摘要:DIS實驗教學(xué)，是運用現(xiàn)代信息技術(shù)進行學(xué)習(xí)的一種實驗教學(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，自主設(shè)計實驗，挖掘?qū)嶒灩δ?，開展用“數(shù)字化信息系統(tǒng)”進行化學(xué)實驗的研究。

關(guān)鍵詞:DIS實驗教學(xué);化學(xué)課改

文章編號:1008-0546(2010)04-0069-02中圖分類號:G632.0文獻標(biāo)識碼: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)采集器由計算機對信息進行數(shù)據(jù)和圖形處理的數(shù)字技術(shù)平臺，是為實現(xiàn)理科教學(xué)和信息技術(shù)整合而開發(fā)的，它是運用現(xiàn)代信息技術(shù)進行學(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中學(xué)課程中的DIS實驗教學(xué)。

數(shù)字技術(shù)為我們提供了豐富實用的各種傳感器、便于實現(xiàn)即時數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集儀和計算機(或圖形計算機器)，從而為化學(xué)實驗教學(xué)注入了新的內(nèi)容。利用DIS改進化學(xué)實驗可以豐富實驗內(nèi)容、實驗方法與實驗手段，對化學(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)信息時代的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

DIS實驗教學(xué)加強信息技術(shù)與化學(xué)課程的整合，推進了中學(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實驗教學(xué)可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中認識數(shù)字化的學(xué)習(xí)環(huán)境。DIS實驗系統(tǒng)通過一個傳感器獲取實驗信息，經(jīng)數(shù)據(jù)采集器傳遞給電腦，進行數(shù)據(jù)和圖形處理，實現(xiàn)了實驗數(shù)據(jù)的即時處理和直觀表現(xiàn)。在科學(xué)實驗中有許多物理量，如距離、位移、力、速度、溫度、壓強、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)新實驗的研究，不僅能將一些復(fù)雜實驗簡化，能夠完成以往條件下較難完成的實驗，同時數(shù)字化信息系統(tǒng)作為一個載體，它能解決的不僅僅是實驗的難點，更重要的是學(xué)生認知能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)上的難點。因為，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，也就有了驗證這些規(guī)律的渴望，而在傳統(tǒng)的實驗中，由于條件的限制或者知識的不全面，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)信息時代的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。普通實驗設(shè)備記錄下的一般都為最后的結(jié)果值，而DIS實驗系統(tǒng)能準(zhǔn)確地記錄下實驗的各個過程量(最多可達4個物理量的同時記錄)，并可以直接在圖形計算器中將所得數(shù)據(jù)整理，繪制成函數(shù)圖像，并可以傳入電腦，進行人為的篩選等。這些功能都是一般實驗所無法達到或難以達到的，這樣一來，既節(jié)省了更多的時間進行探索挖掘，又能保證實驗的準(zhǔn)確性，讓學(xué)生學(xué)會更為完整、全面地思考問題。

在實驗中，難免會有其他因素對實驗造成一定影響，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，才能完善整個實驗。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)雜的實驗，如求中和滴定過程中pH值變化等等，只要使實驗時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)確地完成實驗與證明，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的精神。在借助DIS實驗系統(tǒng)形成新的探究工具的同時，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、實驗教學(xué)的效率的提高

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

四、對傳統(tǒng)實驗的優(yōu)化改進

化學(xué)實驗是化學(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:在實驗教學(xué)中“既要提倡運用現(xiàn)代信息技術(shù)，又要重視和發(fā)展傳統(tǒng)的、簡易實驗手段和方法”。這里的“重視和發(fā)展”不僅是指在構(gòu)建實驗系統(tǒng)時不能偏廢傳統(tǒng)的簡易的實驗手段和方法，也包含著用DIS的優(yōu)勢和功能對“傳統(tǒng)”的優(yōu)化和改進。DIS對實驗數(shù)據(jù)的采集和處理也實行了改進和優(yōu)化，不僅對傳統(tǒng)實驗形成了很好的兼容，也為實驗的研究和開發(fā)提供了技術(shù)支持。

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

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