摘要:DIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，從課堂內(nèi)外二方面出發(fā)，結(jié)合化學(xué)課改的精神和學(xué)校自身科技教育的特點(diǎn)，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，挖掘?qū)嶒?yàn)功能，開展用“數(shù)字化信息系統(tǒng)”進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究。

關(guān)鍵詞:DIS實(shí)驗(yàn)教學(xué);化學(xué)課改

文章編號(hào):1008-0546(2010)04-0069-02中圖分類號(hào):G632.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

doi:10319/j.issn.1008-0546.2010.04.026

DIS是數(shù)字化信息系統(tǒng)(Digital Information System)的簡稱，它是用傳感器獲取信息，經(jīng)數(shù)據(jù)采集器由計(jì)算機(jī)對(duì)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖形處理的數(shù)字技術(shù)平臺(tái)，是為實(shí)現(xiàn)理科教學(xué)和信息技術(shù)整合而開發(fā)的，它是運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種手段。當(dāng)今世界各國教育部門都非常重視并積極推進(jìn)中學(xué)課程中的DIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

數(shù)字技術(shù)為我們提供了豐富實(shí)用的各種傳感器、便于實(shí)現(xiàn)即時(shí)數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集儀和計(jì)算機(jī)(或圖形計(jì)算機(jī)器)，從而為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)注入了新的內(nèi)容。利用DIS改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)化學(xué)教學(xué)的效率和科學(xué)性有很好的輔助作用，有助于培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)信息時(shí)代的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

DIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)加強(qiáng)信息技術(shù)與化學(xué)課程的整合，推進(jìn)了中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)的改革，其作用體現(xiàn)在以下幾方面:

一、新的學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)

DIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中認(rèn)識(shí)數(shù)字化的學(xué)習(xí)環(huán)境。DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過一個(gè)傳感器獲取實(shí)驗(yàn)信息，經(jīng)數(shù)據(jù)采集器傳遞給電腦，進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖形處理，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的即時(shí)處理和直觀表現(xiàn)。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中有許多物理量，如距離、位移、力、速度、溫度、壓強(qiáng)、電壓、電流、濕度、二氧化碳、氧氣濃度、化學(xué)pH值等，都可以用這類儀器進(jìn)行測量。通過用“DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)”開展高中化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的研究，不僅能將一些復(fù)雜實(shí)驗(yàn)簡化，能夠完成以往條件下較難完成的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)數(shù)字化信息系統(tǒng)作為一個(gè)載體，它能解決的不僅僅是實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)，更重要的是學(xué)生認(rèn)知能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)上的難點(diǎn)。因?yàn)?，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生通過觀察已經(jīng)獲得一些規(guī)律性的東西，也就有了驗(yàn)證這些規(guī)律的渴望，而在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中，由于條件的限制或者知識(shí)的不全面，學(xué)生“求證”往往不能得到滿足，數(shù)字化信息系統(tǒng)正是為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了新的學(xué)習(xí)環(huán)境，提供了“求證”的條件。

二、新的探究工具的形成

為學(xué)生自主探究提供有效的工具，以利于培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)信息時(shí)代的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。普通實(shí)驗(yàn)設(shè)備記錄下的一般都為最后的結(jié)果值，而DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能準(zhǔn)確地記錄下實(shí)驗(yàn)的各個(gè)過程量(最多可達(dá)4個(gè)物理量的同時(shí)記錄)，并可以直接在圖形計(jì)算器中將所得數(shù)據(jù)整理，繪制成函數(shù)圖像，并可以傳入電腦，進(jìn)行人為的篩選等。這些功能都是一般實(shí)驗(yàn)所無法達(dá)到或難以達(dá)到的，這樣一來，既節(jié)省了更多的時(shí)間進(jìn)行探索挖掘，又能保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，讓學(xué)生學(xué)會(huì)更為完整、全面地思考問題。

