DIS数字化信息系统为化学实验教学添彩

DIS数字化信息系统为化学实验教学添彩化学是基础教育中学阶段的一门重点学科,化学本身又是以实验为基础的学科,实验教学一直是化学教学的重点之一。在传统的化学实验教学中,学生只是按照教师事先的安排完成一些验证性实验,学生自主参与程度不高,想象力得不到充分展示。信息技术引入化学实验后,以其强大的数据处理功能、灵活的实验设计、简便的操作为化学教学注入新的活力。在各类信息技术中脱颖而出的是数字化信息系统DIS。DIS以其优良的性能,有力地推动了化学实验教学的数字化进程。在国家颁布的化学新课程标准中明确要求尝试将传感器应用到化学实验教学中。这些都表明,在今后一段时期内DIS将在化学实验教学中占据重要位置。DIS实验技术又称“数字化信息系统”,是由“传感器+数据采集器+实验软件包(教材专用软件、通用扩展软件)+计算机”构成的新型实验系统。该系统成功地克服了传统化学实验仪器的诸多弊端,有力地支持了信息技术与化学教学的全面整合。传感器主要包括电流、电压、压强、温度、声波、位移、力、磁、光电门等多种传感器。它们的主要功能是实时地、动态地测量各种化学量,并将其统一转化成电信号输入数据采集器。多种传感器可以组合使用。在复杂实验中,相比功能单一的传统仪器仪表,这种组合的优势更加明显――组合意味着进一步的创新。比如,光电门和力传感器的组合构成了向心力实验仪的基础,电流传感器和力传感器组合出了安培力测量装置,而磁感强度传感器与位移传感器的组合,则可以创造性地提供磁感强度―距离关系图线。数据采集器与计算机之间以串行方式通讯,可以同时接入四路传感器,并行输入,其主要功能是将由各类传感器采集到的各种具有模拟特征的化学量转换成能被计算机所接受的数字量。从以上对DIS组成结构和功能的简略介绍可以看出,DIS实验技术的价值在于可以方便、迅速地采集现实生活或实验室中各类化学实验的信息,并通过计算机接口技术,将采集到的此类信息传输给计算机进行多元化的分析处理。其中,DIS实验技术所具有的函数图像处理功能,能直观地揭示出相关变量之间的关系,有利于我们对研究对象进行定性和定量的探究。不难看出,多类型的信息传感器、多通道的数据采集器、多样化的自主操控平台、强大的函数图象处理等是DIS实验技术所具有的主要技术特征。借助于这样的技术支撑,我们可以对化学现象进行多角度的感知和多视角的深入分析与研究。DIS实验将实验数据数字化,在真实实验的基础上实现了信息技术与化学实验教学的整合。这恰好适合中学生的生理和心理需求,从而表现出强大的教育功能。DIS实验具有激励功能,能够激发学生学习的兴趣,是促进学生主动学习的一个有效方法;DIS实验具有情境功能,能够呈现化学学习所必需的感性资料,提供学习情境;DIS实验具有点拨功能,不但能够点出问题的起点,拨动学生思维,还能点出问题的关键,拨正学生思维的方向;DIS实验具有释疑功能,能够揭示现象的本质,解释问题的原因;DIS实验具有能力训练功能,能够训练学生的思维,培养观察、操作能力;DIS实验具有教育功能,有助于体验、认识和运用科学方法,有助于开展科学态度教育,有利于培养学生团结协作、积极进取的科学精神;DIS实验过程具有实践创新功能,因为其本身作为一种科学实践过程,能够为培养学生的创新精神和实践能力提供有效的渠道和宽广的空间。目前,基于DIS的化学实验教学正处在发展阶段,鲜有教师系统而全面地总结DIS的教学应用经验,有关DIS应用于化学教学一线的文献资料也不多,希望本文能对中学化学学科教师提供些许启示和借鉴。随着新课改的全面推行和实施,相信会有更多的化学教师在实验中使用DIS,并借助此项新型教学技术培养学生的兴趣和能力,有效推动化学实验教学的发展。(作者单位:辽宁电化教育馆辽宁教育技术装备中心)