40、高中物理实验室中的现代传感与计算机化数据采集技术

高中物理实验室中的现代传感与计算机化数据采集技术

1. 背景与挑战

二战后，美国和苏联陷入冷战，科技优势成为两国竞争军事主导权的关键。1957年苏联成功发射人造卫星“伴侣号”，促使美国启动阿波罗计划。这一时期，美国高校的STEM专业学生数量激增，相关研究也推动了众多产品和技术的诞生。

然而，冷战结束后，美国在科技领域面临新挑战：
- 安全与移民问题 ：2001年9月11日的恐怖袭击后，美国加强移民管控，导致外国科学、数学和工程专业学生流入减少。
- 经济结构变化 ：自20世纪90年代末起，美国服务业向低工资国家转移，贸易逆差不断扩大。
- 教育困境 ：美国高中生对STEM学科缺乏兴趣，工程专业不受重视，数学和科学课程吸引力不足，且传统实验室设备陈旧，无法激发学生的学习热情。

2. 解决方案：RAISE项目概述

为解决上述问题，在国家科学基金会（NSF）的GK - 12研究员项目资助下，开展了“通过科学教育中的仪器使用振兴成就（RAISE）”项目。该项目由两名工程学和一名人文学科教师领导，与四所纽约市公立高中合作，将现代传感和数据采集技术融入物理和生物环境课程的实验室教学中。

项目目标包括：
- 提高学生在标准化考试中的成绩。
- 激发城市中心学生对STEM学科的热情和追求高学术标准的动力。
- 提升教师的技术能力。
- 培养GK - 12研究员（RAISE研究员）的沟通、领导能力和对STEM学科的深入理解。

3. 研究员和教师培训 <