高中生物數(shù)字化實驗淺探

黃珍 趙亮

[摘 要]隨著科技的進步，數(shù)字化實驗逐步進入高中生物教師的視野，如何更好地利用該技術(shù)來加強生物實驗教學，成為一個重要的課題?；诖?，闡述了數(shù)字化實驗的設(shè)備，分析了在實驗教學過程中數(shù)字化實驗的優(yōu)缺點，以便于更好地將數(shù)字化實驗應(yīng)用于高中生物教學中。

[關(guān)鍵詞]高中生物 數(shù)字化實驗 設(shè)備 優(yōu)勢 不足

通過數(shù)字化實驗?zāi)軌蚋鼮榭焖贉蚀_地獲取數(shù)字、圖表等直觀數(shù)據(jù)，反映實驗結(jié)果，定量地進行實驗探究。數(shù)字化實驗作為現(xiàn)代教學手段，為傳統(tǒng)實驗教學模式做了提高和補充。

一、數(shù)字化實驗的設(shè)備

1.顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)。顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)室由數(shù)碼顯微鏡和計算機軟件兩部分構(gòu)成，數(shù)碼顯微鏡可以將在顯微鏡下觀察到的圖片在電腦屏幕上進行展示，還可以通過計算機軟件監(jiān)控學生顯微鏡視野中的圖像，及時發(fā)現(xiàn)問題并給予指導。[1]

2.數(shù)字切片系統(tǒng)?，F(xiàn)階段生物實驗所用的數(shù)字切片系統(tǒng)是在顯微鏡上裝配一個高分辨率的相機進行拍照，將高倍放大的玻璃切片圖像進行局部的多次的拍照，并將最后生成的多張圖片利用計算機的軟件功能組合成整張的切片圖像，這樣就完成了數(shù)字切片的制作。數(shù)字切片可以在計算機上模擬顯微鏡觀察學習優(yōu)質(zhì)切片，供學生隨時觀察，同時利用計算機快速讀取切片的各類數(shù)據(jù)，便于學生進行分析比較。[2]

3.傳感器。傳感器是數(shù)字化實驗的必備設(shè)備，傳感器根據(jù)敏感元件可以分為：物理類，如電流傳感器、壓力傳感器;化學類，如氧氣傳感器、pH傳感器;生物類，如呼吸率傳感器、心電圖傳感器。傳感器具有快速、簡便、直觀、量化、自動化、智能化等優(yōu)點。根據(jù)實驗具體要求，合理選擇傳感器，可以定量地顯示實驗結(jié)果，有效地提高實驗準確度和可信度。[3]

二、數(shù)字化實驗的優(yōu)勢

1.數(shù)據(jù)處理便捷化。傳統(tǒng)實驗獲取數(shù)據(jù)周期時間長，很難在一節(jié)課時間內(nèi)完成實驗操作和探討過程，如果中間步驟出錯，很難有時間重復(fù)實驗，所以探討實驗過程流于形式，多為教師準備好過程，學生按部就班地進行操作，遏制了學生的創(chuàng)新能力。而數(shù)字化實驗操作過程簡便，利用計算機進行數(shù)據(jù)處理，大大縮短了實驗的時間，而且所得數(shù)據(jù)更為精確。從而有充足的時間，將教學模式由“學生模仿”轉(zhuǎn)為“學生探究”。生物體維持pH穩(wěn)定的機制實驗中，傳統(tǒng)實驗要做56組pH試紙比對實驗，不斷重復(fù)簡單的實驗步驟并記錄表格，使學生容易產(chǎn)生厭煩情緒。而數(shù)字化實驗中的pH傳感器幫助我們解決了這一問題，利用傳感器采集pH值速度快且精確，獲取的數(shù)字直接記錄于電腦，便于轉(zhuǎn)化為表格，大大縮短了時間，減少了人力。

2.實驗過程實時化。數(shù)字化實驗采用了計算機自動控制，所以能夠在很短的時間采集并處理信息，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖表。數(shù)據(jù)采集快速，處理迅速，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時采集和實時處理，并實時體現(xiàn)在圖表中，學生在做實驗過程中，從原來的單純等待實驗的最終結(jié)果，變?yōu)閷崟r觀察各種數(shù)據(jù)變化，使原本傳統(tǒng)實驗中單調(diào)的等候過程有了關(guān)注點，有利于學生課堂注意力的集中。

3.實驗結(jié)果定量化。中學生物教學過程越來越重視對實驗結(jié)果的分析和利用，而傳統(tǒng)生物實驗由于條件限制，只能進行定性實驗，實驗結(jié)果僅能表現(xiàn)大致特性，使得學生難以應(yīng)對考試中各種圖表的精確分析和計算。數(shù)字化實驗把實驗過程獲得的數(shù)據(jù)以表格或者曲線圖的形式表現(xiàn)出來，通過日常實驗過程中對數(shù)據(jù)的分析，提高了學生的數(shù)據(jù)分析能力。

三、數(shù)字化實驗的不足

1.實驗室設(shè)備成本較高。數(shù)字化實驗需要各類傳感器，這類儀器精密度較高，易損壞，后期維護費用較高;同時數(shù)字化實驗結(jié)果記錄需要專門的數(shù)據(jù)分析軟件，現(xiàn)階段信息技術(shù)更新速度快，導致這類軟件幾年內(nèi)就會被淘汰，大大提高了實驗成本。

2.減弱了學生的實驗信息采集能力。數(shù)字化實驗過程中實驗數(shù)據(jù)采集工作均由傳感器完成，后期的數(shù)據(jù)變化曲線由計算機完成。學生在實驗過程中不再進行實驗信息的采集與分析，從而降低了這一基礎(chǔ)實驗?zāi)芰Α８咧惺菍W生基礎(chǔ)能力進行培養(yǎng)的階段，所以傳統(tǒng)實驗在這一方面有著不可取代的優(yōu)勢。高中生物實驗的設(shè)置應(yīng)為傳統(tǒng)實驗與數(shù)字化實驗相結(jié)合的方式，這樣更有利于學生實驗?zāi)芰Φ陌l(fā)展。

數(shù)字化實驗的應(yīng)用激發(fā)了學生學習生物的興趣，帶給學生生物實驗過程的成就感，大大提高了學生的學習積極性和主動性，因此數(shù)字化實驗在高中生物學科中逐步應(yīng)用已成必然，如何能更好地利用這一技術(shù)手段，有效改進生物課堂教學模式，將對高中生物教師的綜合素質(zhì)提出了更高的要求。

[ 參 考 文 獻 ]

[1]方淳.數(shù)字化生物實驗室在教學中的應(yīng)用[J].教學月刊（中學版），2014（1）：63-65.

[2]劉俊波.高中生物實驗室及數(shù)字化實驗裝備建設(shè)[J].中學教育技術(shù)裝備，2011（8）：43-46.

[3]宋述燕，陳家鳳.《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》教學方法探討[J].實驗科學與技術(shù)，2008（6）：104-146.