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让数字化实验（DIS）走进化学课堂 李娜（陕西省榆林市第一中学化学组，陕西榆林719000）摘要：化学实验在化学教学中发挥了重要的作用，但传统的化学实验手段存在诸多缺陷，无法很好体现课程改革的理念，本文依托实例，分析了在高中化学教学中应用数字化实验的优点关键词：化学；数字化实验；传感器G633.8 文献标志码：B ：1674-9324（2015）21-0259-02化学是一门以实验为基础的学科，实验是化学不断发展的实践依据近年来，课改正在如火如荼的推进中，课改的基本理念要求以教师为主导、学生为主体合作学习，因此课改对高中化学教学提出了新问题：在课堂教学中，某些传统实验是否可以用数字化实验代替？因此如何发挥数字化实验在课堂教学中的作用成了中学化学课堂教学的新课题[1-3]通过查阅文献资料[4]和对数字化实验的实践活动，我们总结出数字化实验具有实验过程可视化、数据采集准确化、数据处理智能化等显著特点在新课改的要求下，提倡学生主动参与探索和学习，数字化实验引进高中化学课堂教学中，促使学生在教师的指导下主动学习、乐于思考、勤于动手，从而全面提高学生的科学素养，对学生的发展能够起到积极作用。

数字化实验引入中学化学课堂教学中，能促进教师教学理念的提升，促使教师实验行为提高以及改善课堂教学效果下面为两个利用DIS数字化系统的实验创新教学实例案例1 探究离子反应的实质———用硫酸滴定氢氧化钡在传统的教学中，老师只是向学生阐述将硫酸逐滴滴加到氢氧化钡中，溶液中离子浓度会减小，导电能力会减弱这样会显得苍白无力，必然导致课堂教学效果不佳应用DIS数字化系统的实验创新设计：数字化实验引入课堂教学中，把很多学生只能靠定性观察的实验现象数字化、定量化；增强了学生对知识的理解性、降低了记忆难度，让学生自愿、快乐地获得知识和学习技能，体验和了解科学探究的过程，从而培养学生独立思考问题能力和实验操作能力将数字化实验融入探究发现式教学的尝试：在教学中，要求学生自己组装滴定装置并通过实验探究离子反应的实质该探究活动通过数字化实验为学生提供了理解和拓展理论知识的空间和机会下面是学生通过数字化实验进行离子反应实质探究活动的实验报告实验目的：通过使用pH传感器测量离子反应过程中溶液pH的变化，同时使用电导率传感器测量反应过程中电导率的变化，分析离子反应的本质实验原理：在溶液中氢氧化钡完全电离：Ba（OH）2=Ba2++2OH-，当往氢氧化钡溶液中滴加硫酸溶液的过程中，由于发生Ba2++2OH-+SO42-+2H+=BaSO4↓+2H2O反应，使得溶液中OH-减小，pH减小；同时，在反应进行过程中，溶液中离子浓度减小，所以导电性减小。

实验器材及试剂：数据采集器、pH传感器、电导率传感器、计算机、0.05 mol/L Ba（OH）2溶液、0.05mol/LH2SO4溶液、100ml烧杯、磁力搅拌器和磁子、酸式滴定管、碱式滴定管、滴定台实验过程和数据分析：1.安装滴定台，连接计算机、数据采集器、pH传感器和电导率传感器2.打开计算机，进入实验软件系统3. 用碱式滴定管移取20ml浓度为0.05 mol/L Ba（OH）2溶液至一只100ml烧杯中，放入搅拌瓷子并将烧杯置于磁力搅拌器上将pH传感器和电导率传感器放入盛有Ba（OH）2溶液的烧杯中，使电极玻璃球完全浸入液面以下，且不能与磁力搅拌子碰撞4.打开计算机，进入实验软件系统5.滴定刚开始时，滴加可稍快一点（2~3滴/S），并注意pH值的变化当pH值降到11时，滴定速度降至1滴/S当pH值降到10时，每滴一滴，充分搅拌，并注意pH值和电导率的变化我们通常用离子方程式表示离子反应的实质，在本实验中，我们通过测定溶液pH值以及电导率定性说明离子反应的实质实验开始时首先正确联接实验装置，并把pH传感器和电导率传感器放入Ba（OH）2溶液中（如图1），当酸从滴定管中缓慢下滴时，我们会在计算机屏幕上发现pH和电导率的变化（图2）。

