DIS在高中化学教学中的运用研究

肖丽华

在信息技术迅猛发展的今天，DIS数字化实验系统运用于学科教学是科学发展的必然趋势，DIS数字化实验系统是由各种传感器、数据采集器、计算机及配套软件构成的一种智能化系统，可用于真实实验的数据采集及处理，并以数据表格、图像或视频的形式呈现实验结果。这种较为先进的多媒体技术会给高中化学教学带来什么样的帮助呢？

首先，DIS数字化实验系统可以解决很多实验教学中的疑难问题。在传统的课堂演示实验时，由于实验器材相对较小，教师在前面做实验，只有少数几个学生能看清楚;若借助实物投影仪，选择从左到右投影或从上到下投影，又由于受到空间、亮度等很多因素的影响，经常得不到准确的实验结果。为了克服演示实验的种种弊端，教师们是各有奇招。例如，在化学反应热效应的教学过程中，为了让学生感受到镁条与盐酸反应的放热现象，往往是几个同学凑在一起用手触摸试管外壁来感受发烫的放热结果，条件差的甚至一根试管传遍整间教室，传到最后一位同学时试管外壁已经不热了。即使这样，也只感受到放热这个实验结果，没有过程。DIS的温度传感器及配套设备就完全解决了这些问题，下面是实验记录的（部分）数据及图像：

DIS记录的数据及图像不仅让学生很直观的“看到” 镁条与盐酸反应的放热，更可以根据图像知道哪一阶段反应最剧烈、温度上升的最快，反应进行到第几秒停止温度开始下降。DIS就是这样将原本只能用手触摸来感受到的放热现象让学生用肉眼“看”出来，将实验过程数字化、外显化，极大地扩展了实验的“可视性”。虽然实验结束了，但稍纵即逝的实验却被永久地记录了下来，学生可以反复的观看、体会，直到领悟其精髓。

其次，DIS数字化实验系统有着强大的数据处理功能，可以精准得出计算结果，也可将学生从繁琐的数据处理中解脱出来。例如：在讲解醋酸的电离常数只与温度有关而与浓度无关时，就要求学生计算出25⁰C时不同浓度醋酸的电离常数，这计算量是相当大的，下面就以其中一个为例加以说明。已知25⁰C 1.00mol/LCH₃COOH溶液中，H⁺与CH₃COO^-的平衡濃度都为4.21×10^-3mol/L，求该温度下CH₃COOH的电离常数。根据电离常数的计算公式，，要准确计算出是比较困难的，为了减小计算量，常把分母代进去算一个近似值，但有些学生却觉得这样算出的结果误差大，不可信，此时就可借助于DIS的pH传感器及系统的帮助。只要将预先配制好的不同浓度的醋酸溶液，通过pH传感器将数据采集输入电脑，并进行一定的设置，系统就会自动显示出溶液的pH和相应的醋酸的电离常数，操作非常的简单方便，为学生节省了大量宝贵的时间。

DIS数字化实验系统极大拓展了学生学习的深度与广度。例如：验证压强对化学平衡： 的影响，增大压强时气体的颜色会先变深后变浅，由于肉眼很难观察到颜色随压强的细小变化，就将这个对教学有帮助的化学实验从教材中删除了，这不得不说是件憾事。DIS的压强传感器可以探测出容器内压强的变化，色度传感器可以探测出混合气体颜色的深浅，就轻松地解决了这个问题。DIS显示出了增大压强时平衡移动的动态的实验过程，帮助我们更轻松地透过现象看清事物的本质，从而得出更加科学的结论。再如：离子反应始终是某些学生学习的难点，混合体系中哪些离子反应了、变少了，哪些离子没有参加反应，只要借助于DIS的离子选择性电极就可一目了然。这样的例子还有很多，DIS让我们更深刻地揭示客观世界隐藏的各种规律，让我们对问题的解释更加客观贴切，极大拓展了学习的深度与广度。

第四，许多研究性学习由于时空等各种条件的限度，缺乏实验数据的支撑而显得内容单薄，便携式DIS设备可以在户外使用，可以让学生和教师走出教室，到真实世界中进行学习和研究。比如：研究学校周边水的污染情况，或某一化工厂排放的废水是否达到排放标准等。因为要走出教室去做这些事，学生会觉得这就是在应用所学的化学知识，感觉学习是很有用的，于是会更积极、更主动与同伴、与老师交流，设计、讨论研究方案，更积极地参与到研究中来，而不是袖手旁观看热闹。DIS数字化实验系统极大地提高了学生学习的积极性、主动性，也极大地扩展了学生的学习空间。

但是，DIS数字化实验系统也不是万能的，常见的传感器也就只有几种，这大大限制了DIS的应用范围;再者，传统的实验教学也并不是一无是处，它在培养学生基本实验能力和实验素养方面得天独厚，所以，DIS只是对学校教学和传统实验手段的补充和完善，不能完全替代传统实验，两者可以取长补短，相辅相成。我们要结合学校和学生的实际情况，更合理地运用DIS，充分发挥它对教学的优化功能，逐步将其融入教学之中。

*福建省“十三五”中学化学学科带头人培养对象专项课题“DIS在高中化学教学拓展性运用的案例研究”（课题批准号XKHX2017002）阶段研究成果之一