一、体现实验的全过程

    在传统的实验操作过程中，我们虽然能看到实验过程出现的现象，但是我们没法观察出现象的每一个细小环节。使用 PASCO 传感技术，可以采集到实验整个过程的完整数据，通过数据的分析，可以感受到实验全程的变化，从而可以得出更加准确、科学的结论。如在《外界条件对化学反应速率的影响》实验中，分别用块状的大理石和粉状的大理石与同浓度的盐酸溶液反应时，学生可以从产生的气体的速度观察到反应的快慢情况，而同时使用 绝对压力传感器 来做时，学生不但可以观察到上述现象，还能通过数据分析得出，随时间的推移，二者反应的速率并不是稳定不变，既不是持续增大，也不是持续减小，而是有时增大有时减小，这就是反应全过程的真实情况，仅仅通过传统定性实验是不可能观察到这样的现象的。

二、留给老师和学生足够的思考空间，真正达到探究的目的

    将传统实验和 PASCO 传感技术相结合做出的实验结果，往往和只通过传统实验得出的结果有不一致之处，这就需要我们运用掌握的知识进行全面的分析，是实验操作上有不当之处，还是实验与理论的差距？在实验过程中，哪些因素会导致结果与预期的不一样？等等。如上述速率实验中，为什么得到的数据会反映出速率时而增大时而减小呢？让学生展开讨论，老师做好引导，最后再综合归纳，原来在这个反应过程中，并不止是一个外界条件发生了变化，反应过程要放热，会使反应体系温度升高，从而会使反应速率加快；同时，反应物盐酸的浓度会逐渐减小，从而会使反应速率减小；还有固体颗粒物的大小也在不断地发生变化，这些因素都从不同程度上影响着反应速率，因此要看它们对速率影响的综合结果。如果能把一个实验处理到了这种程度，我觉得学生就真正掌握了知识，并且具备了综合运用知识的技能，当然通过讨论、分析、交流，也极大地培养了学生的表达、沟通、实践等能力，从而更好地体现新课标的理念，落实新课标的目标。

三、成为突破教学难点的好帮手

    一些难理解的科学概念和原理，通过传统实验还不足以让学生容易理解，借助于 PASCO 传感技术的直观演示和准确的数据分析，将变得容易认知，可达到快速突破教学难点的目的。

    弱电解质的不完全电离是区别于强电解质的一个重要特征，也是教学中的一个难点。对于弱电解质的电离度，教材中只是纸上谈兵，而对于影响电离度的因素，也缺少直观的实验验证。我利用 PASCO 技术，设计了一个实验，通过 PH 传感器 监测不同浓度乙酸溶液的 PH 值变化，再利用数据采集器收集数据加上 Excel 进行数据处理，方便地计算出不同浓度乙酸的电离度。由实验得出结论，能帮助学生更好地理解和掌握浓度对于弱电解质电离度的影响。从实验的数据可以直观看出，随着浓度减小（稀释过程），弱电解质的电离度相应地增大，也就是说，溶液浓度越小，越有利于弱电解质电离。

四、为开展有效的研究性学习提供了技术保障

    研究性学习作为新课标的一项重要的学习内容，其实是培养学生一种科学探究的方法和意识，体会科学家研究未知领域的过程，增强热爱钻研的精神。研究性学习没有固定的教材内容和模式，这样给师生提供了更广阔的思维空间。但是，传统的实验手段对于研究性学习来说，是一种挑战，很多情况下，即使确定了一个研究性课题，但是现有的实验条件不可能完成，这时较先进的 PASCO 传感技术就大显身手了。如学生在学习酸碱中和滴定的过程中，有些学生产生了其他相关的一些联想和疑问：下面的三种情况是不是都能利用“酸碱指示剂指示溶液 PH 的变化从而确定终点”的实验方法来测定电解质的浓度呢？（ 1 ）强碱滴定强酸（ 2 ）强碱滴定弱酸（ 3 ）强碱滴定强酸和弱酸的混合液。于是同学们开始查阅相关资料，明白了课本上的实验方法进行后两个实验将会导致较大的误差，那可以用什么方法较为准确的测定浓度呢？同学怀着浓厚的兴趣以及在老师的适当引导下，通过查阅资料和思考讨论，在自己的努力下找到了方法。这种方法就是他们从未接触过的电导滴定法。这时我引导学生课后自学电导率的相关知识，到实验室设计实验，利用电导率传感器并连接数据采集器进行采集反应过程的电导率变化，数据利用相关软件进行处理，就能得出较准确的实验结论了。

