克服了传统实验教学中的诸多瓶颈。我尤其对书中关于“情境化学习”的讨论感到兴奋，书中列举了许多具体的案例，展示了如何利用手持设备的传感器和连接性，将抽象的科学原理与真实的生活场景紧密结合。例如，通过简单的手持设备，学生可以测量空气质量、监测植物生长情况、甚至模拟复杂的物理现象。这种“做中学”的方式，极大地激发了学生的主动性和探究欲，也帮助他们更深刻地理解科学概念。这本书的语言通俗易懂，案例丰富，可操作性强，我相信任何一位对理科教育抱有热情的老师，都能从中获益匪浅，找到改进教学的灵感和方法。

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一本很有启发性的书！虽然我个人并非理科背景，但在阅读过程中，我却意外地被书中描绘的手持技术如何革新传统实验的场景深深吸引。它让我第一次意识到，原来那些在实验室里可能需要耗费大量时间、精力和资源的繁复操作，竟然可以通过小巧便携的设备变得如此高效和直观。比如，书中提到的数据采集和分析工具，能够实时记录实验过程中的各项参数，并能即时生成图表，这对于我这样不熟悉复杂仪器的人来说，简直是福音。更让我印象深刻的是，它还强调了这些技术如何提升实验的趣味性和互动性，让学习过程不再枯燥乏味，而是充满了探索的乐趣。读完后，我仿佛看到无数个学生，甚至包括我自己在内，都能以前所未有的方式参与到科学探究中，真正体会到“玩”着就把科学搞懂的快乐。这本书的视野非常开阔，它不仅仅是关于工具的介绍，更是对科学教育未来发展方向的一种大胆设想和实践指导。

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这本书的内容让我对“动手实践”有了全新的认识。以前，我总以为实验就是严格按照课本步骤操作，然后得到一个固定的结果。然而，这本书却颠覆了我的这一看法。它强调的是一种更加开放、更加探索式的实验过程，鼓励我们通过手持技术去发现问题、设计方案、收集数据、分析结果，甚至去质疑和修正原有的结论。书中列举了许多富有创意的实验设计，这些设计不仅能够帮助我们巩固课堂上学到的知识，更能激发我们的创造力和解决问题的能力。我尤其欣赏书中关于“科学探究的迭代性”的论述，它让我们明白，科学研究并不是一次性的成功，而是一个不断尝试、不断修正、不断进步的过程。手持技术的出现，为我们提供了一个更加灵活和便捷的平台，让我们能够更自由地进行探索，从而在实践中真正体会到科学的魅力。这本书不仅仅是一本关于技术应用的指南，更是一本关于如何成为一个独立思考、勇于探索的科学实践者的启蒙读物。

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