在實(shí)驗(yàn)中，難免會(huì)有其他因素對(duì)實(shí)驗(yàn)造成一定影響，而由于該系統(tǒng)的精確性，所以結(jié)果往往與事先預(yù)料有所出入，只有通過不斷思考，才能完善整個(gè)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過自己的努力，求知欲與“求證”欲得到滿足。利用這套設(shè)備，學(xué)生可以完成書本上的一些較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，如求中和滴定過程中pH值變化等等，只要使實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測量的物理量在該系統(tǒng)上合理搭配，就可以更為簡單、有效、準(zhǔn)確地完成實(shí)驗(yàn)與證明，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的精神。在借助DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)形成新的探究工具的同時(shí)，學(xué)生的合作精神、探究精神、創(chuàng)新思維及嚴(yán)密思維能力在研究過程中也得到了鍛煉與提高。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率的提高

用傳統(tǒng)儀器設(shè)備，僅數(shù)據(jù)記錄和計(jì)算消耗的時(shí)間就占據(jù)了實(shí)驗(yàn)過程的大部分，很難完整地展現(xiàn)各個(gè)物理量之間的因果關(guān)聯(lián)。而DIS具備“實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)”的功能，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、記錄和分析同步進(jìn)行，即數(shù)據(jù)采集、處理和圖線描述都由計(jì)算機(jī)完成，實(shí)驗(yàn)效率的提高使得單位時(shí)間的使用效率空前提升。師生可以從數(shù)據(jù)讀取、記錄、公式運(yùn)算和圖線描繪等繁瑣的簡單勞動(dòng)中解放出來。DIS為實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的多樣化，培養(yǎng)學(xué)生的自主探索研究，進(jìn)行廣泛的體驗(yàn)、合作和交流提供了時(shí)間和空間。DIS引導(dǎo)學(xué)生改變實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)規(guī)律進(jìn)行深入的分析和討論，提高了學(xué)習(xí)過程的質(zhì)量，學(xué)生的知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀就能獲得實(shí)實(shí)在在的發(fā)展。

四、對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化改進(jìn)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的基礎(chǔ)，也是化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》指出:在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中“既要提倡運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，又要重視和發(fā)展傳統(tǒng)的、簡易實(shí)驗(yàn)手段和方法”。這里的“重視和發(fā)展”不僅是指在構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)不能偏廢傳統(tǒng)的簡易的實(shí)驗(yàn)手段和方法，也包含著用DIS的優(yōu)勢(shì)和功能對(duì)“傳統(tǒng)”的優(yōu)化和改進(jìn)。DIS對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理也實(shí)行了改進(jìn)和優(yōu)化，不僅對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)形成了很好的兼容，也為實(shí)驗(yàn)的研究和開發(fā)提供了技術(shù)支持。

DIS對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，特別是一些反映化學(xué)現(xiàn)象、揭示化學(xué)規(guī)律的生動(dòng)有趣的小實(shí)驗(yàn)不是排斥，更不是完全取代，而恰恰是整合與互補(bǔ)的辯證關(guān)系。正如《課程標(biāo)準(zhǔn)》所指出:在引入DIS實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，“除了充分利用已有的實(shí)驗(yàn)資源完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)處，還應(yīng)積極開發(fā)新的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和課外小實(shí)驗(yàn)、小制作”。

總之，DIS數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)在新課改中實(shí)現(xiàn)了五個(gè)方面的調(diào)整:對(duì)化學(xué)教學(xué)基礎(chǔ)的調(diào)整、對(duì)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整、對(duì)教學(xué)過程的調(diào)整、對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的調(diào)整以及對(duì)評(píng)價(jià)方法的調(diào)整。科學(xué)家需要兩種品質(zhì):一種是創(chuàng)新，即對(duì)未知領(lǐng)域的探索和思考，數(shù)字化信息系統(tǒng)簡化了實(shí)驗(yàn)工序，為創(chuàng)新提供了足夠的空間;另一種是鉆研，即對(duì)結(jié)論的步步求證直至獲得真理，而數(shù)字化信息系統(tǒng)則為這個(gè)過程提供了載體，這是數(shù)字化信息系統(tǒng)的根本。我們認(rèn)為數(shù)字化信息系統(tǒng)的開發(fā)和利用給了科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)更大的施展空間，很大程度地推進(jìn)了化學(xué)課程改革。