淺談數字化實驗技術在生物實驗教學中的應用

江楹華

摘要 聯系實際教學，闡述數字化實驗技術在高中生物實驗教學中的一些應用，分析數字化實驗的優勢和不足，為生物實驗教學提供幾點教學參考。

關鍵詞 數字化實驗 高中生物 實驗教學

中圖分類號Q-337

文獻標志碼B

生物學是以實驗為基礎的一門自然科學，實驗既是高中生物的重要內容，也是生物學教學的重要方式。在實驗教學中，利用數字化實驗技術能夠幫助教師和學生直觀、快速、準確地展示探究結果，從而提高實驗的有效性。筆者在利用數字化實驗技術開展實驗教學之后，總結了一些認識和思考。

1 數字化實驗技術的組成

數字化實驗是通過采用傳感器實驗設備，將實驗數據轉入電腦，進行實驗分析和探究的新型實驗形式，主要設備由“可控源+傳感器+數據采集器+計算機+處理軟件”組成。實驗中要測量的量，如壓強、溫度、pH等，通過傳感器轉換為電信號，并通過放大或縮小到合適的電壓，再通過采集器進行編碼為可被計算機利用的數字信號，最后通過計算機實驗軟件進行計算和總結，形成最后的實驗結果，并以數字表格圖表、曲線等方式展現。

2 適用于數字化實驗的高中生物實驗

根據實驗內容的性質，將高中生物學實驗分為觀察類實驗、探究性實驗、驗證性實驗、調查類實驗、模擬實驗等。考綱要求的人教版高中生物必修教材實驗一共有26個，表1所列為適合利用數字化實驗技術來完成的實驗。

通過表1，可以看出適合使用數字化實驗技術的6個實驗都是探究性實驗。表2列出了這6個實驗中數字化實驗操作與傳統實驗操作相比有哪些優勢和不足。

3 數字化實驗在高中生物實驗教學中應用的教學建議

（1）教師應該根據學生的學習情況、實驗的教學內容，合理地選擇是否采用數字化實驗。在高中的實驗中可利用數字化實驗技術開展的實驗并不多，數字化實驗并不能完全替代傳統實驗，而是對傳統實驗的補充和優化。實際教學中，教師可根據實驗內容、知識點的常見命題方向和類型等情況來確定是否需要利用數字化實驗技術來開展實驗教學。

（2）在利用數字化實驗技術開展實驗時，教師要充分應用數字化實驗系統的超強數據信息化處理功能，使實驗由定性上升到定量分析，提高實驗結果的精確度和可信度;要充分利用設備中展示的圖表或者曲線，進行實驗結果的分析，必要時用針對性的題目進行拓展理解，突破教學難點，優化教學過程。對于數字化實驗技術所弱化的一些實驗現象，教師可通過視頻或者動畫的方式展示，加深學生印象。

（3）在學生實驗時，教師可以嘗試分組同時開展數字化實驗和傳統實驗，學生共享實驗結果。例如，在開展“探究酵母菌的呼吸方式”時，教師可將學生分組開展數字化實驗和傳統實驗。實驗結果交流后，學生既可以感受到數字化實驗的快速、高效，也可直觀地目睹實驗現象，同時強化了關于酒精和二氧化碳的檢測方法等知識點。

（4）在實際教學中，教師應該以傳統實驗為載體，以具體的生活現象創設情境，讓學生主動發現問題、研究問題，利用數字化實驗進行探究，進而解決問題，培養學生獲取和探究知識的能力。例如，在開展“環境因素對光合作用強度的影響”時，由于受課時和實驗內容等方面的限制，在實際教學中無法在一節課中完成溫度、光照強度、光質、二氧化碳濃度等環境因素對光合作用強度的影響。教學中，教師可結合蔬菜大棚為提高產量而采取的一些措施，啟發學生利用數字化實驗進行探究。

（5）教師要想法設計出滿足教學需求的數字化實驗和傳統實驗的教學案例或者互補案例，將教學資源合理利用做到最優化。

參考文獻：

[1]黃瑋.利用數字化實驗技術進行中學生物實驗教學[J].中國教育技術裝備，2005，（11）：35-38.

[2]張風.基于傳感器技術的數字化實驗在高中生物實驗教學的應用研究[D].呼和浩特：內蒙古師范大學，2016.