当酸碱物质的量相等时，我们把这一点称为酸碱中和反应等当点在等当点附近，会出现pH突跃我们还会发现，当酸碱的物质的量相等的时候，导电率达到了最低实验结论：在溶液中氢氧化钡完全电离：Ba（OH）2=Ba2++2OH-，当往氢氧化钡溶液中滴加硫酸溶液的过程中，由于发生Ba2++2OH-+SO42-+2H+=BaSO4↓+2H2O反应，使得溶液中OH-减小，pH减小；同时，在反应进行过程中，溶液中离子浓度减小，所以电导率减小在老师的指导下，学生自己动手应用DIS数字化实验探究氢氧化钡与硫酸反应的实质，在实验的过程中，系统能够自动绘制滴定曲线，我们对本实验进行改进，在氢氧化钡和硫酸的滴定装置中同时插入pH传感器和电导率传感器，所以在实验中同时测出滴定过程中溶液pH和电导率的变化让学生清楚地观察到滴定前后溶液pH值的突变，同时，学生顺理成章地理解离子反应的本质，即离子反应向着改变离子浓度的方向移动（本实验向着离子浓度减小的方向移动）由于DIS实验操作简单，数据直观，图像准确、细致，所以教学效果好，学生学习效率高数字化实验引入高中化学课堂教学，使探究式学习代替了传统课程教学中教师传授学生接受的教学方法，改变机械的接受性学习为有意义的接受学习，能充分调动学生学习的积极性，培养学生勤于动手，善于思考，快乐合作的学习精神，符合新课改的要求。

案例2 同体积同pH盐酸和醋酸等体积稀释pH的变化强电解质在水中完全电离，如：HCl，电离方程式：HCl=H++Cl-；弱电解质在水中部分发生电离，如CH3COOH，电离方程式：CH3COOH葑CH3COO-+H+这一知识点是高中化学学习的重点，也是难点，传统的教学仅以文字说明实验结果，这样必然会显得苍白，没有说服力学生也只能对理论进行识记，无法从本质上理解该知识点数字化设备的引入，借助计算机探究稀释过程中溶液pH度变化，可以清楚地监测离子在实验过程中的变化，从而得出强电解质和弱电解质的电离实质图3为等体积等pH盐酸和醋酸等体积稀释的pH变化计算机界面，当盐酸溶液和醋酸溶液等体积稀释时，我们从计算机屏幕上发现盐酸的pH变化比醋酸的大，学生能顺理成章地理解在水溶液中，HCl完全电离，而醋酸部分电离，在稀释的过程中，醋酸继续电离，所以盐酸中H+浓度减小得比醋酸的快，pH变化比醋酸的大数字化实验的课堂教学是以学生为主体，教师为主导，它突出表现为师生互动引导学生更多地观察化学反应的过程和现象，探究化学规律，把学习、生活和生产实际密切联系起来，有利于提高学生发现问题，提出问题，探究问题和解决问题的能力。

总之，数字化试验，能同时准确而直观地把数据和图像展现给学生，给化学教学活动带来新的途径，为探究活动提供了最好的方案，拓宽了探究问题的思路，缩短了探究问题的时间，开阔了学生学习视野，培养了学生的学习兴趣，增强了学生的动手能力，对学生科学素质的养成起着积极作用，能够把课堂教学改革落到实处参考文献：[1]傅忠.高中化学数字实验教学研究[D].济南：山东师范大学硕士学位论文，2011.[2]张玉娟.数字化实验与化学教学的整合[D].南京：南京师范大学硕士学位论文，2010.[3]杨飞.数字化实验的表征与研究[D].南京：南京师范大学硕士学位论文，2011.[4]朱国强.数字化实验的特点概述[DB/OL].（2008-04-02）.http：//-全文完-。