黃珍 趙亮

[摘 要]隨著科技的進(jìn)步，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)逐步進(jìn)入高中生物教師的視野，如何更好地利用該技術(shù)來(lái)加強(qiáng)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，成為一個(gè)重要的課題。基于此，闡述了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的設(shè)備，分析了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)，以便于更好地將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于高中生物教學(xué)中。

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

通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋鼮榭焖贉?zhǔn)確地獲取數(shù)字、圖表等直觀數(shù)據(jù)，反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果，定量地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)作為現(xiàn)代教學(xué)手段，為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式做了提高和補(bǔ)充。

一、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的設(shè)備

1.顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)。顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)室由數(shù)碼顯微鏡和計(jì)算機(jī)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(jìn)行展示，還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件監(jiān)控學(xué)生顯微鏡視野中的圖像，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并給予指導(dǎo)。[1]

2.數(shù)字切片系統(tǒng)?，F(xiàn)階段生物實(shí)驗(yàn)所用的數(shù)字切片系統(tǒng)是在顯微鏡上裝配一個(gè)高分辨率的相機(jī)進(jìn)行拍照，將高倍放大的玻璃切片圖像進(jìn)行局部的多次的拍照，并將最后生成的多張圖片利用計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)上模擬顯微鏡觀察學(xué)習(xí)優(yōu)質(zhì)切片，供學(xué)生隨時(shí)觀察，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)快速讀取切片的各類數(shù)據(jù)，便于學(xué)生進(jìn)行分析比較。[2]

3.傳感器。傳感器是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)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(xué)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(jiǎn)便、直觀、量化、自動(dòng)化、智能化等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)具體要求，合理選擇傳感器，可以定量地顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有效地提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度和可信度。[3]

二、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)

1.數(shù)據(jù)處理便捷化。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)周期時(shí)間長(zhǎng)，很難在一節(jié)課時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)操作和探討過(guò)程，如果中間步驟出錯(cuò)，很難有時(shí)間重復(fù)實(shí)驗(yàn)，所以探討實(shí)驗(yàn)過(guò)程流于形式，多為教師準(zhǔn)備好過(guò)程，學(xué)生按部就班地進(jìn)行操作，遏制了學(xué)生的創(chuàng)新能力。而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程簡(jiǎn)便，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，大大縮短了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，而且所得數(shù)據(jù)更為精確。從而有充足的時(shí)間，將教學(xué)模式由“學(xué)生模仿”轉(zhuǎn)為“學(xué)生探究”。生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)要做56組pH試紙比對(duì)實(shí)驗(yàn)，不斷重復(fù)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)步驟并記錄表格，使學(xué)生容易產(chǎn)生厭煩情緒。而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中的pH傳感器幫助我們解決了這一問(wèn)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(shí)間，減少了人力。

2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)時(shí)化。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)采用了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，所以能夠在很短的時(shí)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(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)處理，并實(shí)時(shí)體現(xiàn)在圖表中，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，從原來(lái)的單純等待實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果，變?yōu)閷?shí)時(shí)觀察各種數(shù)據(jù)變化，使原本傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中單調(diào)的等候過(guò)程有了關(guān)注點(diǎn)，有利于學(xué)生課堂注意力的集中。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果定量化。中學(xué)生物教學(xué)過(guò)程越來(lái)越重視對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和利用，而傳統(tǒng)生物實(shí)驗(yàn)由于條件限制，只能進(jìn)行定性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅能表現(xiàn)大致特性，使得學(xué)生難以應(yīng)對(duì)考試中各種圖表的精確分析和計(jì)算。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)把實(shí)驗(yàn)過(guò)程獲得的數(shù)據(jù)以表格或者曲線圖的形式表現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)日常實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)的分析，提高了學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力。

三、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的不足

1.實(shí)驗(yàn)室設(shè)備成本較高。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)需要各類傳感器，這類儀器精密度較高，易損壞，后期維護(hù)費(fèi)用較高;同時(shí)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄需要專門(mén)的數(shù)據(jù)分析軟件，現(xiàn)階段信息技術(shù)更新速度快，導(dǎo)致這類軟件幾年內(nèi)就會(huì)被淘汰，大大提高了實(shí)驗(yàn)成本。

2.減弱了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)信息采集能力。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)完成。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)信息的采集與分析，從而降低了這一基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。高中是?duì)學(xué)生基礎(chǔ)能力進(jìn)行培養(yǎng)的階段，所以傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在這一方面有著不可取代的優(yōu)勢(shì)。高中生物實(shí)驗(yàn)的設(shè)置應(yīng)為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，這樣更有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ陌l(fā)展。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣，帶給學(xué)生生物實(shí)驗(yàn)過(guò)程的成就感，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，因此數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中生物學(xué)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(jìn)生物課堂教學(xué)模式，將對(duì)高中生物教師的綜合素質(zhì)提出了更高的要求。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1]方淳.數(shù)字化生物實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)中的應(yīng)用[J].教學(xué)月刊（中學(xué)版），2014（1）：63-65.

[2]劉俊波.高中生物實(shí)驗(yàn)室及數(shù)字化實(shí)驗(yàn)裝備建設(shè)[J].中學(xué)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(xué)方法探討[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2008（6）：104-146.