贵州师范学院毕业论文（设计）
引言
中学数字化实验系统是由本身的系统软件、数据采集器、传感器组成，将
数字温度计、pH计、电导率计、分光光度计等整合为一体后将化学反应和现象的本质转化为可监测的信号，再以图表的形式呈现在计算机屏幕上，从而帮助人们更深入地研究化学现象和反应的本质和规律，具有先进性、便捷性、实时性、准确性、综合性以及直观性等显著特点。使用化学数字化实验系统可以使一部分常规的实验变得简单，同时能很大程度降低实验教学过程中的难度；数字化系统在对理论性课堂教学、学生自主研究性学习以及探究验证性学习等方面也都有很大的帮助。
中学化学数字化实验是社会进步的需要，是化学实验教学现代化的一种体现形式，它能更好地培养学生具有适应未来信息社会需要的创新能力、动手操作能力和思维想象能力，对此课题的研究还能客观地认识到传统的化学实验与现代的数字化实验之间的利弊问题。此外，随着科学技术的快速发展，许多国外的学校已经依托现代的数字化技术来实现一些对学生来说难度较高的实验教学，因此，不论是在提高国内的化学教育质量还是要大力发展中国的数字化实验教学，研究中学化学数字化实验这一课题已经成为大多数教育工作者的必要任务；再者，鉴于我省目前的中学化学教学质量仍处于一个相对落后，中学化学实验仪器和基本操作仍停留在十九世纪末二十世纪初的水平的现状，而今一门先进、高效的教育技术—中学化学数字化实验教学在全国各地迅速推广，为了使我省的中学化学教学的步伐跟上将先进的科学技术的引进教育教学及科学发展的节奏，对中学化学数字化实验的研究具有不可忽视的必要性。
作为一项先进的技术引入课堂教学中甚至在课堂教学中的广泛应用，必然是个长期的过程，需要研究和解决的问题还很多。本文将围绕中学化学数字化
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实验教学在中学化学教育教学中的几大优越性方面的内容进行论述： 1 中学化学数字化实验使许多定性实验转变为定量实验成为可能
在以往的传统实验在操作过程中，虽然能体会和观察到实验过程中出现的现象，但是那往往是学生的感性认识或者直接感知现象的存在；假如我们将数字化实验的传感器，数据采集器以及处理数据的计算机运用到实验当中，那么在实验过程中出现的各种参数变化就会以数据集表格和图像的形式呈现在我们的眼球里，并且还能通过计算机的分析和处理得出更加细致的实验数据[1]，如此一来，我们就能获取到实验过程中可能出现的某些超出人能感知的范围的细微变化的数据，因为人的感官和感知是有局限的，那么，下面笔者就如下实验案例来具体说明。
例如在研究化学反应的过程中能量的变化时，我们选取中和热的测定实验来进行具体分析：
中和热的测定实验（探究型课程） 传统实验 数字化实验 实 验 化学反应伴随着能量的变化，是化学反应的一大特征，酸与碱的中和反应，同样 目 的 是一类重要的化学反应。通过实验弄明白中和反应是吸热反应还是放热反应，培养学生探究能力。 实 验 原 理 药 品 实 验 强酸与强碱的实质是：酸与碱发生中和反应，生成1 mol/L水时，所放出的热量称为中和热。 1 mol/L盐酸、1 mol/L氢氧化钠溶液 量筒、烧杯、 温度计 计算机、数据传感器、温度计传感器 3
贵州师范学院毕业论文（设计） 器 材 实验操作及步骤 1、分别配置 1 mol/L盐酸、1 1、分别配置 1 mol/L盐酸、1 mol/L氢氧化mol/L氢氧化钠溶液各50mL。 2、分别取上述两种溶液各20mL，同时加入50mL的烧杯中，并先用手抚摸烧杯外壁再用温度计测量溶液的温度，观察其变化情况。 3、记录问的温度变化的数据。 4、实验分析及总结。 钠溶液各50mL。 2、将准备好的数据采集器与电脑连接，并将温度传感器与数据采集器连接并检查好接触，同时将温度传感器置于一50mL干净的烧杯中固定好，观察计算机屏幕，并设置数据采集为每秒采集10个数据，共采集1000个数据。及图像显示和校准好温度。 3、分别取上述两种溶液各20mL，同时加入50mL的烧杯中，并在计算机上点击开始采集数据。 4、数据及图像的保存。 实 验 数 据 学生主观感觉烧杯有热量产生 以表格及t-T图像形式 由上述实验可知，从传统实验中学生仅仅能通过感觉及主观认识认为烧杯外壁有热量产生，亦即是烧杯内实验有热量的放出，但是对于有多少热量产生及在反应一段时间后热量的变化情况等一无所知，又假如实验过程中放出的热量极小不足以使人能够在烧杯外壁感觉到，用温度计测量的变化也不明显，那么学生又如何去了解此实验是吸热反应还是放热反应，难道只能靠书本理论来检验这些问题吗，当然，对比一下此实验的数字化实验的效果：实验数据每秒采集10个温度数据，共采集1000个数据，并同步将采集的数据绘制成图像显示与计算机屏幕上，如图示：
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1009080706050403020105101520图1.1 中和热的测定数据图25t / s3035404550
此实验温度数据采集前温度为17.5摄氏度，开始反应后温度上升至22摄氏度，反应结束后温度不再改变。由此数字化实验结果可知传统的定性实验可通过数字化设备来像定量实验过渡，因为它能够直观地将实验过程中产生的客观实际的热量以温度变化的实际数据采集后并绘制成图像呈现在学生的眼前，并且学生能够从t-T图像上读出很多传统实验中不能够掌握的数据，例如反应前温度是多少，反应过程得一中又变化了多少，整个反应过程是吸热还是放热等问题均可以一一准确直接地解答，而不是通过主观臆测有多少，变化多少，靠书本理论去判断是吸热反应还是放热反应；因此，数字化实验使学生避开了走主观感觉及主观认识这条路线，而依靠数字化实验设备解决了传统实验过程中不能够定量的数据问题，不仅数据准确而且直观，同时更具有科学性。可想而知，中学化学数字化实验设备能使许多定性实验转变为定量实验成为可能。 2 中学化学数字化实验更加适合现代新课标下的探究性实验的开展
根据义务教育化学课程标准，主要对科学探究的内容和学习目标从四个方面提出具体要求；分别是对科学探究的理解、发展科学探究能力、学习基本的实验技能及完成基础的学生实验[2]。其中在增进对科学探究的理解中就提到学生要认识到科学探究可以通过实验、观察等多种手段获取事实和证据，认识到科学探究既需要观察和实验、又要进行推理和判断;那么，在进行实验及收集数据的过程中，传统的实验过程中难免会遇到这样或那样的难题，加之繁琐的步骤、
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