1、DIS在初中化學(xué)中應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)(下簡(jiǎn)稱新課標(biāo))明確指出：“義務(wù)教育階段的化學(xué)教育，要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學(xué)的基本觀念；引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力；引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的相互關(guān)系，理解科學(xué)的本質(zhì)，掌握學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)?！毙抡n標(biāo)將科學(xué)探究置于各內(nèi)容主題之首，同時(shí)滲透在各主題內(nèi)容之中，體現(xiàn)了“科學(xué)探究是一種重要而有效的學(xué)習(xí)方式，是義務(wù)教育階段化學(xué)課程的重要內(nèi)容”的課程設(shè)計(jì)思路，也突出體現(xiàn)“讓學(xué)生更多的機(jī)會(huì)主動(dòng)地體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，在知識(shí)的形成、相互聯(lián)系和應(yīng)用過(guò)程中養(yǎng)

2、成科學(xué)的態(tài)度，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，在做科學(xué)的探究實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”的基本理念。1但遺憾的是在中學(xué)教學(xué)當(dāng)中，往往把實(shí)驗(yàn)當(dāng)成操作，只強(qiáng)調(diào)操作的技能，我們所謂的探究實(shí)驗(yàn)其實(shí)只是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，看似熱鬧，實(shí)則對(duì)學(xué)生探究能力的培養(yǎng)無(wú)甚大用。究其原因，很大一部分原因受到傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)條件的約束，有心無(wú)力。科學(xué)實(shí)驗(yàn)是與技術(shù)的進(jìn)步密切相關(guān)的。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，各種先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝備、設(shè)施越來(lái)越多的在化學(xué)實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)中得到應(yīng)用，這是化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展的必然趨勢(shì)。技術(shù)的進(jìn)步使我們能夠看得更遠(yuǎn)、更細(xì)，測(cè)得更準(zhǔn)、更快，極大地拓寬了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的范疇，提高了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的可信度。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，采用模擬實(shí)驗(yàn)，可以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效

3、果；引入數(shù)字化傳感器技術(shù)，可以革新中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，拓展實(shí)驗(yàn)方法，節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)名稱：DIS探究高低蠟燭變化和螺旋狀銅絲照在蠟燭火焰上變化實(shí)驗(yàn)器材：蠟燭（普通、高低）、銅絲圈、大喜來(lái)塑料桶、鐵架臺(tái)、DIS數(shù)字實(shí)驗(yàn)儀器（溫度傳感器，數(shù)據(jù)采集器）、計(jì)算機(jī)等實(shí)驗(yàn)裝置：如圖1、圖2實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)思路教學(xué)重點(diǎn)：1、燃燒的定義；2、燃燒的條件；3、滅火的原理教學(xué)難點(diǎn)：1、燃燒條件的探究；2、滅火的原理實(shí)驗(yàn)對(duì)達(dá)成教學(xué)目標(biāo)所起的作用：蒙臺(tái)梭利曾說(shuō)：“我聽(tīng)了我會(huì)忘記，我看了我會(huì)記住，我做了我會(huì)理解。”通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生更清楚認(rèn)識(shí)知識(shí)，理解知識(shí)。教學(xué)策略：實(shí)驗(yàn)探究，問(wèn)題教學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)類型：演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)

4、均可（視學(xué)校DIS配備而定）實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程通過(guò)學(xué)習(xí)我們知道物體要燃燒，需同時(shí)具備三個(gè)條件：可燃物、與空氣接觸、達(dá)到可燃物著火點(diǎn)。而要滅火，只要去其一即可。下面我們來(lái)看實(shí)驗(yàn)1：如圖3、圖4所示，高低蠟燭分別置于燒杯和倒扣的燒杯中，點(diǎn)燃蠟燭后，你會(huì)看到什么現(xiàn)象？為什么？這對(duì)你有什么啟發(fā)？實(shí)驗(yàn)2：將一根銅絲繞成線圈，罩在蠟燭火焰上（如圖5），你將看到什么現(xiàn)象？如果將銅圈加熱后罩在蠟燭火焰上，你又將看到什么現(xiàn)象？請(qǐng)你分析產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因。對(duì)于實(shí)驗(yàn)1：圖3所示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和理由學(xué)生較容易回答：蠟燭自下而上依次熄滅，說(shuō)明二氧化碳密度比空氣大、不可燃不助燃等性質(zhì)，啟發(fā)是二氧化碳可用于滅火；圖4所示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生

