1、 昌樂縣實驗中學昌樂縣實驗中學 趙麗麗趙麗麗3 13 23 43 33 564排螺旋排螺旋CTB超超 心臟彩超心臟彩超 醫院：醫院：學校學校：100年后年后 在在 2003 2003 年，國家教育部頒發的年，國家教育部頒發的課程標準課程標準中就明確中就明確提出：提出：“信息技術信息技術要進入實驗室要進入實驗室”，“重視將信息技術應用重視將信息技術應用到實驗室，加快中學實驗教學軟件的開發和應用，諸如通過到實驗室，加快中學實驗教學軟件的開發和應用，諸如通過計算機實時測量、處理實驗數據、分析實驗結果等計算機實時測量、處理實驗數據、分析實驗結果等”。 根據上述課程標準，人民教育出版社編制的高中理科教根

2、據上述課程標準，人民教育出版社編制的高中理科教材，利用材，利用“做一做做一做”欄目，在多個章節介紹了利用欄目，在多個章節介紹了利用數字化信數字化信息系統息系統進行實驗探究的相關內容。其他版本的教材也對數字進行實驗探究的相關內容。其他版本的教材也對數字化實驗做了相當的介紹。隨著新課程的全面實施，沿海發達化實驗做了相當的介紹。隨著新課程的全面實施，沿海發達地區和中西部部分地區已經配備了數字化實驗室。地區和中西部部分地區已經配備了數字化實驗室。 20152015年年5 5月月2525日，由教育部和聯合國教科文組織合作舉辦的日，由教育部和聯合國教科文組織合作舉辦的國國際教育信息化大會際教育信息化大會，

3、 在青島閉幕。在青島閉幕。 在為期三天的大會上，來自在為期三天的大會上，來自9090多個國家的代表出席會議，圍繞多個國家的代表出席會議，圍繞“信息技術與未來教育變革信息技術與未來教育變革”主題深入交流，達成了廣泛共識，主題深入交流，達成了廣泛共識，通過了成果文件通過了成果文件青島宣言青島宣言。宣言宣言提出：提出： 信息技術信息技術可以改善學習途徑并使之多元化，可以改善學習途徑并使之多元化， 信息技術信息技術有助于提高教學和學習質量。有助于提高教學和學習質量。宣言宣言倡導：倡導：各國家和相關組織要共同為各國家和相關組織要共同為教育教育 信息化信息化發展而努力。發展而努力。信息技術信息技術正在沖擊

4、正在沖擊最后一塊陣地最后一塊陣地教教 育育 由于數字化實驗與傳統實驗相比具由于數字化實驗與傳統實驗相比具有明顯的特色和優勢，其對中學有明顯的特色和優勢，其對中學化學化學教教學的促進作用越來越明顯。作為未來的學的促進作用越來越明顯。作為未來的準教師和新課程的執行者，我們有必要準教師和新課程的執行者，我們有必要了解和認識數字化實驗。了解和認識數字化實驗。3 13 23 43 33 5 數字化信息系統數字化信息系統，簡稱，簡稱“DIS DIS (Digital Information System)”(Digital Information System)”，是一種基于傳感技術和計算機技，是一種基于

5、傳感技術和計算機技術的自然科學實驗研究平臺。術的自然科學實驗研究平臺。數字化信息系統數字化信息系統DIS Digital Information System硬硬 件件包括：包括：傳感器傳感器采集器采集器配套器材配套器材軟軟 件件生物化學系列傳感器生物化學系列傳感器數據采集器數據采集器數字化信息系統數字化信息系統DIS Digital Information System硬硬 件件包括：包括：傳感器傳感器采集器采集器配套器材配套器材軟軟 件件包括：包括：專用軟件專用軟件通用軟件通用軟件計算機軟件計算機軟件 專用軟件專用軟件專用軟件專用軟件是根據教材提是根據教材提供的實驗，從原理到操供的實驗，從

6、原理到操作，已經全部設置好，作，已經全部設置好，學生只要改變初始的實學生只要改變初始的實驗條件與實驗數據，馬驗條件與實驗數據，馬上就可以得出實驗結果，上就可以得出實驗結果，方便快捷；方便快捷；計算機軟件計算機軟件不同濃度溶液性質差異PH酸堿滴定對不同環境的水質進行簡單的分析計算機軟件計算機軟件 通用軟件通用軟件根據用戶不同需求，提供多種功能。根據用戶不同需求，提供多種功能。通用通用軟件軟件是嚴格按照教學要求并參照主流工具是嚴格按照教學要求并參照主流工具軟件模式開發的智能化實驗數據采集處理軟件模式開發的智能化實驗數據采集處理平臺，具備即插即用、自動識別（傳感器平臺，具備即插即用、自動識別（傳感器

