給你不一樣的研究性學(xué)習(xí)——基于DIS 數(shù)字實(shí)驗(yàn)的化學(xué)研究性學(xué)習(xí)

張志輝

（常州市朝陽中學(xué) 江蘇 常州 213004）

義務(wù)教育階段的研究性學(xué)習(xí)課程， 是實(shí)施素質(zhì)教育的重要模式與策略。 學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)型是研究性課程的背景； 學(xué)習(xí)生命的回歸是研究性學(xué)習(xí)課程的目標(biāo)取向；學(xué)習(xí)自由的追求是研究性學(xué)習(xí)課程的理想境界。

那什么是研究性學(xué)習(xí)？ 研究性學(xué)習(xí)是指在教學(xué)過程中以問題為載體，在教師指導(dǎo)下，創(chuàng)設(shè)一種類似科學(xué)研究的情景和途徑，讓學(xué)生通過親身實(shí)踐獲取直接經(jīng)驗(yàn)，養(yǎng)成科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度，掌握基本的科學(xué)方法，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。 它注重的是學(xué)生的興趣、知識(shí)、思維、技能、能力、態(tài)度、情感等全方位的發(fā)展，構(gòu)建一種積極、主動(dòng)探究的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)方式和開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

將DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)引入研究性學(xué)習(xí)， 不但激發(fā)學(xué)生的興趣，更重要的可以解決部分傳統(tǒng)方法中無法解決的問題，或者將問題的研究更深入，認(rèn)識(shí)更全面，感觸更深。

案例：探究二氧化碳對(duì)溫室效應(yīng)的影響

［問題的提出］

上教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)P40拓展視野： 二氧化碳與溫室效應(yīng)。 雖是放在拓展視野部分，但是作為一個(gè)合格現(xiàn)代公民，對(duì)二氧化碳對(duì)環(huán)境的影響必須要有清醒的認(rèn)識(shí)：二氧化碳增多，導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇，全球氣候變暖，所以我們應(yīng)該低碳。 那二氧化碳對(duì)溫室效應(yīng)的影響究竟如何，學(xué)生只是理論上的了解，沒有直觀的認(rèn)識(shí)。 所以低碳只是嘴上說說，沒有引起思想和行動(dòng)上的重視。 通過研究性學(xué)習(xí)課題的確立和研究，讓學(xué)生切實(shí)感受認(rèn)識(shí)到二氧化碳的溫室效應(yīng)，引起真正的重視。

［文獻(xiàn)研究］

在教師指導(dǎo)下，學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)和圖書館進(jìn)行資料查找，求證二氧化碳與溫室效應(yīng)的關(guān)系。 通過資料的收集和整理，得出的信息如下：

（1）空氣主要是N2、O2，以及少量稀有氣體、CO2、水蒸氣等組成，它們會(huì)不同程度地吸收太陽光輻射及地面長(zhǎng)波輻射而升溫，造成大氣溫室效應(yīng)。 大氣的各成分吸收熱量的能力不同，因而溫室效應(yīng)的強(qiáng)度與大氣各成分含量有關(guān)，大氣氣溫隨各成分含量的變化而變化。

（2）溫室效應(yīng)的研究大多討論CO2及其濃度對(duì)溫室效應(yīng)的影響。 國(guó)內(nèi)研究表明，在相同太陽光輻射及地面長(zhǎng)波輻射的條件下，空氣及其主要?dú)怏w的平均溫度從高到低的順序?yàn)椋篊O2>空氣>N2>O2，CO2對(duì)大氣的溫室效應(yīng)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)最大。

學(xué)生由此初步得出結(jié)論： 在空氣的組成氣體中，CO2是主要的溫室氣體， 其對(duì)大氣的溫室效應(yīng)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)最大。

［實(shí)驗(yàn)論證］

根據(jù)探究目標(biāo)： 探究二氧化碳對(duì)溫室效應(yīng)的影響，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生經(jīng)過討論，利用我校數(shù)字實(shí)驗(yàn)儀器，設(shè)計(jì)如下探究思路：控制其他條件，利用溫度傳感器測(cè)量含不同濃度二氧化碳?xì)怏w的空氣在室外太陽光照射下的溫度變化，比較得出大氣的溫室效應(yīng)與二氧化碳濃度的關(guān)系。

根據(jù)探究思路，學(xué)生進(jìn)行了探究，具體如下：

探究?jī)x器及試劑： 朗威DISLab6.0數(shù)據(jù)采集器、溫度傳感器、計(jì)算機(jī)、250mL錐形瓶、啟普發(fā)生器、水槽、導(dǎo)管、鹽酸、大理石

探究操作過程：

（1）校正溫度傳感器，將8根溫度傳感器分別置于同一溫度下裝有同一自來水的8個(gè)燒杯中，測(cè)量8者的靈敏度，當(dāng)測(cè)得的溫度讀數(shù)基本無偏差時(shí)，以保證本次探究的條件的平行性。

（2）取八個(gè)250mL的干燥的錐形瓶，分別向其中注入0mL、5mL、10mL、15mL、20mL、25mL、50mL、75mL的水，用塞子塞進(jìn)瓶口，利用排水法收集不同體積的二氧化碳，得到8瓶不同含不同濃度二氧化碳的空氣。

（3）將8個(gè)錐形瓶放在室外太陽光下，不相互遮擋（同一地點(diǎn)，相同太陽光強(qiáng)度），連接好裝置，如圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖

（4）打開DISLabV6.0實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)，點(diǎn)擊“通用軟件”，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別所接入的傳感器，并顯示當(dāng)前溫度值，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)軟件上方的“計(jì)算表格”圖標(biāo)，選擇“自動(dòng)記錄”欄內(nèi)間隔為10s，測(cè)30min鐘后停止采集。

（5）對(duì)測(cè)量結(jié)束后的數(shù)據(jù)用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理求溫度平均值如表1。

數(shù)據(jù)記錄：

表1 同太陽光照射下含不同濃度二氧化碳的空氣的平均溫度表

數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論：

通過上表我們可以發(fā)現(xiàn)： 二氧化碳的濃度越大，平均氣溫越高。 隨著二氧化碳含量的增加，氣溫不斷升高，溫室效應(yīng)增強(qiáng)。 所以二氧化碳的排放量增大是造成溫室效應(yīng)的重要原因。

隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展和引入，對(duì)我們的研究性學(xué)習(xí)也將是一個(gè)很大的推動(dòng)和促進(jìn)，它使我們的研究性學(xué)習(xí)不僅僅局限于表面和簡(jiǎn)單的了解，而是更加深入到現(xiàn)象背后的問題，更有助于學(xué)生知識(shí)的理解和運(yùn)用，能力的鍛煉和提高。 例如本實(shí)驗(yàn)將概念化的“溫室效應(yīng)”直觀化，讓學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，引起學(xué)生對(duì)環(huán)境問題的重視就是很好的一個(gè)嘗試。

［1］ 教育部. 全日制義務(wù)教育綜合實(shí)踐課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社2011.5

［2］ 江世忠，譚顯華，鄧峰等. 利用手持技術(shù)探究甲烷的溫室效應(yīng)［J］. 化學(xué)教育，2006，（12）

［3］ 錢揚(yáng)義，吳東燕，王琴. 利用手持技術(shù)探究影響大氣溫室效應(yīng)的因素［J］. 化學(xué)教學(xué)，2005，（5）