鄧彥霞

【摘要】本文論述了應用教學化信息系統(tǒng)實驗室開展化學實驗創(chuàng)新的方法。

【關鍵詞】數(shù)字化；實驗室；高中化學

數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室是在傳統(tǒng)實驗儀器設備的基礎上，通過加載智能化的傳感器、數(shù)據(jù)采集器和實驗分析軟件包構成的新型實驗系統(tǒng)，具有精確性、準確性、適時性和探究性的特點。它為實驗創(chuàng)新提供了全新的技術手段和平臺。

一、數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室可使抽象原理實驗化

一些化學原理由于受到傳統(tǒng)儀器功能的限制，得不到實驗的驗證。利用數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室可以將化學平衡移動原理、弱電解質的電離平衡移動等理論性知識通過實驗進行驗證，有效突破了教學難點，提高了教學效益。例如，用傳統(tǒng)實驗研究壓強對化學平衡移動影響時，只能通過目測的方式進行研究，不僅實驗現(xiàn)象不明顯，而且實驗沒有真實感，導致學生沒有認同感。將帶有壓強傳感器的注射器吸入NO2，用力向上拉注射器活塞，開始采集數(shù)據(jù)，可以得到壓強的變化曲線圖。拉動活塞時，壓強降低，由A點降到B點后略向上提升后又保持平穩(wěn)，說明平衡是向壓強增大的方向移動的；推動活塞，壓強增大，由C點升到D點后略向下降低后保持穩(wěn)定，說明平衡是向著壓強減小的方向移動的。借助數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室強大的數(shù)據(jù)處理功能進行實驗創(chuàng)新，使學生可以直觀地看到壓強變化對化學平衡移動的影響，更重要的是能輕松地理解勒夏特列原理中“減弱”的真正涵義，彌補了傳統(tǒng)實驗無法從現(xiàn)象到原理的遺憾，實現(xiàn)了理論知識實驗化。

二、數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室可使定量實驗集成化

數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室是集物理測量、制動控制、數(shù)據(jù)記錄、智能化數(shù)據(jù)分析和測量結果多模顯示等功能于一體的綜合性實驗平臺，充分發(fā)揮了實驗儀器作為實驗信息的產生者、傳播者、接受者和處理者的作用。例如，典型的定量實驗酸堿中和滴定，實驗過程中需要測量、記錄多個pH，還需要手工繪制突變曲線，完成此實驗難度大、實驗過程誤差大、實驗教學的效益差。按照實驗裝置，燒杯里加入20mL0.1000mol/L氫氧化鈉溶液，上方的注射滴管中加入0.1000mol/L鹽酸進行實驗。實驗數(shù)據(jù)及時、動態(tài)、直觀地轉化為突變曲線。利用數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室強大的集成化功能進行實驗創(chuàng)新，使學生從繁瑣、低效的實驗操作中解脫出來，還能輕松地感受突變曲線的存在與動態(tài)生成，實現(xiàn)了定量實驗的集成化，提升了實驗效能。

三、數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室可使定性實驗定量化

一些化學實驗應該用數(shù)據(jù)描述的變化過程，傳統(tǒng)實驗只能用定性實驗進行簡單的模糊驗證或只能在理論上進行闡述?，F(xiàn)在利用數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室可以將鹽類水解程度強弱、化學反應的快慢、熱效應等定性實驗直接轉化為直觀數(shù)據(jù)進行分析，把原來的只能用現(xiàn)象模擬解釋的實驗直接轉變?yōu)榫_的實驗數(shù)據(jù)。例如，在研究MnO2條件下對不同濃度的H2O2分解的影響實驗時，可以利用壓強傳感器將生成氣體的快慢通過壓強變化展示出來。在試管中加入2mL2%的雙氧水，5滴1mol/LFeCl3溶液，將連接好壓強傳感器的膠塞堵住試管口，觀察實驗過程中氣壓的變化情況。在另一試管中加入2mL5%的雙氧水，5滴1mol/LFeCl3溶液，重復上面的操作，得到不同濃度下雙氧水分解過程中“壓強—時間”圖線。利用數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室進行實驗創(chuàng)新，使原本不能完成的實驗變?yōu)楝F(xiàn)實，該技術為即時、準確的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)為定量實驗的設計創(chuàng)造了可能，使學生從量的角度認識化學變化的本質，化學的科學性得到了進一步的彰顯。新穎的角度和新奇的實驗也使得學生的學習興趣進一步提升，解決了經典傳統(tǒng)實驗無法定量描述的困惑。

四、數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室可使科學探究實踐化

數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室集攜帶方便、操作簡單、數(shù)據(jù)處理功能先進等特點，為師生進行科學探究提供了一個很好的技術平臺。如利用二氧化碳傳感器、溶解氧傳感器、pH傳感器、濁度傳感器等進行空氣質量、水質檢測等探究實驗。這些科學探究有助于學生對環(huán)境污染、環(huán)境保護有更深刻的認識，增強了科學的實踐性、應用性。

總之，數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室為實驗創(chuàng)新提供了全新的技術手段和平臺，是實驗教學的一次革命性的發(fā)展，它使傳統(tǒng)的化學實驗教學進入一個全新的現(xiàn)代信息化時代。它傳遞了以人為本的教育理念，讓學生感受了科技魅力，實踐了器為我用的教學宗旨。當然，一切方法和手段都是為教學服務。數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室只是對傳統(tǒng)實驗的補充和完善，需要廣大教師在實踐中共同探索，開發(fā)更多、更好的案例，為實驗教學提供更廣闊的實踐思路，更好地為實驗教學服務。

參考文獻

[1]倪建娥.新課程背景下高中化學生活化教學策略[J].中學化學教學參考，2015（06）：10～11.