給你不一樣的研究性學習——基于DIS 數字實驗的化學研究性學習

張志輝

（常州市朝陽中學 江蘇 常州 213004）

義務教育階段的研究性學習課程， 是實施素質教育的重要模式與策略。 學習方式的轉型是研究性課程的背景； 學習生命的回歸是研究性學習課程的目標取向；學習自由的追求是研究性學習課程的理想境界。

那什么是研究性學習？ 研究性學習是指在教學過程中以問題為載體，在教師指導下，創設一種類似科學研究的情景和途徑，讓學生通過親身實踐獲取直接經驗，養成科學精神和科學態度，掌握基本的科學方法，提高綜合運用所學知識解決實際問題的能力。 它注重的是學生的興趣、知識、思維、技能、能力、態度、情感等全方位的發展，構建一種積極、主動探究的學習習慣、學習方式和開放的學習環境，培養學生的創新精神和實踐能力。

將DIS實驗技術引入研究性學習， 不但激發學生的興趣，更重要的可以解決部分傳統方法中無法解決的問題，或者將問題的研究更深入，認識更全面，感觸更深。

案例：探究二氧化碳對溫室效應的影響

［問題的提出］

上教版九年級化學上冊P40拓展視野： 二氧化碳與溫室效應。 雖是放在拓展視野部分，但是作為一個合格現代公民，對二氧化碳對環境的影響必須要有清醒的認識：二氧化碳增多，導致溫室效應加劇，全球氣候變暖，所以我們應該低碳。 那二氧化碳對溫室效應的影響究竟如何，學生只是理論上的了解，沒有直觀的認識。 所以低碳只是嘴上說說，沒有引起思想和行動上的重視。 通過研究性學習課題的確立和研究，讓學生切實感受認識到二氧化碳的溫室效應，引起真正的重視。

［文獻研究］

在教師指導下，學生利用網絡和圖書館進行資料查找，求證二氧化碳與溫室效應的關系。 通過資料的收集和整理，得出的信息如下：

（1）空氣主要是N2、O2，以及少量稀有氣體、CO2、水蒸氣等組成，它們會不同程度地吸收太陽光輻射及地面長波輻射而升溫，造成大氣溫室效應。 大氣的各成分吸收熱量的能力不同，因而溫室效應的強度與大氣各成分含量有關，大氣氣溫隨各成分含量的變化而變化。

（2）溫室效應的研究大多討論CO2及其濃度對溫室效應的影響。 國內研究表明，在相同太陽光輻射及地面長波輻射的條件下，空氣及其主要氣體的平均溫度從高到低的順序為：CO2>空氣>N2>O2，CO2對大氣的溫室效應強度的貢獻最大。

學生由此初步得出結論： 在空氣的組成氣體中，CO2是主要的溫室氣體， 其對大氣的溫室效應強度的貢獻最大。

［實驗論證］

根據探究目標： 探究二氧化碳對溫室效應的影響，在教師指導下，學生經過討論，利用我校數字實驗儀器，設計如下探究思路：控制其他條件，利用溫度傳感器測量含不同濃度二氧化碳氣體的空氣在室外太陽光照射下的溫度變化，比較得出大氣的溫室效應與二氧化碳濃度的關系。

根據探究思路，學生進行了探究，具體如下：

探究儀器及試劑： 朗威DISLab6.0數據采集器、溫度傳感器、計算機、250mL錐形瓶、啟普發生器、水槽、導管、鹽酸、大理石

探究操作過程：

（1）校正溫度傳感器，將8根溫度傳感器分別置于同一溫度下裝有同一自來水的8個燒杯中，測量8者的靈敏度，當測得的溫度讀數基本無偏差時，以保證本次探究的條件的平行性。

（2）取八個250mL的干燥的錐形瓶，分別向其中注入0mL、5mL、10mL、15mL、20mL、25mL、50mL、75mL的水，用塞子塞進瓶口，利用排水法收集不同體積的二氧化碳，得到8瓶不同含不同濃度二氧化碳的空氣。

（3）將8個錐形瓶放在室外太陽光下，不相互遮擋（同一地點，相同太陽光強度），連接好裝置，如圖1。

圖1 實驗裝置圖

（4）打開DISLabV6.0實驗軟件系統，點擊“通用軟件”，系統自動識別所接入的傳感器，并顯示當前溫度值，點擊實驗軟件上方的“計算表格”圖標，選擇“自動記錄”欄內間隔為10s，測30min鐘后停止采集。

（5）對測量結束后的數據用Excel進行數據處理求溫度平均值如表1。

數據記錄：

表1 同太陽光照射下含不同濃度二氧化碳的空氣的平均溫度表

數據分析得出結論：

通過上表我們可以發現： 二氧化碳的濃度越大，平均氣溫越高。 隨著二氧化碳含量的增加，氣溫不斷升高，溫室效應增強。 所以二氧化碳的排放量增大是造成溫室效應的重要原因。

隨著新技術的不斷發展和引入，對我們的研究性學習也將是一個很大的推動和促進，它使我們的研究性學習不僅僅局限于表面和簡單的了解，而是更加深入到現象背后的問題，更有助于學生知識的理解和運用，能力的鍛煉和提高。 例如本實驗將概念化的“溫室效應”直觀化，讓學生進行研究性學習，引起學生對環境問題的重視就是很好的一個嘗試。

［1］ 教育部. 全日制義務教育綜合實踐課程標準（2011版）［M］.北京：北京師范大學出版社2011.5

［2］ 江世忠，譚顯華，鄧峰等. 利用手持技術探究甲烷的溫室效應［J］. 化學教育，2006，（12）

［3］ 錢揚義，吳東燕，王琴. 利用手持技術探究影響大氣溫室效應的因素［J］. 化學教學，2005，（5）