给你不一样的研究性学习——基于DIS 数字实验的化学研究性学习

张志辉

（常州市朝阳中学 江苏 常州 213004）

义务教育阶段的研究性学习课程， 是实施素质教育的重要模式与策略。 学习方式的转型是研究性课程的背景； 学习生命的回归是研究性学习课程的目标取向；学习自由的追求是研究性学习课程的理想境界。

那什么是研究性学习？ 研究性学习是指在教学过程中以问题为载体，在教师指导下，创设一种类似科学研究的情景和途径，让学生通过亲身实践获取直接经验，养成科学精神和科学态度，掌握基本的科学方法，提高综合运用所学知识解决实际问题的能力。 它注重的是学生的兴趣、知识、思维、技能、能力、态度、情感等全方位的发展，构建一种积极、主动探究的学习习惯、学习方式和开放的学习环境，培养学生的创新精神和实践能力。

将DIS实验技术引入研究性学习， 不但激发学生的兴趣，更重要的可以解决部分传统方法中无法解决的问题，或者将问题的研究更深入，认识更全面，感触更深。

案例：探究二氧化碳对温室效应的影响

［问题的提出］

上教版九年级化学上册P40拓展视野： 二氧化碳与温室效应。 虽是放在拓展视野部分，但是作为一个合格现代公民，对二氧化碳对环境的影响必须要有清醒的认识：二氧化碳增多，导致温室效应加剧，全球气候变暖，所以我们应该低碳。 那二氧化碳对温室效应的影响究竟如何，学生只是理论上的了解，没有直观的认识。 所以低碳只是嘴上说说，没有引起思想和行动上的重视。 通过研究性学习课题的确立和研究，让学生切实感受认识到二氧化碳的温室效应，引起真正的重视。

［文献研究］

在教师指导下，学生利用网络和图书馆进行资料查找，求证二氧化碳与温室效应的关系。 通过资料的收集和整理，得出的信息如下：

（1）空气主要是N2、O2，以及少量稀有气体、CO2、水蒸气等组成，它们会不同程度地吸收太阳光辐射及地面长波辐射而升温，造成大气温室效应。 大气的各成分吸收热量的能力不同，因而温室效应的强度与大气各成分含量有关，大气气温随各成分含量的变化而变化。

（2）温室效应的研究大多讨论CO2及其浓度对温室效应的影响。 国内研究表明，在相同太阳光辐射及地面长波辐射的条件下，空气及其主要气体的平均温度从高到低的顺序为：CO2>空气>N2>O2，CO2对大气的温室效应强度的贡献最大。

学生由此初步得出结论： 在空气的组成气体中，CO2是主要的温室气体， 其对大气的温室效应强度的贡献最大。

［实验论证］

根据探究目标： 探究二氧化碳对温室效应的影响，在教师指导下，学生经过讨论，利用我校数字实验仪器，设计如下探究思路：控制其他条件，利用温度传感器测量含不同浓度二氧化碳气体的空气在室外太阳光照射下的温度变化，比较得出大气的温室效应与二氧化碳浓度的关系。

根据探究思路，学生进行了探究，具体如下：

探究仪器及试剂： 朗威DISLab6.0数据采集器、温度传感器、计算机、250mL锥形瓶、启普发生器、水槽、导管、盐酸、大理石

探究操作过程：

（1）校正温度传感器，将8根温度传感器分别置于同一温度下装有同一自来水的8个烧杯中，测量8者的灵敏度，当测得的温度读数基本无偏差时，以保证本次探究的条件的平行性。

（2）取八个250mL的干燥的锥形瓶，分别向其中注入0mL、5mL、10mL、15mL、20mL、25mL、50mL、75mL的水，用塞子塞进瓶口，利用排水法收集不同体积的二氧化碳，得到8瓶不同含不同浓度二氧化碳的空气。

（3）将8个锥形瓶放在室外太阳光下，不相互遮挡（同一地点，相同太阳光强度），连接好装置，如图1。

图1 实验装置图

（4）打开DISLabV6.0实验软件系统，点击“通用软件”，系统自动识别所接入的传感器，并显示当前温度值，点击实验软件上方的“计算表格”图标，选择“自动记录”栏内间隔为10s，测30min钟后停止采集。

（5）对测量结束后的数据用Excel进行数据处理求温度平均值如表1。

数据记录：

表1 同太阳光照射下含不同浓度二氧化碳的空气的平均温度表

数据分析得出结论：

通过上表我们可以发现： 二氧化碳的浓度越大，平均气温越高。 随着二氧化碳含量的增加，气温不断升高，温室效应增强。 所以二氧化碳的排放量增大是造成温室效应的重要原因。

随着新技术的不断发展和引入，对我们的研究性学习也将是一个很大的推动和促进，它使我们的研究性学习不仅仅局限于表面和简单的了解，而是更加深入到现象背后的问题，更有助于学生知识的理解和运用，能力的锻炼和提高。 例如本实验将概念化的“温室效应”直观化，让学生进行研究性学习，引起学生对环境问题的重视就是很好的一个尝试。

［1］ 教育部. 全日制义务教育综合实践课程标准（2011版）［M］.北京：北京师范大学出版社2011.5

［2］ 江世忠，谭显华，邓峰等. 利用手持技术探究甲烷的温室效应［J］. 化学教育，2006，（12）

［3］ 钱扬义，吴东燕，王琴. 利用手持技术探究影响大气温室效应的因素［J］. 化学教学，2005，（5）