數字化微型實驗在高中生物學實驗教學中的應用解析

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摘 ?要：高中生物學實驗有助于增加高中生對生物學知識的理解。采用先進的數字化微型實驗方法開展高中生物學實驗教學，可以提高教學效果，增加高中生對實驗的直觀感受，提高高中生的生物核心素養，培養高中生嚴謹的科研態度。

關鍵詞：數字化微型實驗;高中生物;實驗教學

生物學是在實驗的基礎上建立并發展起來的一門學科，其很多理論均來自于對實驗現象的分析與總結，所以生物學實驗在整個生物教學中占有舉足輕重的地位。高中生物學實驗數目增多，有些實驗耗時比較長，并且涉及到一些腐蝕性溶液的使用，為了解決這一問題，將數字化微型實驗應用于高中生物學實驗教學，提高生物學實驗的安全性，節省實驗的時間，使復雜的實驗簡單化，提高實驗的效率。

一、數字化微型實驗及其在高中生物學實驗教學中的意義

數字化微型實驗就是結合了數字化實驗和微型化實驗的優勢，一方面使用盡可能少的實驗試劑和實驗儀器，減少腐蝕性試劑或有毒試劑對環境的污染，提高實驗的可行性，另一方面應用傳感器進行數據的收集，并利用強大的計算機運算能力對數據進行分析，從而達到在很短的實驗時間內得到直觀的實驗結果，提高了實驗的效率和準確性。

（一）有助于提高高中生物實驗的開出率

高中生物實驗內容相對復雜，需要用到各種各樣的試劑，其中不乏一些具有腐蝕性的液體或固體，往常生物教師出于對學生的安全考慮，盡量避免開設這樣的實驗，而且還有些生物實驗可能要花費比較長的時間，高中生時間寶貴，沒有那么多空閑時間能花費在生物課堂，這樣一類實驗也被過濾掉了，還有一些生物實驗可能結果并不容易觀察到，為了保證生物實驗結果的可描述性，生物教師也不會把此類實驗作為必需的教學內容。所以，綜合以上因素考慮，高中生物實驗中很多實驗都不具備開設條件，導致生物實驗的開出率很低。但是如果使用了數字化微型實驗，這些問題就迎刃而解了，可以使生物教師有更大的選擇空間，在一定程度上保證了生物實驗的開出率。

（二）有助于提高高中生對生物學習的興趣

高中生對神奇的大自然和生命的產生本身就充滿了好奇之心，而生物學就是解答這些問題的學科，只不過由于生物實驗教學的缺陷，導致高中生每天都是接觸抽象的生物學理論，使得他們的興趣被一點一點地被磨滅。但是數字化微型實驗可以增加生物實驗的種類，為高中生帶來了更多有意思的生物學現象，有助于重新燃起他們對生物學習的興趣。

二、數字化微型實驗在高中生物學實驗教學中的應用

（一）縮短生物實驗的時間

高中教學的課堂都是45min一節，要保證在一節課的時間內完成生物學實驗，就需要對復雜的實驗操作進行壓縮。比如，在“探究細胞大小和物質運輸的關系”實驗中，要計算強腐蝕性液體NaOH的使用量，并要準確地量取，高中生對強腐蝕性液體操作不熟練，非常消耗時間。但是可以用NaCl溶液代替NaOH溶液，解決腐蝕性的問題，另一方面用帶有電導率傳感器的電極來收集數據，可以大大提高實驗數據的收集效率，簡化了實驗操作，加快了實驗速度，縮短了實驗的耗時。

（二）提高生物實驗現象的可視性

高中生雖然具有一定的想象能力，但在生物學領域中很多東西都是看不見摸不著的，生物學實驗對想象能力的要求不同于日常生活的想象力，所以對于高中生物學實驗還是需要盡可能地將實驗結果以直觀的形式展示給高中生，提高他們的生物核心素養。比如，在“酵母菌細胞呼吸方式”的探究實驗中，呼吸方式是非常抽象的，看不見的，如何探究呢？通過CO2的產生量來進行測定，但是CO2產生耗時長且產生量不易衡量，給實驗的開設帶來了困擾。使用數字化微型實驗通過CO2傳感器的使用，既可以很靈敏地監測一段時間內CO2的產生量，也可以讓高中生通過計算機模擬出的圖像直接看到CO2產出的動態變化，這比單純的定性實驗——石灰水變渾濁更具有說服力。

（三）提高生物實驗的精準性

在實驗現象分析的基礎上得出正確結論的前提是實驗結果的準確性，高中生在現有條件下開展的生物實驗都是大致范圍內的實驗，實驗的精準度不夠，這不利于高中生嚴謹科研態度的培養，所以有必要提高生物實驗的精準性。比如，在“維持生物體pH穩定性的機制”探究實驗中，原有實驗是用pH試紙來測量的，pH試紙測定pH是通過人眼比對，并且pH試紙的變化范圍比較寬泛，導致pH值判讀的不精準性。數字化微型實驗中通過pH傳感器可以記錄下細微的pH變化，既提高了pH讀書的準確性，也減少了pH試紙的使用，節省了實驗原材料，并且使用pH傳感器可以進行連續的測量，實現動態監控的目的，使得實驗結果更加準確、可靠。

三、結束語

數字化微型實驗是一種新的實驗方式，將其應用于高中生物學實驗教學中，可以改變高中生物學實驗教學的現狀，使生物學實驗更加高效、節省和綠色環保。所以高中生物學教師要注意分析現有的高中生物學實驗，對能夠結合數字化微型實驗的教學內容進行適當的更改，提高生物學實驗的開出率和準確率。

參考文獻：

[1] 湯向榮.數字化微型實驗在高中生物學實驗教學中的應用[J].生物學教學， 2019，（3）.

[2] 趙琦.運用數字化微型實驗培育創新意識[J].教育與裝備研究，2019，（2）.

[3] 韋政尚.基于高中生物實驗教學的實踐分析[J].讀與寫，2019，（22）.