数字化微型实验在高中生物学实验教学中的应用解析

高橼

摘  要：高中生物学实验有助于增加高中生对生物学知识的理解。采用先进的数字化微型实验方法开展高中生物学实验教学，可以提高教学效果，增加高中生对实验的直观感受，提高高中生的生物核心素养，培养高中生严谨的科研态度。

关键词：数字化微型实验;高中生物;实验教学

生物学是在实验的基础上建立并发展起来的一门学科，其很多理论均来自于对实验现象的分析与总结，所以生物学实验在整个生物教学中占有举足轻重的地位。高中生物学实验数目增多，有些实验耗时比较长，并且涉及到一些腐蚀性溶液的使用，为了解决这一问题，将数字化微型实验应用于高中生物学实验教学，提高生物学实验的安全性，节省实验的时间，使复杂的实验简单化，提高实验的效率。

一、数字化微型实验及其在高中生物学实验教学中的意义

数字化微型实验就是结合了数字化实验和微型化实验的优势，一方面使用尽可能少的实验试剂和实验仪器，减少腐蚀性试剂或有毒试剂对环境的污染，提高实验的可行性，另一方面应用传感器进行数据的收集，并利用强大的计算机运算能力对数据进行分析，从而达到在很短的实验时间内得到直观的实验结果，提高了实验的效率和准确性。

（一）有助于提高高中生物实验的开出率

高中生物實验内容相对复杂，需要用到各种各样的试剂，其中不乏一些具有腐蚀性的液体或固体，往常生物教师出于对学生的安全考虑，尽量避免开设这样的实验，而且还有些生物实验可能要花费比较长的时间，高中生时间宝贵，没有那么多空闲时间能花费在生物课堂，这样一类实验也被过滤掉了，还有一些生物实验可能结果并不容易观察到，为了保证生物实验结果的可描述性，生物教师也不会把此类实验作为必需的教学内容。所以，综合以上因素考虑，高中生物实验中很多实验都不具备开设条件，导致生物实验的开出率很低。但是如果使用了数字化微型实验，这些问题就迎刃而解了，可以使生物教师有更大的选择空间，在一定程度上保证了生物实验的开出率。

（二）有助于提高高中生对生物学习的兴趣

高中生对神奇的大自然和生命的产生本身就充满了好奇之心，而生物学就是解答这些问题的学科，只不过由于生物实验教学的缺陷，导致高中生每天都是接触抽象的生物学理论，使得他们的兴趣被一点一点地被磨灭。但是数字化微型实验可以增加生物实验的种类，为高中生带来了更多有意思的生物学现象，有助于重新燃起他们对生物学习的兴趣。

二、数字化微型实验在高中生物学实验教学中的应用

（一）缩短生物实验的时间

高中教学的课堂都是45min一节，要保证在一节课的时间内完成生物学实验，就需要对复杂的实验操作进行压缩。比如，在“探究细胞大小和物质运输的关系”实验中，要计算强腐蚀性液体NaOH的使用量，并要准确地量取，高中生对强腐蚀性液体操作不熟练，非常消耗时间。但是可以用NaCl溶液代替NaOH溶液，解决腐蚀性的问题，另一方面用带有电导率传感器的电极来收集数据，可以大大提高实验数据的收集效率，简化了实验操作，加快了实验速度，缩短了实验的耗时。

（二）提高生物实验现象的可视性

高中生虽然具有一定的想象能力，但在生物学领域中很多东西都是看不见摸不着的，生物学实验对想象能力的要求不同于日常生活的想象力，所以对于高中生物学实验还是需要尽可能地将实验结果以直观的形式展示给高中生，提高他们的生物核心素养。比如，在“酵母菌细胞呼吸方式”的探究实验中，呼吸方式是非常抽象的，看不见的，如何探究呢？通过CO2的产生量来进行测定，但是CO2产生耗时长且产生量不易衡量，给实验的开设带来了困扰。使用数字化微型实验通过CO2传感器的使用，既可以很灵敏地监测一段时间内CO2的产生量，也可以让高中生通过计算机模拟出的图像直接看到CO2产出的动态变化，这比单纯的定性实验——石灰水变浑浊更具有说服力。

（三）提高生物实验的精准性

在实验现象分析的基础上得出正确结论的前提是实验结果的准确性，高中生在现有条件下开展的生物实验都是大致范围内的实验，实验的精准度不够，这不利于高中生严谨科研态度的培养，所以有必要提高生物实验的精准性。比如，在“维持生物体pH稳定性的机制”探究实验中，原有实验是用pH试纸来测量的，pH试纸测定pH是通过人眼比对，并且pH试纸的变化范围比较宽泛，导致pH值判读的不精准性。数字化微型实验中通过pH传感器可以记录下细微的pH变化，既提高了pH读书的准确性，也减少了pH试纸的使用，节省了实验原材料，并且使用pH传感器可以进行连续的测量，实现动态监控的目的，使得实验结果更加准确、可靠。

三、结束语

数字化微型实验是一种新的实验方式，将其应用于高中生物学实验教学中，可以改变高中生物学实验教学的现状，使生物学实验更加高效、节省和绿色环保。所以高中生物学教师要注意分析现有的高中生物学实验，对能够结合数字化微型实验的教学内容进行适当的更改，提高生物学实验的开出率和准确率。

参考文献：

[1] 汤向荣.数字化微型实验在高中生物学实验教学中的应用[J].生物学教学， 2019，（3）.

[2] 赵琦.运用数字化微型实验培育创新意识[J].教育与装备研究，2019，（2）.

[3] 韦政尚.基于高中生物实验教学的实践分析[J].读与写，2019，（22）.