5、的回答眾說(shuō)紛紜，理由和啟發(fā)的回答則有相當(dāng)困難。對(duì)于實(shí)驗(yàn)2：學(xué)生對(duì)現(xiàn)象猜測(cè)也是眾說(shuō)紛紜，原因的回答也是有相當(dāng)困難。通過(guò)實(shí)驗(yàn)的演示，學(xué)生對(duì)現(xiàn)象滴定認(rèn)識(shí)明確統(tǒng)一：圖4所示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：蠟燭從上而下依次熄滅；實(shí)驗(yàn)2的現(xiàn)象：銅絲不加熱，蠟燭熄滅；銅絲加熱，蠟燭不熄滅。產(chǎn)生現(xiàn)象的原因分析：學(xué)生說(shuō)不上來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生從熱空氣和從金屬的導(dǎo)熱性及溫度的角度進(jìn)行分析，最終得出結(jié)論。圖4所示實(shí)驗(yàn)：蠟燭都熄滅是因?yàn)闊瓋?nèi)氧氣被消耗完了；上面的蠟燭先滅是因?yàn)槎趸紲囟雀撸蛏蠑U(kuò)散，聚在頂部；啟發(fā)是發(fā)生火災(zāi)時(shí)因沿墻壁迅速爬出門外。實(shí)驗(yàn)2：蠟燭熄滅是因?yàn)殂~絲具有良好的導(dǎo)熱性，將熱量迅速散失，使溫度降低到著火點(diǎn)以下。然而，學(xué)生卻很

6、難理解。存在問(wèn)題：（1）燒杯內(nèi)的氧氣都消耗完了嗎？怎么證明？（2）二氧化碳二氧化碳溫度高，向上擴(kuò)散，聚在頂部如何證明？（3）銅絲具有良好的導(dǎo)熱性，將熱量迅速散失，使溫度降低到著火點(diǎn)以下如何證明？學(xué)生對(duì)變化沒(méi)有直觀的認(rèn)識(shí)，沒(méi)有具體的數(shù)據(jù)，只靠說(shuō)說(shuō)很明顯不足以使每隔學(xué)生記住和理解問(wèn)題的解決：對(duì)于這些問(wèn)題特別是（1）（3）問(wèn)題，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無(wú)法解決，現(xiàn)借助DIS數(shù)字實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，問(wèn)題可以得到很好的解決。實(shí)驗(yàn)步驟：一、圖4所示實(shí)驗(yàn)：1、實(shí)驗(yàn)步驟：（1）進(jìn)行按圖1所示裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)如圖6，滴有氫氧化鈣溶液和酚酞試劑的濕潤(rùn)的濾紙條附著在塑料桶內(nèi)壁上，插入氧氣傳感器，打開(kāi)數(shù)字實(shí)驗(yàn)操作界面。（2）點(diǎn)燃高低蠟燭

