DIS技術(shù)在高中化學(xué)中的一些應(yīng)用

喻倩

摘 要：DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)，又稱“數(shù)字化信息系統(tǒng)”，是一個(gè)完整的現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)平臺(tái)，是運(yùn)用現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種新的技術(shù)和方法。隨著時(shí)代的發(fā)展，越來越多的學(xué)校開始應(yīng)用DIS技術(shù)進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)。本文結(jié)合DIS與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的一些差異與進(jìn)步，從突破教學(xué)的重難點(diǎn)，提高課堂效率，拓寬學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣等方面還原DIS技術(shù)在高中化學(xué)中的一些應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：DIS；高中化學(xué)；傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9132（2018）30-0141-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2018.30.088

隨著時(shí)代的發(fā)展，信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)整合成為了當(dāng)前化學(xué)教學(xué)中的熱點(diǎn)之一[1]。化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，將數(shù)字化技術(shù)滲透到化學(xué)教學(xué)中，可以將一些抽象的知識(shí)通過具體數(shù)據(jù)表達(dá)，方便學(xué)生認(rèn)知。我校DIS化學(xué)實(shí)驗(yàn)室于2013年建成，它的建成為推進(jìn)化學(xué)DIS實(shí)驗(yàn)提供了很好的機(jī)遇。我校的DIS化學(xué)實(shí)驗(yàn)室相比傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，配備了整套的化學(xué)相關(guān)的傳感器、計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)。在這里，我們除了可以進(jìn)行傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)以外，還能結(jié)合手持技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集技術(shù)進(jìn)行化學(xué)DIS實(shí)驗(yàn)。

DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)，又稱“數(shù)字化信息系統(tǒng)”，是由傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計(jì)算機(jī)+配套專用軟件+相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材構(gòu)成的新型試驗(yàn)系統(tǒng)[2]。目前，我校配備了包括溫度、電導(dǎo)率、壓強(qiáng)、pH、電流、電壓、色度、溶解氧、二氧化碳濃度等適用于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的傳感器，也配備包括紅潮傳感器、原子粒顯微鏡等適用于科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的傳感器。

一、DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)在高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

（一）運(yùn)用DIS實(shí)驗(yàn)突破教學(xué)的重點(diǎn)難點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生興趣

DIS技術(shù)在我校各年級(jí)都得到了廣泛的應(yīng)用，在使用DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)的實(shí)踐探索過程中，教師們發(fā)現(xiàn)使用DIS技術(shù)進(jìn)行一些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，突破教學(xué)中的重難點(diǎn)。以高二教材中的中和滴定為例，在該實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)藥品為0.1mol/L 稀鹽酸、0.1mol/L氫氧化鈉溶液和蒸餾水，實(shí)驗(yàn)儀器包括計(jì)算機(jī)（win7系統(tǒng)）、數(shù)據(jù)采集器（LABQUEST mini）、pH傳感器、滴數(shù)傳感器、攪拌站、燒杯和鐵夾，同時(shí)使用DIS技術(shù)相關(guān)配套軟件Logger Pro3.8.6進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。

不同于傳統(tǒng)的中和滴定實(shí)驗(yàn)通過觀察指示劑的顏色變化來確定滴定終點(diǎn)，DIS的中和滴定實(shí)驗(yàn)避免了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)的一些人為誤差如讀取滴定管時(shí)視線的偏差造成的實(shí)驗(yàn)誤差、誤判滴定終點(diǎn)造成實(shí)驗(yàn)偏差等，DIS的中和滴定實(shí)驗(yàn)以圖像和數(shù)據(jù)來顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過對(duì)圖像和數(shù)據(jù)的分析，我們就能計(jì)算出待測(cè)溶液的濃度，同時(shí)圖像很清晰的顯示出了滴定突躍的存在，這在解釋二次突躍的現(xiàn)象時(shí)使教師能夠避免過多無謂的講解。

（二）DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知

在高一下冊(cè)的“不同條件下醋酸溶液的pH”實(shí)驗(yàn)（見附表1）中，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，可以使用電導(dǎo)率傳感器看到溶液離子濃度的變化的過程，具有“可視化”的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比較，pH傳感器比pH試紙更精準(zhǔn)，比pH計(jì)更穩(wěn)定。同時(shí)，電導(dǎo)率傳感器可以很明顯地顯示出實(shí)驗(yàn)過程中的離子濃度變化，有助于學(xué)生加深對(duì)冰醋酸稀釋過程中電離平衡的移動(dòng)以及離子濃度變化的理解。

（三）DIS實(shí)驗(yàn)比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)更便捷，提高課堂效率

DIS技術(shù)的這一特點(diǎn)在針對(duì)高三的雙氧水分解（見附表2）時(shí)有很好的體現(xiàn)，傳統(tǒng)的測(cè)定雙氧水實(shí)驗(yàn)因?yàn)椴僮饕筝^高，且需要多人合作完成，因此很難保證實(shí)驗(yàn)效果，而在DIS的幫助下，該實(shí)驗(yàn)可以很方便地進(jìn)行。

