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DIS实验专题介绍 2020 3 18 1 现代教学理念 2020 3 18 2 DIS系统简介 DIS DigitalInformationSystem 实验技术 又称 数字化信息系统 是一种基于传感技术和计算机技术的自然科学实验研究平台 2020 3 18 3 2020 3 18 4 系统组成 辅以各种实验辅材和涉及物理 化学 生物等学科 2020 3 18 5 DIS实验系统简介 2020 3 18 6 实验技术特点 2020 3 18 7 DIS对科学教育的影响与帮助 2020 3 18 8 软件应用步骤 传感器 传感器是一系列根据一定的物理化学原理制成的物理化学量的感应器具 它们能把外界环境中的某个物理化学量的变化以电信号的方式输出 再经数据模拟装置转化成数据或图表的形式在数据采集器上显示并储存起来 主要包括如PH 二氧化碳 溶解氧 温度 压力 电流 电压等传感器 2020 3 18 9 软件应用步骤 数据采集器 可以同时接入四路传感器 并行输入 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科学变量转换成能被计算机可以接受的数字 2020 3 18 10 硬件的连接 2020 3 18 11 DIS实验系统软件 2020 3 18 12 DIS实验在教学中的应用价值1 数字化实验对实验过程的影响2 数字化实验对化学实验教学产生的影响3 数字化实验对学生的影响 2020 3 18 13 数字化实验对实验过程的影响 2020 3 18 14 数字化实验对化学实验教学产生的影响 2020 3 18 15 数字化实验 模块化和功能封装 2020 3 18 16 实验教学将使一些层面相对简化 而使另一些层面更深入 在数据处理上 有明确的处理形式的机械性工作 可以交给计算机来自动完成 使处理数据层面上工作简单化 这样做的目的是否意味我们对数据的关注可以减少呢 答案是否定的 因为我们要求学生转而关注数据之间的化学原理和数据背后更深入层次上的分析 就是说可以引导学生把精力从简单层面上转移到较深入的地方 2020 3 18 17 化学实验教学在实验内容上调整带来机遇 在传统中学化学实验中不能做或没有条件做的实验 在数字化设备下就可以成功的完成 这样 我们可以设计出各种探究型实验 以适应高中化学课程标准中 化学实验专题 选修模块的需要 2020 3 18 18 数字化实验将打破传统实验教学的固有模式 一方面学生可以比较方便地根据不同的目的设计实验 另一方面 对于同一个实验 不同学生之间在学习目的上可以互不相同 实验既可以探究性的 也可以是验证性的 2020 3 18 19 例如 在水污染的研究中 学生把采集到的水样通过传感器来得出水中的pH 溶氧量 硬度等等数据 利用计算机进行数据处理 利用计算机转换的图表对不同采集地的水质进行比较 这样 学生在实验过程中获得的信息可以是图形的和数值的 静态的或动态的 定性的或定量的 并借助计算机进行一定的分析 从而得出有关结论 2020 3 18 20 数字化实验对学生的影响 在酸碱中和滴定中 当他们获得了一个很漂亮的曲线时 他们就显得很兴奋 根据国外一个调查显示 被调查61名学生普遍感到 学习压力减轻 实验独立性增强 化学原理更加清楚 有些学生反映学习如何使用计算机及其相关技术对他们未来生活更加有利 只有2名学生表示不愿意进一步学习这个内容 2020 3 18 21 应用案例研究 2020 3 18 22 应用案例研究 2020 3 18 23 应用案例研究 放热反应用温度传感器和pH传感器跟踪氢氧化钠溶解过程中温度和pH的变化 探讨氢氧化钠溶解过程的热效应和pH变化的影响因素 2020 3 18 24 应用案例研究 酸碱滴定 氢氧化钠和盐酸的反应用温度传感器和pH传感器跟踪中和反应过程中溶液pH和温度的变化 得到同一坐标系中的pH和温度变化曲线 2020 3 18 25 应用案例研究 化学催化作用 二氧化锰存在时的双氧水分解用压力传感器跟踪两瓶分别加于不加二氧化锰时的双氧水分解过程中的压力变化 通过分析所得的压力变化曲线 探讨催化剂对反应速率的影响 2020 3 18 26 应用案例研究 二氧化碳使蜡烛火焰熄灭点燃烧杯中的蜡烛 讲CO2缓慢倒入烧杯中 利用光强度和二氧化碳传感器分别跟踪燃烧过程的变化 通过分析光强度和二氧化碳浓度的变化 定量地体验二氧化碳使蜡烛熄火的实质过程 2020 3 18 27 应用案例研究 盐水电导率用电导率传感器跟踪盐溶解于水的过程中溶液电导率的变化 通过分析得到的电导率变化曲线 并进行教学建模 得到不同盐的溶解方程 进一步讨论盐的溶解速率和影响因素 2020 3 18 28 应用案例研究 盐水电导率用电导率传感器跟踪盐溶解于水的过程中溶液电导率的变化 通过分析得到的电导率变化曲线 并进行教学建模 得到不同盐的溶解方程 进一步讨论盐的溶解速率和影响因素 2020 3 18 29 应用案例 在中学阶段中有一个二氧化氮与四氧化二氮的转变 用以验证压强对化学平衡影响的实验 但由于用肉眼很难观察到颜色随着压强的变化 新教材就删掉了这个实验 如果改用数字化实验就能准确地测得这些变化 只需在实验中用一个压强传感器探测压强的变化 用一个色度传感器探测光通过混合气体时的强度改变 就可以间接获得颜色的深浅 就不难得出压强增大颜色先增加后减弱的事实 2020 3 18 30 DIS系列实验 中和滴定温度 催化剂对化学反应速率的影响 双氧水反应速率探究 2020 3 18 31 实验目的 1 练习使用pH传感器以及酸式或碱式滴定管 2 学会以图示处理科学实验数据的方法 3 探究酸碱反应过程中pH的变