高中生物DIS实验教学探究

陈忠慧　杨海玉

2017年以来的课程改革，重视发展学生的科学探究能力，提倡提高学生的生物科学素养，强调促进信息技术与学科课程的整合。DIS实验用时短、精确度高、使用方便快捷等优点，刚好弥补了落后陈旧的传统生物实验教学中的相关缺点。通过将DIS实验应用于生物实验教学，进一步应用于生物探究性新课教学中，实验结果更加可视化和精准化，实验过程更加快捷和简单，实验标准更加客观和统一，从而更加有效提高学生的探究效果，提升学生的学习效率。

问题的提出

《普通高中生物学课程标准（2017年最新修订版）》对教育教学提出了新要求。新标准重视发展学生的科学探究能力，提倡提高学生的生物科学素养。而生物作为一门以实验为基础，以理论为指导的学科，生物实验是实现学生生物探究能力提高的基础途径。同时基础教育改革纲要中提倡：要推进信息技术在教学中的大力应用。同时，还提出：要促进信息技术与学科课程的整合。而教育部早在2006年就将计算机数据采集系统（DIS）采纳列入仪器装备标准中 。

生物实验教学现状的要求：当前生物实验教学存在很多问题，已经不能适应提高学生素质和教育改革的需要：耗时长、计算繁琐、误差大;实验现象在课时内很难分辨清楚;实验现象分辨不明显。而DIS实验用时短、精确度高、使用方便快捷等优点刚好弥补了生物实验教学中的这些缺点。

DIS实验系统介绍

DIS是数字化信息实验系统的简称。由各种传感器前采集各种物理量（如pH、氧气浓度等），通过通用数据采集器将采集信号转换，传送到电脑上并经专门软件数据处理结果并显示在屏幕上。

DIS实验的优势：实验时间从漫长到快捷、迅速;实验过程从单调的重复到简单的观察分析;实验结果从大范围的定性分析到精确的定量分析;实验数据从大间隔离散数据到几乎连续的小间隔数据;实验过程更加清晰地展示出现象的变化和发展，可以实现定性实验推进到定量实验，便于建立数形关系。

高中生物实验中DIS实验：目前，人教版生物教材课标要求的探究性实验中，可以采用DIS技术的共有6个（如表）。

DIS实验和生物新课教学

传统的生物实验教学都是在探究性新课上完之后，再来一节专门的实验课时，这样需要至少两节课时来完成探究教学和实验的相关内容。而且探究课堂的40分钟，总的来说学生活动讨论时间20分钟和教师授课20分钟。由于DIS实验的快捷性、可视性、定量性，实验时间大多在20分钟以内，这和探究课堂学生的活动讨论时间很接近，因此可以直接将DIS实验引入生物新课教学中。

例如，《比较过氧化氢在不同条件下的分解》一课，使用氧气传感器测量氧气的生成量，可以在60秒内看到氧气含量的变化曲线;相对于课本上用卫生香燃烧的剧烈程度，来验证氧气含量变化更有可视性和定量性。《影响酶活性的条件》一课，使用pH传感器测量酶活性的变化可以在200秒以内看到明显的生物现象;而课本上需要主观的判断实验现象的一致来确定酶活性的高低，DIS实验更加客观和明显。《探究酵母菌细胞呼吸的方式》一课使用溶氧传感器检测呼吸作用氧气浓度的变化可以在200秒内获得结果，使用二氧化碳传感器测量二氧化碳的变化可以在500秒获得结果;相对于课本上的液滴移动等的检测方式更直接和快捷。《环境因素对光合作用强度的影响》一课使用氧气传感器，可以在10分钟左右检测到氧气浓度的较大变化;而课本上观察小圆片的浮起数量多少来分析氧气浓度变化，DIS实验测量更精准和方便。

DIS实验教学总结与展望

上文总结并分析了实验技术中DIS技术的应用现状，认为DIS实验可以在生物新课教学中大有作为，并且可以应用于生物探究性课堂新课教学中：

DIS实验教学的特点：DIS實验由于在实验过程中融合前沿高新技术，而相对传统实验优点明显，优化实验效率、提升了实验结果、增强了实验过程，可以强化教学效果，改善课堂探究过程和学生对实验过程的感知。

DIS实验教学的缺点和问题：尽管DIS实验在国内已经有了20多年的实践，国内发展状况不尽如人意。除去相关设备价格高昂、器材和设施的配套、学校教师的重视度等客观原因之外，目前的DIS实验教学案例缺乏、使用过程过于繁琐等问题也是相当大的一个原因。

DIS实验教学的展望：在新的素质教育教学改革形势下，如果DIS实验能够进一步融合现代教育技术如微课教学、混合化教学等，必然会给生物实验探究性教学带来崭新的面貌。

【本文系2020年度河南省基础教育教学研究项目《高中生物DIS实验的探究性教学研究》（课题编号 JCJYC20081314）研究成果之一】

（作者单位：河南省内乡县高级中学）