這三條線是不同溫度、不同催化劑的曲線。它很清晰地表明了，不同條件下過氧化氫的反應(yīng)速率，能比較快速直觀的感受反應(yīng)速率的變化，操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)完成迅速，可以直接得到反應(yīng)速率的圖像，避免了學(xué)生因?yàn)樽鲌D失誤導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)誤差。在用同樣課堂時(shí)間的情況下，DIS技術(shù)可以讓學(xué)生獲得更多的實(shí)驗(yàn)感受，使實(shí)驗(yàn)更便捷，提高了課堂效率。

（四）DIS實(shí)驗(yàn)與生活相貫通，拓寬學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

隨著新高考綜合評(píng)價(jià)的展開，需要學(xué)生在高中期間能完成小論文。在此背景下，DIS實(shí)驗(yàn)?zāi)芙o學(xué)生提供更多更好的論文實(shí)驗(yàn)素材，以高二的乙酸乙酯制取實(shí)驗(yàn)為例。乙酸乙酯的實(shí)驗(yàn)室制法，在不同的教材有不同的要求。我校一名高二學(xué)生，想要探尋使用不同方法制取乙酸乙酯后，乙酸乙酯的純度有何差別。

這四幅圖顯示了用不同方法制取乙酸乙酯后使用DIS氣相色譜分析儀對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析的結(jié)果，學(xué)生通過事先資料的收集，了解了乙酸乙酯不同的制備方法，后對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出制取乙酸乙酯速度與純度兼顧的方法，順利完成了她的小論文。并且隨著高考改革的推進(jìn)，越來越多的學(xué)生提出了各種化學(xué)類論文的思路，在經(jīng)過教師對(duì)其可行性分析后，DIS設(shè)備為學(xué)生完成小論文提供了更多的思路與保障。

（五）融入生活實(shí)際，拓展興趣課堂

義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中提出注意學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，讓他們熟悉的生活情境和社會(huì)實(shí)踐感受化學(xué)的重要性，了解化學(xué)與日常生活的密切關(guān)系，逐步學(xué)會(huì)分析和解決化學(xué)有關(guān)的一些簡(jiǎn)單實(shí)際問題[3]。為了讓初中還沒接觸化學(xué)的年級(jí)的學(xué)生提前感受化學(xué)的魅力，我們往往會(huì)設(shè)置一些生活中化學(xué)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)來引導(dǎo)他們對(duì)于化學(xué)的興趣，在這其中DIS設(shè)備由于其精準(zhǔn)性以及方便操作的特性，深受學(xué)生喜愛。比如使用pH傳感器對(duì)校內(nèi)販賣的飲料進(jìn)行pH值的測(cè)定，不僅讓學(xué)生進(jìn)一步了解了飲料的酸堿性，也讓化學(xué)更生活化，DIS拓展豐富了化學(xué)的課堂資源，不僅能讓學(xué)生進(jìn)行一些看似很“高大上”的實(shí)驗(yàn)，也貼近生活，讓學(xué)生在生活中感受化學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)會(huì)用化學(xué)知識(shí)分析和解決生活中的問題。

二、DIS的不足

DIS數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備由于其精密性，使用中要注意日常維護(hù)和保養(yǎng)，使用前要先進(jìn)行校準(zhǔn)，并且在使用后要清洗探頭，存放在保養(yǎng)液中，定期更換保養(yǎng)液以保證探頭的精密性。并且DIS的數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)并不能完全替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。首先由于其操作的便利性，不利于學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作技巧；其次，由于其精密性，不適用于部分強(qiáng)酸強(qiáng)堿參與反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，并且由于探頭的敏感性，對(duì)于環(huán)境有較高的要求。

三、結(jié)語

DIS技術(shù)在高中化學(xué)的推廣應(yīng)用給學(xué)生和教師提供了更大的舞臺(tái)，可以進(jìn)行更多更廣范圍的化學(xué)探究，同時(shí)既可以簡(jiǎn)化傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)也為一些傳統(tǒng)教學(xué)中的教學(xué)難點(diǎn)提供了更明晰的可視化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為突破教學(xué)難點(diǎn)提供一種嶄新的思路。學(xué)生也可利用DIS技術(shù)在生活中尋找化學(xué)。綜合利用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)以及DIS創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生在提升化學(xué)興趣的同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)中獲得更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。在新高考改革的背景下，DIS實(shí)驗(yàn)是為學(xué)生多樣化學(xué)習(xí)創(chuàng)造環(huán)境，有助于培養(yǎng)學(xué)生自主探究、解決問題的能力，并且由于其操作的簡(jiǎn)便性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率性。

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[責(zé)任編輯 杜建立]