7、）、多模顯示、并行采集、組合顯示、自）、多模顯示、并行采集、組合顯示、自由坐標、數據計算、圖線分析（擬合、求由坐標、數據計算、圖線分析（擬合、求導、幾分等）等強大功能，全面支持學生導、幾分等）等強大功能，全面支持學生自主研究和研究性學習。對于通用軟件各自主研究和研究性學習。對于通用軟件各項功能的使用在后面的具體實驗中再詳細項功能的使用在后面的具體實驗中再詳細講解。講解。數字化系統是數字化系統是怎樣工作的呢怎樣工作的呢 用傳感器采集數據用傳感器采集數據將有關的信息轉將有關的信息轉化為數字形式化為數字形式在計算機中運行實驗軟件包在計算機中運行實驗軟件包，完成對實驗過程和結果的，完成對實驗過程和結果

8、的實時顯示、監控、記錄、圖實時顯示、監控、記錄、圖像繪制、數據處理與分析。像繪制、數據處理與分析。3 13 23 43 33 5 傳感器傳感器是數字化實驗的核心部件。是數字化實驗的核心部件。“感感”將實驗量轉化成電信號；將實驗量轉化成電信號；“傳傳”將電信號傳將電信號傳遞到數據采集器裝置和計算機平臺。每組傳遞到數據采集器裝置和計算機平臺。每組傳感器的側面都配有一個數據線接口，方便與感器的側面都配有一個數據線接口，方便與數據采集器連接數據采集器連接。傳感器傳感器狹義地定義：狹義地定義： 能夠將外界的非能夠將外界的非電電信號，按一定規律轉換信號，按一定規律轉換成成電電信號并輸出到數據采集器的器件或

9、裝置。信號并輸出到數據采集器的器件或裝置。溫度變化溫度變化 溫度值變化溫度值變化 溫度傳感器溫度傳感器身邊的傳感器身邊的傳感器 CCD 影像傳感器器熱敏電阻熱敏電阻傳聲器傳聲器溫控器溫控器力傳感器力傳感器溫度開關溫度開關生物、化學傳感器生物、化學傳感器 生物、化學傳感器生物、化學傳感器 溫度傳感器用于測量物體的溫度傳感器用于測量物體的溫度，使用時保證被測物體與溫度，使用時保證被測物體與探針頂端的充分接觸。在測量探針頂端的充分接觸。在測量液體的溫度時，使用前后液體的溫度時，使用前后需要需要將傳感器進行清洗。將傳感器進行清洗。 溫度傳感器溫度傳感器典型應用：典型應用：1.中和熱中和熱 2.溶解熱溶

10、解熱3、探究液體沸點與壓強的關系、探究液體沸點與壓強的關系 高溫傳感器可以應用于較高溫度的高溫傳感器可以應用于較高溫度的測量。測量。在測量時，不能將過熱的探在測量時，不能將過熱的探頭直接放入冷水中，在測量液體溫頭直接放入冷水中，在測量液體溫度時，應避免將傳感器除不銹鋼外度時，應避免將傳感器除不銹鋼外的其他部分浸入液體中，在使用后的其他部分浸入液體中，在使用后需徹底清洗。需徹底清洗。高溫傳感器高溫傳感器 pHpH傳感器用于測量溶液的酸堿度。傳感器用于測量溶液的酸堿度。1 1、測量前需要進行標定。、測量前需要進行標定。2 2、使用時需將電極前段的玻璃泡完全浸沒在、使用時需將電極前段的玻璃泡完全浸沒

11、在溶液中。溶液中。3 3、注意檢查電極的玻璃球內是否有氣泡，如、注意檢查電極的玻璃球內是否有氣泡，如果有向下輕甩注意去除。果有向下輕甩注意去除。4 4、電極使用前后需用蒸餾水清洗，濾紙吸干、電極使用前后需用蒸餾水清洗，濾紙吸干水分。水分。PH傳感器傳感器 氧氣傳感器用來測量氣體氧氣傳感器用來測量氣體中氧氣的含量，使用時需中氧氣的含量，使用時需將傳感器電極與盛放氣體將傳感器電極與盛放氣體的容器密閉連接，或直接的容器密閉連接，或直接放到被測環境中。放到被測環境中。氣中氧傳感器氣中氧傳感器 溶溶氧傳感器用來測量溶液中氧氧傳感器用來測量溶液中氧氣濃度的大小，測量時將電極氣濃度的大小，測量時將電極放入溶

