應用數字化信息系統實驗室開展高中化學實驗創新的研究

江蘇省連云港外國語學校(222006) 辛洪軍 ●

應用數字化信息系統實驗室開展高中化學實驗創新的研究

江蘇省連云港外國語學校(222006) 辛洪軍 ●

論述了應用教學化信息系統實驗室開展化學實驗創新的方法．

數字化;實驗室;高中化學

數字化信息系統實驗室是在傳統實驗儀器設備的基礎上，通過加載智能化的傳感器、數據采集器和實驗分析軟件包構成的新型實驗系統．具有精確性、準確性、適時性和探究性的特點．它為實驗創新提供了全新的技術手段和平臺．下面就應用數字化信息系統實驗室開展高中化學實驗創新的研究作以下闡述．

一、數字化信息系統實驗室可使抽象原理實驗化

一些化學原理由于受到傳統儀器功能的限制，得不到實驗的驗證．利用數字化信息系統實驗室可以將化學平衡移動原理、弱電解質的電離平衡移動等理論性知識通過實驗進行驗證，有效突破了教學難點，提高了教學效益．

例如，用傳統實驗研究壓強對化學平衡移動影響時，只能通過目測的方式進行研究，不僅實驗現象不明顯，而且實驗沒有真實感，導致學生沒有認同感．

將帶有壓強傳感器的注射器吸入NO2，用力向上拉注射器活塞，開始采集數據，可以得到壓強的變化曲線圖(圖1)．拉動活塞時，壓強降低，由A點降到B點后略向上提升后又保持平穩，說明平衡是向壓強增大的方向移動的;推動活塞，壓強增大，由C點升到D點后略向下降低后保持穩定，說明平衡是向著壓強減小的方向移動的．

借助數字化信息系統實驗室強的大數據處理功能進行實驗創新，使學生可以直觀的看到壓強變化對化學平衡移動的影響，更重要的是能輕松的理解勒夏特列原理中“減弱”的真正涵義．彌補了傳統實驗無法從現象到原理的遺憾，實現了理論知識實驗化．

二、數字化信息系統實驗室可使定量實驗集成化

數字化信息系統實驗室是集物理測量、制動控制、數據記錄、智能化數據分析和測量結果多模顯示等功能于一體的綜合性實驗平臺，充分發揮了實驗儀器作為實驗信息的產生者、傳播者、接受者和處理者的作用．

例如，典型的定量實驗酸堿中和滴定，實驗過程中需要測量、記錄多個pH，還需要手工繪制突變曲線，完成此實驗難度大、實驗過程誤差大、實驗教學的效益差．

按照圖2所示組裝實驗裝置，燒杯里加入 20mL 0．1000mol/L氫氧化鈉溶液，上方的注射滴管中加入0．1000mol/L鹽酸進行實驗．實驗數據及時、動態、直觀的轉化為突變曲線(圖3)．

利用數字化信息系統實驗室強大集成化功能的進行實驗創新，使學生從繁瑣、低效的實驗操作中解脫出來，還能輕松的感受突變曲線的存在與動態生成，實現了定量實驗的集成化，提升了實驗效能．

三、數字化信息系統實驗室可使定性實驗定量化

一些化學實驗應該用數據描述的變化過程，傳統實驗只能用定性實驗進行簡單的模糊驗證或只能在理論上進行闡述．現在利用數字化信息系統實驗室可以將鹽類水解程度強弱、化學反應的快慢、熱效應等定性實驗直接轉化為直觀數據進行分析，把原來的只能用現象模擬解釋的實驗直接轉變為精確的實驗數據．

例如，在研究MnO2條件下對不同濃度的H2O2分解的影響實驗時，可以利用壓強傳感器將生成氣體的快慢通過壓強變化展示出來．

在試管中加入2mL 2%的雙氧水，5滴1mol/L FeCl3溶液，將連接好壓強傳感器的膠塞堵住試管口，觀察實驗過程中氣壓的變化情況．在另一試管中加入2mL 5%的雙氧水，5滴1mol/L FeCl3溶液，重復上面的操作，得到不同濃度下雙氧水分解過程中“壓強－時間”圖線(圖4)．

利用數字化信息系統實驗室進行實驗創新，使原本不能完成的實驗變為現實，該技術即時、準確地數據呈現為定量實驗的設計創造了可能．使學生從量的角度認識化學變化的本質，化學的科學性得到了進一步的彰顯．新穎的角度和新奇的實驗也使得學生的學習興趣進一步提升．解決了經典傳統實驗無法定量描述的困惑．

四、數字化信息系統實驗室可使科學探究實踐化

數字化信息系統實驗室集攜帶方便、操作簡單、數據處理功能先進等特點，為師生進行科學探究提供了一個很好的技術平臺．

如利用二氧化碳傳感器、溶解氧傳感器、pH傳感器、濁度傳感器等進行空氣質量、水質檢測等探究實驗．這些科學探究有助于學生對環境污染、環境保護有更深刻的認識，增強了科學的實踐性、應用性．

總之，數字化信息系統實驗室為實驗創新提供了提供了全新的技術手段和平臺，是實驗教學的一次革命性的發展，它使傳統的化學實驗教學進入一個全新的現代信息化時代．它傳遞了以人為本的教育理念理、讓學生感受了科技魅力、實踐了器為我用的教學宗旨．

當然，一切方法和手段都是為教學服務．數字化信息系統實驗室只是對傳統實驗的補充和完善，需要廣大教師在實踐中共同探索，開發更多、更好的案例，為實驗教學提供更廣闊的實踐思路，更好地為實驗教學服務．

［1］學梅新課標理念下中學化學實驗教學功能的探索［J］;中小學實驗與裝備;2006年06期

［2］張慶多元智能理論與化學

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