用传感器改进传统实验的教学设计

2017-04-12袁邦顺

课程教育研究·新教师教学 2016年18期

摘要：当今社会许多高科技数字化产品进入了普通家庭，如智能家用电器，智能手机等。而我们的生物实验教学还停留在传统的实验方法和器材上，这样会使学生产生生物学对当今社会没有实用价值的错觉。传感器和计算机组成数字化实验系统成为实验教学的新方法、新手段。利用这一新方法改进传统的生物实验教学有利教学目标的达成，有利于提高教学效率。

关键词：传感器、生物实验

中图分类号：G633.7

随着科技的进步，传感器和计算机组成数字化实验系统成为实验教学的新方法、新手段。目前教材中的实验设计仍是传统的方法，但作为教师要不断断探索和运用新的方法。

二氧化碳传感器是利用二氧化碳在红外线具有的特殊特征，检测二氧化碳对红外线吸收情况，就可以确定二氧化碳气体的浓度。它在塑料大棚栽培作物生产中有广泛的应用。

案例一：植物呼吸作用产生二氧化碳

生物教材中“植物呼吸作用产生二氧化碳”的实验设计思路是采用比较法，比较烫过的蔬菜与新鲜蔬菜的呼吸情况，烫过的蔬菜不能呼吸，新鲜蔬菜能呼吸，蔬菜呼吸产生二氧化碳，检验的方法是用澄清的石灰水变浑浊这个方法，这是一个定性的方法。如果采用传感器就能将定性推向定量，当然初中课程标准并没有定量的教学要求。

在传统的“植物呼吸作用产生二氧化碳”实验中，常用的操作的方法是：先对学生分组，提前一天，将新鲜的和用沸水烫2—3分钟的同一种蔬菜各100克，分别放入两个不漏气的黑色塑料袋中，插入软管后适当扎紧袋口，软管用止水夹夹紧，实验时，每组随机取一袋蔬菜，将软管插入澄清石灰水中，松开止水夹，轻轻挤压塑料袋，观察石灰水的清浊有无变化，由此来推测袋中装的蔬菜是新鲜的还是烫过的，再打开塑料袋验证自己的推测是否正确。

存在问题：操作时间长，操作过程比较繁琐。

利用传感器改进：实验原理是利用二氧化碳在红外线具有的特殊特征，检测二氧化碳对红外线吸收情况，就可以确定二氧化碳气体的浓度。操作步骤：通过传感器实时采集气液相密封实验器内二氧化碳的濃度，学生能直观地看到植物的呼吸作用消耗氧气，产生二氧化碳，有利于学生对植物呼吸作用实质的理解。利用数字化信息技术—“传感器”进行实验教学的研究，把平时受干扰因素较多的实验通过快速、高效的采集数据进行比较，通过计算机显示各组数据，有利于激发学生的好奇心和学习兴趣，培养学生运用知识的能力。

实验步骤：

1、按照实验装置图搭建好实验装置。

2、向密封实验器内放入适当的盆栽植物，将二氧化碳传感器、氧气传感器与采集器相连，采集器与电脑相连。

3、将二氧化碳传感器和氧气传感器的探头通过橡胶塞与密封盖连接完毕，盖上密封盖，调节探头高度。

4、打开实验系统软件，选择“教材通用软件”，点击传感谢器材图标，进入实验平台，在单坐标系上建立“二氧化碳--时间”坐标关系，设置采集时间“10min”，采集间隔“100ms”。

5、观察、分析二氧化碳传感器采集的数据。

改进后的优点：

1、实验现象直观明了，实验结论学生思考后能直接得出。

2、实验材料如盆栽植物等能重复使用。

3、实验的成功率高，有利于学生对实验数据进行分析。

案例二：呼吸过程中二氧化碳含量的变化

生物教材中“呼吸过程中二氧化碳含量的变化”实验，实验操作的方法利用吸管向澄清的石灰水中吹气，石灰水变浑浊。