讓數(shù)字化實(shí)驗(yàn)（DIS）走進(jìn)化學(xué)課堂

李浩

[摘 要]化學(xué)是基礎(chǔ)學(xué)科中的一門重要學(xué)科，而化學(xué)教學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生只是很機(jī)械地完成教師安排的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，在參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中積極性不高，想象力得不到發(fā)展。把信息技術(shù)引入化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)學(xué)化，極大地方便了實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)的處理，在課堂上得到了有效的推廣。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字化實(shí)驗(yàn)；DIS；化學(xué)課堂

[中圖分類號(hào)] G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 16746058（2018）02007701

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)（DIS）以其優(yōu)良的性能，帶動(dòng)了課堂實(shí)驗(yàn)的發(fā)展，使得課堂實(shí)驗(yàn)由原來的學(xué)生被動(dòng)式學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)式參與，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，掀起了化學(xué)實(shí)驗(yàn)熱潮。

一、傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)

1.實(shí)驗(yàn)儀器精確度不高

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，由于一般的實(shí)驗(yàn)儀器的精確度達(dá)不到要求，很多理論無法用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，而得不到實(shí)驗(yàn)的證明，教師只好通過理論講解來授課，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中無法深刻理解知識(shí)。

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集量不大

在以前的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)多數(shù)通過手工來記錄，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度不夠高，尤其對(duì)于個(gè)別“失之毫厘，謬之千里”的實(shí)驗(yàn)，弊端則更加明顯。

二、DIS的界定及其構(gòu)成

DIS系統(tǒng)的運(yùn)用不僅是對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)，更是對(duì)傳統(tǒng)的只注重理論知識(shí)，不注重動(dòng)手實(shí)踐的教學(xué)模式的改革。它能讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

DIS技術(shù)的組成包括：傳感器、數(shù)據(jù)采集器、實(shí)驗(yàn)器材、計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)軟件包。它把信息技術(shù)和化學(xué)教學(xué)結(jié)合在一起，有效彌補(bǔ)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)的不足。其中傳感器有多種類型，有些傳感器可以組合起來使用，它的作用就是按時(shí)測(cè)出各種化學(xué)量，然后把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)采集器。在復(fù)雜的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，傳感器組合優(yōu)勢(shì)明顯，它可以克服功能單一的化學(xué)傳感器的弊端。比如在一些實(shí)驗(yàn)中，可以把pH傳感器和溫度傳感器組合起來使用，或把氣壓傳感器和氧氣傳感器組合起來使用，使之成為一種具有新功能的傳感器。

數(shù)據(jù)采集器是和計(jì)算機(jī)相連接的，通過它可以把傳感器傳來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，便于計(jì)算機(jī)識(shí)別。

三、DIS技術(shù)特征分析

從上面的介紹可以大體知道DIS（數(shù)字化實(shí)驗(yàn)）的作用，即可以把生活中大量的信息收集起來，然后傳輸?shù)?/p>

計(jì)算機(jī)，最后通過計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分

析、處理。其中DIS可以把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖像，能更直觀地反映變量之間的關(guān)系，便于對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行探索。由此可見，傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)的圖像處理功能是DIS的核心技術(shù)。正是由于如此強(qiáng)大的功能使得我們?cè)趯?duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究時(shí)，更易于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和處理數(shù)據(jù)。

四、DIS在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的功能和應(yīng)用

中學(xué)生喜歡嘗試新的事物，而DIS可以把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息化，非常準(zhǔn)確地反映實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，這種把實(shí)驗(yàn)和信息化相結(jié)合的手段能更好地引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，所以它表現(xiàn)出了強(qiáng)大的教學(xué)功能。首先，DIS能激發(fā)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的興趣，具有促發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的功能。其次，通過實(shí)驗(yàn)將知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐，可以為學(xué)生提供情景教學(xué)，有助于學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，并發(fā)現(xiàn)自身的不足，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生思維。最后，通過DIS實(shí)驗(yàn)可以從本質(zhì)上解釋化學(xué)現(xiàn)象，解答學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的疑惑，同時(shí)還能訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和操作能力。

例如，在氫氧化鈉和鹽酸進(jìn)行中和反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)過程中，使用DIS溫度傳感器和pH傳感器，可從圖中看到pH和溫度的變化關(guān)系，而在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)里只能通過觀察指示劑的顏色來估計(jì)酸堿度的多少。

DIS可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，同時(shí)學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候相互配合，可以提高他們的團(tuán)隊(duì)合作能力以及實(shí)踐創(chuàng)新能力。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)器材在很多教學(xué)過程中并不能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，DIS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)正好彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足。因此它將會(huì)成為學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂上必不可少的學(xué)習(xí)工具。

（責(zé)任編輯 羅 艷）