王芳

摘 要 有些實驗通過傳感器能更準(zhǔn)確的感受實驗結(jié)果，保證結(jié)果精確度，大大節(jié)省計算時間。更能鞏固課堂所學(xué)，提高效能。氧氣傳感器和二氧化碳傳感器的量程最寬廣，在很多實驗中都可使用。在進行實驗時，可以首先通過傳感器測量各種量，并把測量的值傳遞給數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器再把實驗數(shù)據(jù)傳遞給計算機，然后通過計算機軟件以數(shù)值、圖表、曲線等各種方式表現(xiàn)出來，最后根據(jù)教學(xué)要求對數(shù)據(jù)進行各種分析和處理。通過實驗平臺強大的數(shù)據(jù)處理功能可以定量觀察數(shù)值的變化，還能回放實驗過程，保存和共享數(shù)據(jù)，使生物實驗教學(xué)大大的簡化了。

關(guān)鍵詞 傳感器 實驗 數(shù)據(jù) 效能

初中生物常規(guī)實驗有許多優(yōu)點：直觀、成本低，能更好地培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力和觀察能力。但也有不足：花費時間長，有時實驗現(xiàn)象不明顯，實驗結(jié)果常常只能定性不能定量。實驗數(shù)據(jù)存在較大誤差，特別是測量瞬間數(shù)據(jù)和微小數(shù)據(jù)時。

我校生物實驗室引入數(shù)字化實驗室系統(tǒng)之后，我進行了探索嘗試，發(fā)現(xiàn)有些實驗通過傳感器能更準(zhǔn)確的感受實驗結(jié)果，保證結(jié)果精確度，大大節(jié)省計算時間。這套系統(tǒng)的原理是：在進行實驗時，可以首先通過傳感器測量各種量，并把測量的值傳遞給數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器再把實驗數(shù)據(jù)傳遞給計算機，然后通過計算機軟件以數(shù)值、圖表、曲線等各種方式表現(xiàn)出來，最后根據(jù)教學(xué)要求對數(shù)據(jù)進行各種分析和處理。

那么初中生物實驗中到底哪些適合用傳感器呢？我發(fā)現(xiàn)氧氣傳感器和二氧化碳傳感器的量程最寬廣，在很多實驗中都可使用?？偨Y(jié)如下：

1蠟燭燃燒時氧氣和二氧化碳的變化

初一下冊的普利斯特利實驗：鐘罩內(nèi)的蠟燭為什么熄滅？古人只能猜測蠟燭燃燒使空氣變污濁了。今天我們可以用傳感器去記錄氣體的變化過程：連接設(shè)備，打開軟件和模板，將點燃的蠟燭，氧氣傳感器和二氧化碳傳感器放入鐘罩，保存記錄下氧氣和二氧化碳變化曲線圖，單擊實驗結(jié)束。重復(fù)三次，分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：蠟燭燃燒消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳。

2植物的光合作用產(chǎn)生氧氣，消耗二氧化碳

初一下冊光合作用實驗：用試管倒扣在漏斗上收集水生植物產(chǎn)生的氣體，把帶火星的衛(wèi)生香伸入試管內(nèi)，衛(wèi)生香復(fù)燃，說明產(chǎn)生的是氧氣。氧氣用排水法收集是因為它的化學(xué)性質(zhì)不溶于水，初一學(xué)生理解起來有難度，再者收集時間長，難以滿足幾個班同時實驗的要求。

我們用兩種傳感器與數(shù)據(jù)采集器連接，并將綠蘿葉片放在光合作用同化箱蓋好，打開軟件和模板，就可以記錄氣體的變化了?？梢院苊黠@的看出氧氣的濃度不斷上升，二氧化碳的濃度下降。

3檢驗各種呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳，消耗氧氣

3.1探究空氣和人體呼出氣體中氣體的變化

初二下冊吸氣和呼氣實驗，課本列出了一個各種氣體含量的表格，直接告訴學(xué)生空氣中氧氣占21%，二氧化碳占0.04%，呼出氣體中氧氣占16%，二氧化碳占4%。若我們用傳感器來做這個實驗，會定量看到兩種氣體的變化，更有信服力。方法如下：連接設(shè)備，先測出空氣中兩種氣體的含量，然后一位同學(xué)分別向氧氣和二氧化碳傳感器中吹氣，記錄曲線的變化得出結(jié)論。而課本的實驗只是用澄清石灰水是否變渾濁，來定性說明呼出氣體中二氧化碳的含量大于吸入的氣體。