7、后罩上塑料桶的同時(shí)，采集桶內(nèi)氧氣的數(shù)據(jù)，同時(shí)觀察濾紙條的顏色變化。2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：（1）蠟燭從上到下一次熄滅如圖7，濾紙條的紅色從上到下逐漸褪去如圖8，CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O，從而說(shuō)明二氧化碳二氧化碳溫度高，向上擴(kuò)散，聚在頂部。圖6 實(shí)驗(yàn)裝置 圖7蠟燭火焰變化圖8濾紙條的紅色從上到下逐漸褪去（2）桶內(nèi)氧氣含量的初始和最終數(shù)值如圖9和圖10所示，說(shuō)明桶內(nèi)氧氣并沒(méi)有完全消耗，由此可以說(shuō)明只要當(dāng)氧氣降到一定濃度后有些可燃物就不可能燃燒了。圖9初始氧氣含量 圖10最終氧氣含量二、實(shí)驗(yàn)2：1、實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按照裝置圖2連接好裝置；（2）點(diǎn)燃蠟燭后通過(guò)溫度傳感器測(cè)定內(nèi)焰溫度；（3

8、）待溫度穩(wěn)定后，設(shè)定每隔0.2S采集一次溫度，緩慢壓下銅絲的同時(shí)開(kāi)始采集如表2；（4）銅絲加熱后重復(fù)操作（3），如表32、分析數(shù)據(jù)。表2 銅絲未加熱溫度的變化t/s2.8 328 5.8 323 8.8 312 11.8 290 14.8 271 17.8 255 0.0 331 3.0 327 6.0 323 9.0 311 12.0 289 15.0 270 18.0 254 0.2 331 3.2 327 6.2 323 9.2 310 12.2 287 15.2 269 18.2 253 0.4 331 3.4 326 6.4 323 9.4 308 12.4 286 15.4 268

9、 18.4 251 0.6 331 3.6 325 6.6 322 9.6 307 12.6 284 15.6 267 18.6 248 0.8 331 3.8 325 6.8 322 9.8 305 12.8 283 15.8 266 18.8 246 1.0 331 4.0 324 7.0 321 10.0 304 13.0 282 16.0 265 19.0 242 1.2 331 4.2 324 7.2 321 10.2 303 13.2 280 16.2 264 19.2 239 1.4 330 4.4 323 7.4 320 10.4 301 13.4 279 16.4 262 1

10、9.4 235 1.6 330 4.6 323 7.6 319 10.6 300 13.6 278 16.6 262 19.6 232 1.8 330 4.8 323 7.8 318 10.8 298 13.8 276 16.8 261 19.8 228 2.0 330 5.0 323 8.0 317 11.0 296 14.0 275 17.0 260 2.2 329 5.2 323 8.2 316 11.2 295 14.2 275 17.2 258 2.4 328 5.4 323 8.4 315 11.4 293 14.4 273 17.4 258 2.6 328 5.6 323 8.6

11、 314 11.6 291 14.6 272 17.6 257 表3 銅絲加熱后溫度變化次數(shù)T/t/s次數(shù)T/t/s次數(shù)T/t/s次數(shù)T/t/s14650.20 124492.40 234364.60 344266.80 24640.40 134482.60 244354.80 354257.00 34620.60 144482.80 254345.00 364257.20 44610.80 154473.00 264345.20 374247.40 54601.00 164463.20 274335.40 384227.60 64581.20 174433.40 284325.60 3942

12、17.80 74571.40 184423.60 294315.80 404208.00 84561.60 194423.80 304306.00 414178.20 94531.80 204414.00 314306.20 424138.40 104512.00 214394.20 324276.40 434108.60 114502.20 224364.40 334246.60 444078.80 通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們清楚看到溫度的變化，說(shuō)明冷的銅絲具有良好的導(dǎo)熱性，將熱量迅速散失，使溫度降低到著火點(diǎn)以下。提供資料：外焰溫度最高 一般在500度左右； 內(nèi)焰溫度居中 一般在300350度； 焰心溫度最低 一般在250300度 ；蠟燭不同，溫度也有所不同，但大體都在上述范圍內(nèi)。延伸：在一些實(shí)驗(yàn)中銅絲的作用用于防爆，CPU散熱器等都用的銅片，原理也是如此：銅絲在氣體回吸的時(shí)候能快速吸收燃燒熱量，使熱量無(wú)法繼續(xù)傳遞到后邊的氣體，達(dá)不到氣體著火點(diǎn)，也