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)的簡稱，數(shù)字化信息實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是通過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、動態(tài)地采集實(shí)驗(yàn)信息，并實(shí)現(xiàn)數(shù)字化顯示，由計算機(jī)輔助進(jìn)行分析處理。

利用DIS系統(tǒng)通過簡單的手段可以獲得精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時對數(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)時性、和可視性，它將原本看不見的微觀變化數(shù)據(jù)化、圖表化、動態(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秒為單位測生成二氧化碳的體積，來計算反應(yīng)速率。由于注射器在使用時，存在著比較大的阻力，并且計數(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)-時間曲線并通過投影儀展示出來，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)隨著時間的變化規(guī)律，并且可以查看每一個點(diǎn)的速率，教學(xué)效果非常好。

在實(shí)驗(yàn)操作時，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，原來的裝置如圖：是看倒吸的紅墨水的高度，實(shí)驗(yàn)時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定錐形瓶中壓強(qiáng)的變化來說明氧氣參加了鐵的腐蝕，將實(shí)驗(yàn)得到的曲線通過投影儀放大到屏幕上，這樣班級里所有的學(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)也是間接地說明了氧氣參加了反應(yīng)，可以采用更為直接的方式來測定水中溶解氧的變化來說明氧氣參與了鐵的腐蝕。裝置如下圖：

通過這個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，更有說服力。

3 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于理論性知識的教學(xué)，使抽象的知識通過實(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)用計算和做圖的方法得出該曲線，學(xué)生通過計算能做出來，但印象不是很深，在教學(xué)時可以采用數(shù)字化手段將酸滴定堿的過程中溶液pH變化得到滴定曲線圖。實(shí)驗(yàn)裝置如下：

實(shí)驗(yàn)時先預(yù)做實(shí)驗(yàn)知道大概的體積，為了節(jié)省課堂的時間前一段時間的滴定可以上酸滴入的快一點(diǎn)，快到終點(diǎn)時調(diào)好酸的滴入速度，每3-4秒一滴，這樣的速率滴定，這時投影儀上的圖像就會很完美，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)類型是對代還是加成的證明，也可以利用DIS技術(shù)利用pH傳感器測定反應(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)，對提高教學(xué)效率有所幫助。

【參考文獻(xiàn)】

［1］ 田長明 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