讓數字化實驗（DIS）走進化學課堂

李浩

[摘 要]化學是基礎學科中的一門重要學科，而化學教學離不開實驗。傳統的實驗教學過程中，學生只是很機械地完成教師安排的實驗任務，在參與化學實驗的過程中積極性不高，想象力得不到發展。把信息技術引入化學實驗室，實現實驗數學化，極大地方便了實驗的設計和數據的處理，在課堂上得到了有效的推廣。

[關鍵詞]數字化實驗；DIS；化學課堂

[中圖分類號] G633.8 [文獻標識碼] A [文章編號] 16746058（2018）02007701

數字化實驗（DIS）以其優良的性能，帶動了課堂實驗的發展，使得課堂實驗由原來的學生被動式學習變為主動式參與，極大地提高了學生的學習興趣，掀起了化學實驗熱潮。

一、傳統化學實驗的缺點

1.實驗儀器精確度不高

在化學實驗中，由于一般的實驗儀器的精確度達不到要求，很多理論無法用實驗來驗證，而得不到實驗的證明，教師只好通過理論講解來授課，使得學生在學習過程中無法深刻理解知識。

2.實驗數據采集量不大

在以前的實驗中，實驗數據多數通過手工來記錄，實驗結果的精確度不夠高，尤其對于個別“失之毫厘，謬之千里”的實驗，弊端則更加明顯。

二、DIS的界定及其構成

DIS系統的運用不僅是對實驗儀器的改進，更是對傳統的只注重理論知識，不注重動手實踐的教學模式的改革。它能讓學生有更多的機會體驗實驗的過程，培養學生的創新精神。

DIS技術的組成包括：傳感器、數據采集器、實驗器材、計算機、實驗軟件包。它把信息技術和化學教學結合在一起，有效彌補了化學實驗課堂教學的不足。其中傳感器有多種類型，有些傳感器可以組合起來使用，它的作用就是按時測出各種化學量，然后把檢測到的數據傳給數據采集器。在復雜的化學實驗中，傳感器組合優勢明顯，它可以克服功能單一的化學傳感器的弊端。比如在一些實驗中，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。

數據采集器是和計算機相連接的，通過它可以把傳感器傳來的模擬信號轉化成數字信號，便于計算機識別。

三、DIS技術特征分析

從上面的介紹可以大體知道DIS（數字化實驗）的作用，即可以把生活中大量的信息收集起來，然后傳輸到

計算機，最后通過計算機對這些數據進行分

析、處理。其中DIS可以把數據轉化成圖像，能更直觀地反映變量之間的關系，便于對研究對象進行探索。由此可見，傳感器、數據采集器和計算機的圖像處理功能是DIS的核心技術。正是由于如此強大的功能使得我們在對化學實驗進行探究時，更易于設計實驗和處理數據。

四、DIS在化學實驗中的功能和應用

中學生喜歡嘗試新的事物，而DIS可以把實驗數據信息化，非常準確地反映實驗的結果，這種把實驗和信息化相結合的手段能更好地引發學生的學習興趣，所以它表現出了強大的教學功能。首先，DIS能激發學生動手做實驗的興趣，具有促發學生主動學習的功能。其次，通過實驗將知識運用于實踐，可以為學生提供情景教學，有助于學生對基礎知識的理解，并發現自身的不足，進而啟發學生思維。最后，通過DIS實驗可以從本質上解釋化學現象，解答學生在學習過程中的疑惑，同時還能訓練學生的動手實踐能力和操作能力。

例如，在氫氧化鈉和鹽酸進行中和反應的實驗過程中，使用DIS溫度傳感器和pH傳感器，可從圖中看到pH和溫度的變化關系，而在傳統的實驗教學里只能通過觀察指示劑的顏色來估計酸堿度的多少。

DIS可以培養學生嚴謹的學習態度，同時學生在做實驗的時候相互配合，可以提高他們的團隊合作能力以及實踐創新能力。

傳統的實驗器材在很多教學過程中并不能滿足學生的學習要求，DIS系統的優點正好彌補了傳統實驗的不足。因此它將會成為學生在實驗課堂上必不可少的學習工具。

（責任編輯 羅 艷）