DIS技術(shù)使化學(xué)教學(xué)更精彩

【摘要】DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)正逐步走向一些條件較好的中學(xué)，但很多老師都不會(huì)使用，也不知道怎么將這種先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段用于教學(xué)之中，本文將結(jié)合教學(xué)實(shí)際和自己的一些思考將這種實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)之中，希望能夠使更多的同行使用這套系統(tǒng)，提高教學(xué)率。

【關(guān)鍵詞】DIS實(shí)驗(yàn)化學(xué)教學(xué)

DIS（Digital Information System）實(shí)驗(yàn)是數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)稱，數(shù)字化信息實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是通過(guò)傳感器將采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入電腦，再由專門的軟件把數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析的實(shí)驗(yàn)手段。其設(shè)備包括：電腦、傳感器、數(shù)據(jù)采集器和軟件。數(shù)據(jù)采集器可以接多種傳感器，傳感器中包括電流、微電流、電壓、溫度、聲波、位移、力、磁、光電門等多種設(shè)備。這套設(shè)備的特點(diǎn)是能快速、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)地采集實(shí)驗(yàn)信息，并實(shí)現(xiàn)數(shù)字化顯示，由計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行分析處理。

利用DIS系統(tǒng)通過(guò)簡(jiǎn)單的手段可以獲得精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像化的整理和分析，具有準(zhǔn)確性、精確性、實(shí)時(shí)性、和可視性，它將原本看不見(jiàn)的微觀變化數(shù)據(jù)化、圖表化、動(dòng)態(tài)化，能更好地闡述原理，從而提高課堂教學(xué)效率。先進(jìn)的DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)，已被引入到一部分重點(diǎn)高中的教學(xué)中，開(kāi)發(fā)新穎實(shí)用的化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為中學(xué)化學(xué)教學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，本人談?wù)勛约旱囊恍┫敕ā?/p>

1 將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于傳統(tǒng)的定量實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更明了。

例如蘇教版《化學(xué)反應(yīng)原理》P34 鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，教材要求以10秒為單位測(cè)生成二氧化碳的體積，來(lái)計(jì)算反應(yīng)速率。由于注射器在使用時(shí)，存在著比較大的阻力，并且計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確，所以實(shí)驗(yàn)誤差很大，不易做到質(zhì)量較好的數(shù)據(jù)，得不到光滑的曲線?？梢栽噲D將該實(shí)驗(yàn)改為DIS實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)利用軟件處理后得到平面度謝座標(biāo)系里的壓強(qiáng)-時(shí)間曲線并通過(guò)投影儀展示出來(lái)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖表非常直觀，學(xué)生一眼就能看出壓強(qiáng)隨著時(shí)間的變化規(guī)律，并且可以查看每一個(gè)點(diǎn)的速率，教學(xué)效果非常好。

在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，要用到注射器，大試管、二氧化碳濃度傳感器及數(shù)據(jù)采集器和電腦及投影儀。實(shí)驗(yàn)裝置圖如下：

2 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于難于觀察的實(shí)驗(yàn)，放大實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。

教材中的定性實(shí)驗(yàn)一般都是比較粗略的，如例如蘇教版《化學(xué)反應(yīng)原理》P24鐵的吸氧腐蝕，原來(lái)的裝置如圖：是看倒吸的紅墨水的高度，實(shí)驗(yàn)時(shí)只有前面幾排的同學(xué)勉強(qiáng)可以看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，大部分同學(xué)不能明確地觀察到現(xiàn)象。我們可以利用下面的裝置測(cè)定錐形瓶中壓強(qiáng)的變化來(lái)說(shuō)明氧氣參加了鐵的腐蝕，將實(shí)驗(yàn)得到的曲線通過(guò)投影儀放大到屏幕上，這樣班級(jí)里所有的學(xué)生都能夠看到錐形瓶中的壓強(qiáng)變化，從而了解到氧氣確實(shí)參加了反應(yīng)。

上面的實(shí)驗(yàn)也是間接地說(shuō)明了氧氣參加了反應(yīng)，可以采用更為直接的方式來(lái)測(cè)定水中溶解氧的變化來(lái)說(shuō)明氧氣參與了鐵的腐蝕。裝置如下圖：

通過(guò)這個(gè)裝置可以從圖像上直接看出水中溶解氧含量的變化，溶解氧隨著時(shí)間變化數(shù)據(jù)圖像如下，這樣得了的結(jié)論真實(shí)可靠，更有說(shuō)服力。

3 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于理論性知識(shí)的教學(xué)，使抽象的知識(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)直觀化。

如酸堿中和反應(yīng)的滴定曲線，蘇教版《化學(xué)反應(yīng)原理》P75要求同學(xué)用計(jì)算和做圖的方法得出該曲線，學(xué)生通過(guò)計(jì)算能做出來(lái)，但印象不是很深，在教學(xué)時(shí)可以采用數(shù)字化手段將酸滴定堿的過(guò)程中溶液pH變化得到滴定曲線圖。實(shí)驗(yàn)裝置如下：

實(shí)驗(yàn)時(shí)先預(yù)做實(shí)驗(yàn)知道大概的體積，為了節(jié)省課堂的時(shí)間前一段時(shí)間的滴定可以上酸滴入的快一點(diǎn)，快到終點(diǎn)時(shí)調(diào)好酸的滴入速度，每3-4秒一滴，這樣的速率滴定，這時(shí)投影儀上的圖像就會(huì)很完美，少一滴和多一滴的情況下，pH的突變曲線就非常明顯，學(xué)生的印象就就很深。

還有象苯酚與濃溴水的反應(yīng)類型是對(duì)代還是加成的證明，也可以利用DIS技術(shù)利用pH傳感器測(cè)定反應(yīng)溶液中酸性加強(qiáng)是因?yàn)樯闪薍Br，HBr溶于水后溶液顯酸性，就明確了反應(yīng)的類型是取代了。

以上是本人為DIS技術(shù)應(yīng)于于化學(xué)教學(xué)的一點(diǎn)思考，希望在今后的教學(xué)中能發(fā)現(xiàn)更多的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴脭?shù)字化的手段展現(xiàn)，對(duì)提高教學(xué)效率有所幫助。

【參考文獻(xiàn)】

［1］ 田長(zhǎng)明 尋求突破-讓傳感技術(shù)改變化學(xué)課堂 中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考2013-09 P69-P71