3.2萌發(fā)種子呼吸作用中氣體的變化

初一下冊有關(guān)呼吸作用的三個演示實驗：第一個當(dāng)把點燃的蠟燭伸入瓶口，蠟燭熄滅了，可以推測瓶內(nèi)缺氧，種子呼吸需要氧氣的參與。我發(fā)現(xiàn)由于學(xué)生還沒有學(xué)習(xí)氧氣的化學(xué)性質(zhì)—助燃性，誤認(rèn)為蠟燭熄滅是因為瓶內(nèi)產(chǎn)生了大量二氧化碳，不能得出正確結(jié)論。第二個實驗裝置復(fù)雜，對于向漏斗中注水，氣體怎樣被壓到石灰水中也要解釋氣壓的原理，費時費力。若我們用傳感器做實驗就便捷多了，只需提前一天發(fā)好豆芽，放入錐形瓶中，實驗時連接設(shè)備將氧氣傳感器和二氧化碳傳感器分別放入測量氣體的變化即可。

第三個實驗，課本上是通過保溫瓶中溫度計刻度上升來說明呼吸作用放出熱量的，若我們用溫度傳感器插入綠豆中間，就可以采集到此過程溫度的數(shù)據(jù)，直觀地了解熱量的變化。

3.3綠色開花植物的呼吸作用中氣體的變化

綠色開花植物的六大器官都能進行呼吸作用，由于課本沒有相關(guān)實驗，導(dǎo)致有些學(xué)生認(rèn)為植物的呼吸器官是葉，只有葉片能進行，還認(rèn)為植物白天只進行光合作用，晚上才進行呼吸作用。我們可以用黑色塑料袋分別包住甘薯、土豆、菠菜、菜花，西紅柿，蕓豆，代表根、莖、葉、花、果實、種子，然后將氧氣和二氧化碳傳感器、溫度傳感器分別伸入測量數(shù)據(jù)。通過分析數(shù)據(jù)圖表，得出結(jié)論：六大器官的呼吸作用都能消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳，放出熱量。

3.4酵母菌的發(fā)酵實驗中氣體的變化

酵母菌號稱“發(fā)酵之母”，可以把葡萄糖在缺氧的情況下，分解成酒精和二氧化碳。初二上冊“人類對細(xì)菌和真菌的利用”一課中，將酵母菌、白糖、溫水放入瓶中，瓶口套一個氣球，一段時間后看到氣球鼓起來，說明有氣體產(chǎn)生。因為操作較麻煩，課本沒有做驗證是放出了哪種氣體，教師往往會直接告訴學(xué)生是二氧化碳，探究過程不完整。

我們用傳感器來做這個實驗簡單易行，向葡萄糖溶液中用膠頭滴管滴入數(shù)十滴酵母菌培養(yǎng)液，打開按鈕，輕輕搖動錐形瓶測量放出的二氧化碳，分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。

4總結(jié)

通過實驗平臺強大的數(shù)據(jù)處理功能可以定量觀察數(shù)值的變化，還能回放實驗過程，保存和共享數(shù)據(jù)，使生物實驗教學(xué)大大的簡化了。所以說它是信息技術(shù)與傳統(tǒng)實驗整合的載體。通過對實驗數(shù)據(jù)的處理讓學(xué)生對許多的知識和科學(xué)規(guī)律進行再發(fā)現(xiàn)，也體現(xiàn)了新課程改革的核心理念。這些實驗也可以在教師演示之后，學(xué)生利用傳感器再去進一步實驗，更能鞏固課堂所學(xué)，提高效能。

參考文獻

[1] 劉德祥.初中生物課堂生活化教學(xué)模式的構(gòu)建[J].科學(xué)咨詢（教育科研），2018（11）.

[2] 趙革.解析初中生物課堂中生活化教學(xué)的實踐應(yīng)用[J].生物技術(shù)世界，2014（11）.