淺談數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

江楹華

摘要 聯(lián)系實(shí)際教學(xué)，闡述數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一些應(yīng)用，分析數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)和不足，為生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供幾點(diǎn)教學(xué)參考。

關(guān)鍵詞 數(shù)字化實(shí)驗(yàn) 高中生物 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)Q-337

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

生物學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)既是高中生物的重要內(nèi)容，也是生物學(xué)教學(xué)的重要方式。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)能夠幫助教師和學(xué)生直觀、快速、準(zhǔn)確地展示探究結(jié)果，從而提高實(shí)驗(yàn)的有效性。筆者在利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)之后，總結(jié)了一些認(rèn)識(shí)和思考。

1 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)的組成

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是通過(guò)采用傳感器實(shí)驗(yàn)設(shè)備，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入電腦，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析和探究的新型實(shí)驗(yàn)形式，主要設(shè)備由“可控源+傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計(jì)算機(jī)+處理軟件”組成。實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量的量，如壓強(qiáng)、溫度、pH等，通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并通過(guò)放大或縮小到合適的電壓，再通過(guò)采集器進(jìn)行編碼為可被計(jì)算機(jī)利用的數(shù)字信號(hào)，最后通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行計(jì)算和總結(jié)，形成最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并以數(shù)字表格圖表、曲線等方式展現(xiàn)。

2 適用于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的高中生物實(shí)驗(yàn)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的性質(zhì)，將高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)分為觀察類實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、調(diào)查類實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)等?？季V要求的人教版高中生物必修教材實(shí)驗(yàn)一共有26個(gè)，表1所列為適合利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)來(lái)完成的實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)表1，可以看出適合使用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)的6個(gè)實(shí)驗(yàn)都是探究性實(shí)驗(yàn)。表2列出了這6個(gè)實(shí)驗(yàn)中數(shù)字化實(shí)驗(yàn)操作與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作相比有哪些優(yōu)勢(shì)和不足。

3 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的教學(xué)建議

（1）教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，合理地選擇是否采用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)。在高中的實(shí)驗(yàn)中可利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)并不多，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)并不能完全替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，而是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充和優(yōu)化。實(shí)際教學(xué)中，教師可根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、知識(shí)點(diǎn)的常見(jiàn)命題方向和類型等情況來(lái)確定是否需要利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)來(lái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（2）在利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要充分應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的超強(qiáng)數(shù)據(jù)信息化處理功能，使實(shí)驗(yàn)由定性上升到定量分析，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度和可信度;要充分利用設(shè)備中展示的圖表或者曲線，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，必要時(shí)用針對(duì)性的題目進(jìn)行拓展理解，突破教學(xué)難點(diǎn)，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程。對(duì)于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)所弱化的一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，教師可通過(guò)視頻或者動(dòng)畫的方式展示，加深學(xué)生印象。

（3）在學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以嘗試分組同時(shí)開(kāi)展數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生共享實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如，在開(kāi)展“探究酵母菌的呼吸方式”時(shí)，教師可將學(xué)生分組開(kāi)展數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果交流后，學(xué)生既可以感受到數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的快速、高效，也可直觀地目睹實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同時(shí)強(qiáng)化了關(guān)于酒精和二氧化碳的檢測(cè)方法等知識(shí)點(diǎn)。

（4）在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)該以傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)為載體，以具體的生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題，利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，進(jìn)而解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生獲取和探究知識(shí)的能力。例如，在開(kāi)展“環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”時(shí)，由于受課時(shí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等方面的限制，在實(shí)際教學(xué)中無(wú)法在一節(jié)課中完成溫度、光照強(qiáng)度、光質(zhì)、二氧化碳濃度等環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。教學(xué)中，教師可結(jié)合蔬菜大棚為提高產(chǎn)量而采取的一些措施，啟發(fā)學(xué)生利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

（5）教師要想法設(shè)計(jì)出滿足教學(xué)需求的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)案例或者互補(bǔ)案例，將教學(xué)資源合理利用做到最優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張風(fēng).基于傳感器技術(shù)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2016.