江楹華
摘要 聯(lián)系實際教學(xué),闡述數(shù)字化實驗技術(shù)在高中生物實驗教學(xué)中的一些應(yīng)用,分析數(shù)字化實驗的優(yōu)勢和不足,為生物實驗教學(xué)提供幾點(diǎn)教學(xué)參考。
關(guān)鍵詞 數(shù)字化實驗 高中生物 實驗教學(xué)
中圖分類號Q-337
文獻(xiàn)標(biāo)志碼B
生物學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的一門自然科學(xué),實驗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。在實驗教學(xué)中,利用數(shù)字化實驗技術(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,從而提高實驗的有效性。筆者在利用數(shù)字化實驗技術(shù)開展實驗教學(xué)之后,總結(jié)了一些認(rèn)識和思考。
1 數(shù)字化實驗技術(shù)的組成
數(shù)字化實驗是通過采用傳感器實驗設(shè)備,將實驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入電腦,進(jìn)行實驗分析和探究的新型實驗形式,主要設(shè)備由“可控源+傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計算機(jī)+處理軟件”組成。實驗中要測量的量,如壓強(qiáng)、溫度、pH等,通過傳感器轉(zhuǎn)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(jìn)行編碼為可被計算機(jī)利用的數(shù)字信號,最后通過計算機(jī)實驗軟件進(jìn)行計算和總結(jié),形成最后的實驗結(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)字化實驗的高中生物實驗
根據(jù)實驗內(nèi)容的性質(zhì),將高中生物學(xué)實驗分為觀察類實驗、探究性實驗、驗證性實驗、調(diào)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(shù)字化實驗技術(shù)來完成的實驗。
通過表1,可以看出適合使用數(shù)字化實驗技術(shù)的6個實驗都是探究性實驗。表2列出了這6個實驗中數(shù)字化實驗操作與傳統(tǒng)實驗操作相比有哪些優(yōu)勢和不足。
3 數(shù)字化實驗在高中生物實驗教學(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、實驗的教學(xué)內(nèi)容,合理地選擇是否采用數(shù)字化實驗。在高中的實驗中可利用數(shù)字化實驗技術(shù)開展的實驗并不多,數(shù)字化實驗并不能完全替代傳統(tǒng)實驗,而是對傳統(tǒng)實驗的補(bǔ)充和優(yōu)化。實際教學(xué)中,教師可根據(jù)實驗內(nèi)容、知識點(diǎn)的常見命題方向和類型等情況來確定是否需要利用數(shù)字化實驗技術(shù)來開展實驗教學(xué)。
(2)在利用數(shù)字化實驗技術(shù)開展實驗時,教師要充分應(yīng)用數(shù)字化實驗系統(tǒng)的超強(qiáng)數(shù)據(jù)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(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)行實驗結(jié)果的分析,必要時用針對性的題目進(jìn)行拓展理解,突破教學(xué)難點(diǎn),優(yōu)化教學(xué)過程。對于數(shù)字化實驗技術(shù)所弱化的一些實驗現(xiàn)象,教師可通過視頻或者動畫的方式展示,加深學(xué)生印象。
(3)在學(xué)生實驗時,教師可以嘗試分組同時開展數(shù)字化實驗和傳統(tǒng)實驗,學(xué)生共享實驗結(jié)果。例如,在開展“探究酵母菌的呼吸方式”時,教師可將學(xué)生分組開展數(shù)字化實驗和傳統(tǒng)實驗。實驗結(jié)果交流后,學(xué)生既可以感受到數(shù)字化實驗的快速、高效,也可直觀地目睹實驗現(xiàn)象,同時強(qiáng)化了關(guān)于酒精和二氧化碳的檢測方法等知識點(diǎn)。
(4)在實際教學(xué)中,教師應(yīng)該以傳統(tǒng)實驗為載體,以具體的生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)情境,讓學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題、研究問題,利用數(shù)字化實驗進(jìn)行探究,進(jìn)而解決問題,培養(yǎng)學(xué)生獲取和探究知識的能力。例如,在開展“環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響”時,由于受課時和實驗內(nèi)容等方面的限制,在實際教學(xué)中無法在一節(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)字化實驗進(jìn)行探究。
(5)教師要想法設(shè)計出滿足教學(xué)需求的數(shù)字化實驗和傳統(tǒng)實驗的教學(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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