淺議DIS實驗教學在化學課改中的作用

摘要:DIS實驗教學，是運用現代信息技術進行學習的一種實驗教學手段，從課堂內外二方面出發，結合化學課改的精神和學校自身科技教育的特點，自主設計實驗，挖掘實驗功能，開展用“數字化信息系統”進行化學實驗的研究。

關鍵詞:DIS實驗教學;化學課改

文章編號:1008-0546(2010)04-0069-02中圖分類號:G632.0文獻標識碼:B

doi:10319/j.issn.1008-0546.2010.04.026

DIS是數字化信息系統(Digital Information System)的簡稱，它是用傳感器獲取信息，經數據采集器由計算機對信息進行數據和圖形處理的數字技術平臺，是為實現理科教學和信息技術整合而開發的，它是運用現代信息技術進行學習的一種手段。當今世界各國教育部門都非常重視并積極推進中學課程中的DIS實驗教學。

數字技術為我們提供了豐富實用的各種傳感器、便于實現即時數據采集的數據采集儀和計算機(或圖形計算機器)，從而為化學實驗教學注入了新的內容。利用DIS改進化學實驗可以豐富實驗內容、實驗方法與實驗手段，對化學教學的效率和科學性有很好的輔助作用，有助于培養學生適應信息時代的學習能力和創新能力。

DIS實驗教學加強信息技術與化學課程的整合，推進了中學化學課堂教學的改革，其作用體現在以下幾方面:

一、新的學習環境的創設

DIS實驗教學可以讓學生在學習中認識數字化的學習環境。DIS實驗系統通過一個傳感器獲取實驗信息，經數據采集器傳遞給電腦，進行數據和圖形處理，實現了實驗數據的即時處理和直觀表現。在科學實驗中有許多物理量，如距離、位移、力、速度、溫度、壓強、電壓、電流、濕度、二氧化碳、氧氣濃度、化學pH值等，都可以用這類儀器進行測量。通過用“DIS數字化信息系統”開展高中化學創新實驗的研究，不僅能將一些復雜實驗簡化，能夠完成以往條件下較難完成的實驗，同時數字化信息系統作為一個載體，它能解決的不僅僅是實驗的難點，更重要的是學生認知能力和創新能力培養上的難點。因為，在學習過程中，學生通過觀察已經獲得一些規律性的東西，也就有了驗證這些規律的渴望，而在傳統的實驗中，由于條件的限制或者知識的不全面，學生“求證”往往不能得到滿足，數字化信息系統正是為學生創設了新的學習環境，提供了“求證”的條件。

二、新的探究工具的形成

為學生自主探究提供有效的工具，以利于培養學生適應信息時代的學習能力和創新能力。普通實驗設備記錄下的一般都為最后的結果值，而DIS實驗系統能準確地記錄下實驗的各個過程量(最多可達4個物理量的同時記錄)，并可以直接在圖形計算器中將所得數據整理，繪制成函數圖像，并可以傳入電腦，進行人為的篩選等。這些功能都是一般實驗所無法達到或難以達到的，這樣一來，既節省了更多的時間進行探索挖掘，又能保證實驗的準確性，讓學生學會更為完整、全面地思考問題。

在實驗中，難免會有其他因素對實驗造成一定影響，而由于該系統的精確性，所以結果往往與事先預料有所出入，只有通過不斷思考，才能完善整個實驗。學生通過自己的努力，求知欲與“求證”欲得到滿足。利用這套設備，學生可以完成書本上的一些較為復雜的實驗，如求中和滴定過程中pH值變化等等，只要使實驗時需要測量的物理量在該系統上合理搭配，就可以更為簡單、有效、準確地完成實驗與證明，培養學生創新的精神。在借助DIS實驗系統形成新的探究工具的同時，學生的合作精神、探究精神、創新思維及嚴密思維能力在研究過程中也得到了鍛煉與提高。

三、實驗教學的效率的提高

用傳統儀器設備，僅數據記錄和計算消耗的時間就占據了實驗過程的大部分，很難完整地展現各個物理量之間的因果關聯。而DIS具備“實時實驗”的功能，實現了實驗數據的采集、記錄和分析同步進行，即數據采集、處理和圖線描述都由計算機完成，實驗效率的提高使得單位時間的使用效率空前提升。師生可以從數據讀取、記錄、公式運算和圖線描繪等繁瑣的簡單勞動中解放出來。DIS為實現學習方式的多樣化，培養學生的自主探索研究，進行廣泛的體驗、合作和交流提供了時間和空間。DIS引導學生改變實驗條件，對化學現象和化學規律進行深入的分析和討論，提高了學習過程的質量，學生的知識與技能、過程與方法、情感態度和價值觀就能獲得實實在在的發展。

四、對傳統實驗的優化改進

化學實驗是化學的基礎，也是化學教學的重要內容。《課程標準》指出:在實驗教學中“既要提倡運用現代信息技術，又要重視和發展傳統的、簡易實驗手段和方法”。這里的“重視和發展”不僅是指在構建實驗系統時不能偏廢傳統的簡易的實驗手段和方法，也包含著用DIS的優勢和功能對“傳統”的優化和改進。DIS對實驗數據的采集和處理也實行了改進和優化，不僅對傳統實驗形成了很好的兼容，也為實驗的研究和開發提供了技術支持。

DIS對于傳統實驗，特別是一些反映化學現象、揭示化學規律的生動有趣的小實驗不是排斥，更不是完全取代，而恰恰是整合與互補的辯證關系。正如《課程標準》所指出:在引入DIS實驗的同時，“除了充分利用已有的實驗資源完成規定的實驗任務處，還應積極開發新的課內實驗項目和課外小實驗、小制作”。

總之，DIS數字化實驗教學在新課改中實現了五個方面的調整:對化學教學基礎的調整、對化學教學內容的調整、對教學過程的調整、對實驗方法的調整以及對評價方法的調整。科學家需要兩種品質:一種是創新，即對未知領域的探索和思考，數字化信息系統簡化了實驗工序，為創新提供了足夠的空間;另一種是鉆研，即對結論的步步求證直至獲得真理，而數字化信息系統則為這個過程提供了載體，這是數字化信息系統的根本。我們認為數字化信息系統的開發和利用給了科學創新實驗更大的施展空間，很大程度地推進了化學課程改革。