高中生物實驗教學數字化實驗探討

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摘要：利用傳感器進行生物數字化實驗，既支持信息技術與生物學科的全面整合，又能提高學生的興趣，發展學生的辯證思維能力。使用溶解氧傳感器和氣中氧傳感器分別測量不同光照強度下，黑藻培養液和液面的氧氣產生量，可探究光照強弱對光合作用強度的影響。

關鍵詞：高中生物；數字化實驗；光照強度；光合作用；傳感器

數字化實驗，一般由傳感器、數據采集器、計算機及相關數據處理軟件等構成。通過相關部件與實驗儀器連接，將較為抽象的信息轉變為精確、直觀的數據，呈現在學生面前，從而實現對實驗結果的定量分析。數字化實驗，既支持了信息技術與生物學科的全面整合，又提高了學生的興趣，發展了學生的辯證思維能力［1］。筆者以“探究光照強度對光合作用強度的影響”為例，闡述如何使用數字化實驗開展教學。

1實驗目的

探究光照強度對光合作用強度的影響。

2實驗原理

綠色植物在一定條件下通過葉綠體進行光合作用釋放出氧氣。將一定數量的新鮮黑藻放置于1.5%的NaHCO3溶液中，利用NaHCO3溶液不穩定性提供CO2；給予黑藻適當的光照，光照強度不同，光合作用釋放的氧氣的量也不同。用不同數量的節能燈光源照射黑藻（每組光源與黑藻距離相同），形成不同的光照強度。利用溶解氧傳感器和氣中氧傳感器對氧氣的產生量進行測量，探究光照強度對光合作用強度的影響，通過數據的采集和分析，定量、直觀地認識光照強度對光合作用強度的影響［2］。

3實驗器材及試劑

黑藻、60W三基色節能燈、燒杯、培養皿、數字化信息系統、數據采集器、溶解氧傳感器、氣中氧傳感器、1.5%的NaHCO3溶液、橡膠塞、廣口瓶等。

4實驗過程

（1）材料預處理。將選好的植株（品種、大小、長勢相同的黑藻），放在黑暗處一晚。（2）將預處理后的植株取出，分別置于200mL和100mL質量百分濃度為1.5%的NaHCO3溶液中（200mL和100mL的NaHCO3溶液各2瓶，貼好標簽并編號）。（3）連接計算機、數據采集器及溶解氧傳感器、氣中氧傳感器，打開計算機，進入V8.0實驗軟件系統。點擊“專用軟件”，系統自動識別所接入的傳感器，并顯示溶解氧數值及氣中氧數值［3］。（4）設置不同的光照條件，弱光和強光（利用不同節能燈的個數形成不同的光照條件）。（5）分別測量不同光照條件下的溶液中溶解氧質量濃度，30min內曲線變化情況如圖1、圖2所示。（6）分別測量不同光照條件下液面的氧氣體積百分濃度，30min內曲線變化情況如圖3、圖4所示。（7）比較不同光照強度下光合作用的強度，如表1所示。

5實驗結果分析及結論

（1）強光組氣泡放出的速率比弱光組快，因此，在一定范圍內，光照強度越大，黑藻的光合作用強度越大。（2）光照強度強，溶液中溶氧量曲線上升相對明顯，說明光合作用向外界釋放的氧氣較多。間接說明，在一定范圍內，光照強度越大，黑藻的光合作用強度越大。（3）強光組氣中氧的變化幅度明顯快于弱光照組，因此，一定范圍內，光照強度越大，黑藻的光合作用強度越大。

6結語

該實驗是學生第一次接觸數字化實驗，在做實驗之前要先給學生講清楚如何利用這種工具進行科學探究。傳統教學更多的是講述或者是灌輸相應的實驗原理以及實驗結果，學生并沒有直觀地感受光合作用強度隨著光照強度的改變而變化，因此，沒有建立起應有的知識點之間的聯系。教師要多學習，多利用現有的實驗條件，盡可能地讓學生進行實驗操作，提高學生的實驗興趣，從而提高生物學素養。

參考文獻

［1］唐曉春.DIS在高中生物學實驗中的應用初探［J］.生物學通報，2008（8）：42-43.

［2］朱曉林，馬九林，張春明.利用DIS探究光照強度對光合作用速率的影響［J］.生物學通報，2009（7）：50-51.

［3］紀曉倩.傳感器在高中生物實驗教學中的應用［J］.新課程教學（電子版），2019（10）：70-71.

作者：于曉青 陳小龍 單位：懷化市湖天中學 懷化市第三中學