12、液中注意保證電極凹槽放入溶液中注意保證電極凹槽里不能有氣泡。電極使用前后里不能有氣泡。電極使用前后需用蒸餾水清洗，濾紙吸干水需用蒸餾水清洗，濾紙吸干水分后使用。分后使用。溶氧傳感器溶氧傳感器 二氧化碳傳感器用于測量氣體中二氧二氧化碳傳感器用于測量氣體中二氧化碳的含量。傳感器上端有兩個軟管，化碳的含量。傳感器上端有兩個軟管，一進，一出，使被測氣體循環進入敏感一進，一出，使被測氣體循環進入敏感器件，使用時打開傳感器背面的電源開器件，使用時打開傳感器背面的電源開關，需要先進行預熱，測量時并保證被關，需要先進行預熱，測量時并保證被測氣體容器與兩軟管的緊密連接。測氣體容器與兩軟管的緊密連接。CO2傳感器

13、傳感器 二氧化碳傳感器二氧化碳傳感器（紅外）（紅外）是紅外氣體是紅外氣體吸收檢測型傳感器，其具有很好的選擇吸收檢測型傳感器，其具有很好的選擇性，高靈敏度，無氧氣依賴性，壽命長性，高靈敏度，無氧氣依賴性，壽命長，低功耗，無需，低功耗，無需預熱預熱等特點。等特點。 電導率電導率傳感器用于測量溶液的傳感器用于測量溶液的電導率及其變化，它不能辨別溶電導率及其變化，它不能辨別溶液中離子的種類，但是可以定性液中離子的種類，但是可以定性地反應溶液中總的離子濃度大小地反應溶液中總的離子濃度大小。使用時需將電極前段完全浸沒。使用時需將電極前段完全浸沒在被測溶液中。在被測溶液中。 電極使用前后需用蒸餾水清洗電極使

14、用前后需用蒸餾水清洗，濾紙吸干水分后使用。，濾紙吸干水分后使用。電導率傳感器使用前需要標定。電導率傳感器使用前需要標定。電導率傳感器電導率傳感器典型應用：典型應用：1.不同水樣的電導率比較不同水樣的電導率比較2.半透膜的性質半透膜的性質壓強傳感器用來測量氣體壓強傳感器用來測量氣體的絕對壓強，傳感器只能的絕對壓強，傳感器只能用于測量用于測量; ;無腐蝕性氣體無腐蝕性氣體，比如空氣，干燥氣體等，比如空氣，干燥氣體等。壓強傳感器壓強傳感器光強傳感器是一種感應光的強弱光強傳感器是一種感應光的強弱并進行顯示、處理的測量裝置，并進行顯示、處理的測量裝置，在使用過程中不需要再次校準或在使用過程中不需要再次校

15、準或標定。因為傳感器的感光原件處標定。因為傳感器的感光原件處于傳感器的前端，使用時要始終于傳感器的前端，使用時要始終保持傳感器的前端面正對被測光保持傳感器的前端面正對被測光源。源。光強傳感器光強傳感器3 13 23 43 33 520102010版教材實驗版教材實驗：二氧化碳和一氧化碳二氧化碳和一氧化碳 九年級九年級化學化學上冊（人教版）第六單元課題上冊（人教版）第六單元課題3 31 1、填補傳統實驗的空白、填補傳統實驗的空白四、四、DIS實驗的特點實驗的特點傳統改進方法的缺點傳統改進方法的缺點局限于玻璃儀器裝置的改進局限于玻璃儀器裝置的改進著重宏觀現象的講解，缺乏利用著重宏觀現象的講解，缺乏

16、利用定量定量數據探討實驗的創新數據探討實驗的創新難于解決新課程關注的下列問題難于解決新課程關注的下列問題問題問題1 1、蠟燭熄滅時，周圍的氧氣濃度是否為零？蠟燭熄滅時，周圍的氧氣濃度是否為零？問題問題2 2、如何證明蠟燭熄滅時周圍是否有氧氣？如何證明蠟燭熄滅時周圍是否有氧氣？問題問題3 3、每支蠟燭熄滅時，周圍的氧氣濃度是每支蠟燭熄滅時，周圍的氧氣濃度是 否一樣？否一樣？二氧化碳滅火實驗中的問題二氧化碳滅火實驗中的問題傳統實驗中，由于缺乏相關儀器而無法測量傳統實驗中，由于缺乏相關儀器而無法測量。 結果分析結果分析氧氣濃度氧氣濃度變化曲線變化曲線光強度光強度變化曲線變化曲線氧氣濃度曲線分析氧氣濃