五、需要讨论的几个问题

我们在使用这项技术的过程中，也发现了较多的不足或难以兼顾的一些问题和矛盾，归纳起来有以下几点：

1 、数字化实验如何与传统实验统筹安排才合理 。数字化实验关注的比较多的是从具体实验数据分析归纳实验结论，侧重于实验过程中的探究过程和思维能力的培养，而传统实验往往只是对结果作定性分析，侧重于实验过程的具体操作、常用仪器的使用规范和用途、实验现象的细致观察以及从现象分析结论，应该说各有优势。如果能把数字化实验和传统实验有机的结合在一起，将是最理想的教学状态。但是，很多情况下，由于实验技术和教学时间的限制，这二者不能兼顾。在实际教学过程中，如何统筹安排，合理地解决这个矛盾，是我们在教学中存在的一个困惑。目前我们的做法是，将数字化实验技术较多的应用于第二课堂和学生的研究性学习，以培养学生的探究思维和激发学习兴趣为主，而课本的大部分实验还是采用传统的方式和手段进行教学。

2 、数字化实验对学生的思维帮助究竟有多大 。毋庸冗言，数字化实验技术对转变学生的学习方式、提高实践能力、培养创新精神等方面是值得肯定的。不过，处在基础教育阶段的中学生，其思维方式多数比较肤浅，对事物的认识多数以感性为主，而很少进行深层次的理性分析，看待问题的角度和深度都很不够。如果要想改变这一事实，相当于要对学生进行一次彻底的洗脑，这需要花费相当长的时间引导，而我们学科的教学时间是有限的，这时时间不够的矛盾就会接踵而来。另一方面，教材中的传统实验作为一种手段，最终目的是要学生通过实验形成知识和能力，所以教材中的实验是教材完整体系的一个有机组成部分，如果我们应用数字化实验技术做传统实验，会不会使得学生的系统思维脱节？如何科学地解决这个问题？这都是我们在教学过程中需要慎行的。

3 、实验过程中间接数据的理解和处理问题 。在数字化实验过程中得到的数据往往是间接数据，而并不是得出实验结论的直接数据，因此需要考虑以下几个实际问题：（ 1 ）在实验之前，教师也许要花大量的时间给学生讲解实验原理，或学生通过查资料、自学等形式搞懂实验原理以及实验过程中需要测量的数据，这样会给教学的组织带来比较大的难度；（ 2 ）由于数字化设备引入的数据，最终是需要通过分析才能产生解释和结论，这就要求学生有较强的数字处理能力，如何教会学生进行数据的取舍，如何进行数据的校正，如何进行数据的计算等等都是我们面临的重大挑战，需要教师和学生的共同努力学习来克服。

4 、经费的投入问题 。数字化实验技术如果作为演示实验来开展，其效果远没有传统实验好。只有当所有的学生都参与实验的探究过程中，才能真正转变学生的学习方式，激发学习兴趣，从而达到培养创新思维、增强实践能力的目的。因此，学校需要配备完整的数字化实验室，这就涉及到经费的投入问题。一套完整的数字化实验设备，至少也要几十万到一百万的资金投入，这对于学校来说是一笔非常庞大的数目，不是任何一所学校都能负担得起，尤其对于农村中学更是如此。所以普及数字化实验还有相当长的路要走。

    总之，作为一项先进的技术引入课堂教学中乃至在课堂教学中的广泛应用，这必然是个长期的过程。现阶段，作为对传统实验的有效补充和引领的探究性实验更需要新技术引入带来方法上的更新和转变。

附：