基于数字化实验的高中生物学课堂教学研究

高橼

摘 要：生物学是一门以实验为基础的自然学科，实验是高中生物学的重要组成部分，还是生物学教学的重要方式。高中生物学实验教学是提升学生科学探究能力的有效手段，以实验为基础来发展个体实验操作技能、形成实事求是的科学态度。信息技术快速发展，实验与信息技术进行深度融合，展示出诸多优势，成为生物学课堂信息化教学的一大特色。

关键词：高中生物学;数字化;实验;教学

目前，高中生物学实验教学被看作是一种辅助性教学，学生在实验中对实验设计、方法和步骤了解不够深入，但能够掌握实验结论，无法形成创新性实验思维能力，失去了应有价值。在实验教学中，数字化实验技术帮助教师和学生直观、快速、准确地展示实验探究结果，更好地提升实验的有效性，让学生理解和掌握教材内容，发展生物学学科素养。

一、数字化实验技术组成及建议

数字化实验是采用传感器实验设备，将实验数据转入电脑，进行实验分析和探究的新型实验方式。实验中，教师要把测量的量，如压强、温度、pH值等通过传感器转换为典型，经过编码后成为被计算机利用的数字信号，通过软件进行计算和总结形成最后的结果，展示出表格、图像、曲线等。数字化实验成为课堂教学的主要方式，教师在授课中要做好以下几点应用：（1）根據实际学情来选择是否为数字化实验，数字化实验并不能完全替代传统实验，教师根据教材内容、实际学情和实验器材来决定是否开展数字化实验，从而做好优化;（2）利用好数字化实验系统信息化功能，使实验由定性上升到定量分析，提升实验结果精确度，针对实验中的难点优化教学，以动画形式加深实验印象;（3）尝试同时开展数字化实验和传统实验，让学生在实验中体会两种不同形式的优缺点，让他们从中感受到数字化实验带来的优势，进而解决传统实验中遇到的问题。生物学教师要重视数字化实验，优化实验内容和过程，提升实验效益，发展学科综合能力。

二、DIS实验教学研究

在新课改理念影响下，高中生物学教师利用多种教学手段开展实验教学，进行信息化授课取得了良好效果，其中DIS教学可以优化实验操作步骤，培养学生的学科探索和创新能力。传统实验授课中，实验耗时较长、操作环节较为复杂，实验数据精度不高，受到测量能力限制，很多数据策略并不准确，DIS实验具有快捷、精准特点，可有效弥补上述不足之处，引导学生进行深度探究，最大限度优化实验内容，发挥数字实验的优势。

在讲解“物质跨膜运输的实例”时，教材中关于自由扩散内容学习并没有设置实验，直接以事实告知形式陈述知识点，但教材中关于自由扩散速率受哪些因素影响并没有阐述出来，却又是考试考查的重点。为了帮助学生记忆内容，教师以DIS实验设备引导学生探究自由扩散的影响，引导学生设计实验方案、选择材料（NaCl、清水）和器材（数据采集器、数据线、试管、烧杯、透析袋等），连接实验器材后开展实验、认真收集实验中的数据，建立起“电导率——时间”关系图像，从而体会到实验的乐趣。实验过程中，学生根据实验步骤一步步进行DIS操作，对实验要研究什么、步骤怎么做、收集到数据如何处理非常清晰，认识到实验的开展意义，得到理论内容，发展学科思维能力。

三、传感器实验教学研究

新一轮高中生物学课改倡导在已有知识基础上提升学科核心素养，注重与实际生活相联系，特别是培养创新精神和科学探究能力。目前，传感器成为生物学课堂实验中的重要组成部分，通过传感器来测量生物学实验数据，应用计算机处理现实数据来绘制成曲线，从中探究得到一定规律，让学生感受到实验探究过程，体会实验探究的“乐趣”，实现探究能力的培养。

与传统实验教学相比，传感器数字化实验可简化操作步骤、增加探究时间，是对传统实验的优化和补充。在探究“影响光合作用强度的因素”实验中，教师在传统教学中耗时长，需要的打孔器、台灯数量多，影响到实验质量和效率。采取传感器数字化实验，学生通过控制人工光源与实验装置距离，使用氧传感器监测氧气生产多少，进而判断出不同光照强度对植物光合作用的影响，设置实验装置来采集数据、使用软件处理数据，进而探讨得到实验结论。数字化实验让学生实时观测到光合作用中氧气多少、直观比较不同光照强度下光合速率的大小，更好地消除传统实验的弊端，让他们在实验中形成动手、数据处理和分析能力，加强学科思维，提升生物学科学探究水平。

总之，高中生物学教师要关注数字化实验发展趋势，了解传统实验弊端并采取数字化实验方式优化实验内容，从而培养动手实践能力、提升探究水平，更好地促进生物学学科实验能力发展。

参考文献：

江楹华.浅谈数字化实验技术在生物学实验教学中的应用[J].中学生物学，2019（6）.