17、度曲線分析 ABAB段：加入二氧化碳前，氧氣濃度為段：加入二氧化碳前，氧氣濃度為22.15%22.15%。ABCD B B點：開始倒入二氧化碳氣體點：開始倒入二氧化碳氣體ABCD氧氣濃度曲線分析氧氣濃度曲線分析 BCBC段：加入二氧化碳，氧氣濃度逐漸下降段：加入二氧化碳，氧氣濃度逐漸下降ABCD氧氣濃度曲線分析氧氣濃度曲線分析 C C點：蠟燭熄滅，氧氣濃度為點：蠟燭熄滅，氧氣濃度為13.48%13.48%，不為零。，不為零。ABCD氧氣濃度曲線分析氧氣濃度曲線分析CDCD段：實驗結束，空氣中的氧氣補充進來，氧氣濃度上升。段：實驗結束，空氣中的氧氣補充進來，氧氣濃度上升。ABCD氧氣濃度曲線分析

18、氧氣濃度曲線分析 ABAB段：蠟燭火焰閃爍不定，光亮度有微小波動段：蠟燭火焰閃爍不定，光亮度有微小波動光強度曲線分析光強度曲線分析ABCD B B點：開始加入二氧化碳，光強度開始下降點：開始加入二氧化碳，光強度開始下降光強度曲線分析光強度曲線分析ABCD BCBC段：蠟燭逐根熄滅，光強度逐漸下降段：蠟燭逐根熄滅，光強度逐漸下降ABCD光強度曲線分析光強度曲線分析 C C點：蠟燭完全熄滅，光強度達到最小值點：蠟燭完全熄滅，光強度達到最小值ABCD光強度曲線分析光強度曲線分析CDCD段：蠟燭全部熄滅，光亮度達到最低值，并基本不變段：蠟燭全部熄滅，光亮度達到最低值，并基本不變。ABCD光強度曲線分析

19、光強度曲線分析得出結論得出結論 蠟燭熄滅時，周圍的氧氣濃度不蠟燭熄滅時，周圍的氧氣濃度不 為零為零氧氣濃度可利用數字化實驗儀器氧氣濃度可利用數字化實驗儀器定定量量測量測量改變傳感器的擺放位置重復測量，改變傳感器的擺放位置重復測量，可以探究每根蠟燭熄滅時周圍氧氣可以探究每根蠟燭熄滅時周圍氧氣濃度是否相同。濃度是否相同。陸生植物的光合作用傳統實驗是往濃硫酸中加入膽礬晶體，一傳統實驗是往濃硫酸中加入膽礬晶體，一段時間后慢慢會由藍色逐漸變白，但實驗段時間后慢慢會由藍色逐漸變白，但實驗消耗的時間過長，教學中很難用作演示實消耗的時間過長，教學中很難用作演示實驗，另外，本實驗是對固體操作，用來說驗，另外，本

20、實驗是對固體操作，用來說明對氣體干燥還是不夠直觀。而且無法記明對氣體干燥還是不夠直觀。而且無法記錄實驗過程中的實驗數據，只能定性研究錄實驗過程中的實驗數據，只能定性研究傳統實驗數字化實驗2 2、實時實驗、實時實驗陸生植物的光合作用陸生植物的光合作用（CO2-t）傳統實驗需要饑餓處理時間，傳統實驗需要饑餓處理時間，再進行實驗，過程繁瑣，耗時再進行實驗，過程繁瑣，耗時較長，無法記錄實驗過程中的較長，無法記錄實驗過程中的實驗數據，只能定性研究實驗數據，只能定性研究傳統實驗數字化實驗3 3、捕捉瞬間變化的數據、捕捉瞬間變化的數據氧氣濃度氧氣濃度變化曲線變化曲線光強度光強度變化曲線變化曲線能夠檢測信號量

21、的微小變化和瞬間變化，使能夠檢測信號量的微小變化和瞬間變化，使實驗的研究范圍大大擴展并能實時顯示、實驗的研究范圍大大擴展并能實時顯示、存儲、傳輸、統計、擬合、分析實驗數據。存儲、傳輸、統計、擬合、分析實驗數據。呼出氣體與外界氣體的差別數據分析呼出氣體與外界氣體的差別數據分析三、數字化實驗與傳統實驗的關系及其特點三、數字化實驗與傳統實驗的關系及其特點4 4、大大提高課堂效率、大大提高課堂效率能夠在很短的時間內采集和處理大量的實驗數據，不僅能夠在很短的時間內采集和處理大量的實驗數據，不僅顯著提高了實驗效率，而且使實驗結果準確度和精確度顯著提高了實驗效率，而且使實驗結果準確度和精確度得到大幅度提升。得到大幅度提升。傳 統 數 字 化在測量生