張圓圓

例談數(shù)字化設(shè)備在生物實驗教學(xué)中的作用

張圓圓

新課改理念的教學(xué)模式需要教師的探索，新教學(xué)設(shè)備的使用需要教師的研究，尤其是數(shù)字化設(shè)備與學(xué)科教學(xué)的整合，使我們清楚地認識到新技術(shù)的使用不是擺花架子，它能豐富傳統(tǒng)的實驗教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)，解決教學(xué)難點。通過幾年來的探索，我們在數(shù)字化設(shè)備與生物實驗課堂教學(xué)整合方面取得了些許成果。下面結(jié)合具體實例，談一下它在生物實驗教學(xué)上的具體作用。

課例教材：對高中《生物(必修1)》第五章《分子與細胞》第三節(jié)《探究酵母菌細胞呼吸的方式》的實驗進行拓展—探究酵母菌有氧呼吸與無氧呼吸的異同點。

一、實驗?zāi)繕?/h2>

(1)知識與技能目標：探究酵母菌有氧呼吸與無氧呼吸的異同。

(2)過程與方法目標：培養(yǎng)學(xué)生交流與合作能力、動手操作能力。

(3)情感態(tài)度和價值觀目標：通過探究實驗，培養(yǎng)學(xué)生尊重事實的科學(xué)態(tài)度，建立科學(xué)價值觀。

二、實驗原理

酵母菌是兼氧性真菌，有氧環(huán)境下進行有氧呼吸，無氧環(huán)境下進行無氧呼吸，兩種呼吸方式均產(chǎn)生二氧化碳。在密閉容器內(nèi)創(chuàng)造有氧和無氧環(huán)境，通過檢測二氧化碳濃度來推斷酵母菌有氧呼吸及無氧呼吸的異同，原理反應(yīng)式為：

三、課前準備

(1)實驗器材。

朗威6.0數(shù)據(jù)采集器，二氧化碳傳感器，雙孔橡皮塞，鐵架臺，5 mL和2 mL注射器各1個，鐵架臺，具支試管2個，5%葡萄糖溶液，植物油，50 mL燒杯2個，干燥濾紙，天平，自制小容器2個，止水夾2個，多媒體一套。

四、學(xué)生實驗

(1)第一名學(xué)生將第一包1 g干酵母菌置于潔凈、干燥的具支試管底部。第二名學(xué)生向注射器中吸入5%葡萄糖溶液5 mL，將注射器中的葡萄糖液注入自制小容器中，用止水夾夾住膠皮管，以免自制小容器中的葡萄糖液流出，之后將自制小容器膠管一端套在具支試管上。

(2)第三名學(xué)生連接計算機、數(shù)據(jù)采集器、二氧化碳傳感器，打開軟件系統(tǒng)，點擊窗口上的“通用軟件”按鈕，系統(tǒng)自動采集相關(guān)信息。此時顯示的是當(dāng)前具支試管內(nèi)二氧化碳的濃度(如圖2所示)。

圖2

(3)第二名學(xué)生將止水夾松開，讓自制小容器中的葡萄糖液流入具支試管底部，進行震蕩后用手握住具支試管底部，以穩(wěn)定試管和升高試管內(nèi)溫度。其他學(xué)生進行記錄并準備更換的試管和藥品。

(4)打開“組合曲線”，添加“時間—二氧化碳”圖線，觀察酵母菌呼吸過程中試管內(nèi)二氧化碳濃度的變化。

(5)將實驗圖線鎖定，更換試管和藥品。第四名學(xué)生將另一包1 g干酵母置于另一支潔凈、干燥具支試管底部；第五名學(xué)生向注射器中吸入5%葡萄糖溶液5 mL，將注射器中的葡萄糖液注入另一個自制小容器中，用止水夾夾好，套在另一支具支試管上；用另一支注射器吸入2 mL植物油，以創(chuàng)造無氧條件，將這支注射器自外向內(nèi)“扎”進雙孔橡皮塞，針頭露出(如圖3所示)。先松開止水夾，再向具支試管內(nèi)注入注射器中的植物油。重新進行實驗，重復(fù)步驟(3)～(4)，比較兩條曲線的變化(如圖4所示)。

圖3

圖4

教師問：兩條曲線各代表酵母菌的什么呼吸方式？

學(xué)生答：上面的線代表有氧呼吸二氧化碳產(chǎn)生量，下面的線代表無氧呼吸二氧化碳產(chǎn)生量。

教師問：你真是火眼金睛啊，(面帶微笑)我還想請同學(xué)們幫我解釋兩條曲線的走向。

學(xué)生答：有氧呼吸和無氧呼吸都能產(chǎn)生二氧化碳，但是在相同時間內(nèi)有氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳多并且快。

教師問：通過上面這個實驗，你們總結(jié)一下酵母菌有氧呼吸與無氧呼吸的異同。

學(xué)生答：相同點是酵母菌在有氧呼吸、無氧呼吸時都能產(chǎn)生二氧化碳。

學(xué)生答：不同點是酵母菌在有氧呼吸時產(chǎn)生大量的二氧化碳，在無氧呼吸時產(chǎn)生少量的二氧化碳。

教師總結(jié)：二氧化碳是酵母菌進行兩種呼吸方式的共同產(chǎn)物，但是在相同時間內(nèi)有氧呼吸時產(chǎn)生大量的二氧化碳，而無氧呼吸時產(chǎn)生相對少量的二氧化碳。由上圖分析可以看出，數(shù)字化傳感器的使用，有效提高學(xué)生的實驗觀察能力和數(shù)據(jù)分析能力，使學(xué)生順利分析出酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸的異同點，有效解決教學(xué)難點。二氧化碳傳感器可以感應(yīng)到瞬間二氧化碳濃度的大小，這樣，在常規(guī)實驗中不易感知的二氧化碳濃度變化，通過直觀變化的曲線，給學(xué)生留下深刻印象。通過規(guī)范學(xué)生操作動作和使用數(shù)字化實驗設(shè)備的方法，培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生的觀察能力、操作能力和創(chuàng)新能力，教學(xué)效果極佳。

五、結(jié)束語

數(shù)字化實驗設(shè)備引入生物實驗教學(xué)，有利于教師主導(dǎo)地位和學(xué)生主體地位的發(fā)揮，讓學(xué)生在研究和分析的過程中理解生物現(xiàn)象的變化規(guī)律。在實驗探究中，教師要大膽放手，勇于嘗試，把探究的機會交給學(xué)生，讓學(xué)生在探究中收獲新知。另外，實驗時要在課本的基礎(chǔ)上進行拓展，根據(jù)實驗的具體需要選擇常規(guī)實驗器材和自制實驗器材，使各種課程資源優(yōu)化組合，充分發(fā)揮其在教學(xué)上的價值。

[1] 張莉.傳感器在高中生物學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].生物學(xué)教學(xué),2009,6:47-49.

[2] 肖伏,羅朝越,謝豐收.新課標下中學(xué)生物實驗教學(xué)改革的探討[J].教學(xué)儀器與實驗,2010,8:24.

2011-11-20

張圓圓，本科，中教二級。

河北省遷安市第三中學(xué)。

(2)自制小容器：將輸液管剪成下面的一段，將細管一端封死，粗管一端套上一小段膠管(如圖1所示)。

圖1

(3)用天平稱取兩份各1 g的安琪高活性干酵母，用干燥濾紙包好。