2 相關(guān)理論基礎(chǔ)

2.1 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

基于傳感器技術(shù)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)及配套軟件、傳感器、數(shù)據(jù)采集器三部分構(gòu)成的。傳感器是通過測(cè)量理科生物、化學(xué)、物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)然后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送到數(shù)據(jù)采集器。中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)常用的傳感器的類型有:壓強(qiáng)傳感器、pH傳感器、氣中氧傳感器、溶解氧傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、呼吸率傳感器等。數(shù)據(jù)采集器的作用是將來自傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集, 通過 USB 接口傳送到計(jì)算機(jī)顯示、存儲(chǔ)、分析。配套軟件中有通用軟件和專用軟件兩種，都含有相關(guān)的分析、顯示功能，能夠?qū)y(cè)得的數(shù)據(jù)以曲線、柱形圖、表格等多種形式顯示出來；配套軟件還有豐富的圖形處理功能，包括調(diào)節(jié)曲線圖的形式和度量單位、縮放圖形；有書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的活頁簿。使用時(shí)仍需要傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器與之配合，才能獲取信號(hào)并轉(zhuǎn)化[8]。

2.2 生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理論基礎(chǔ)

生物是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，教學(xué)活動(dòng)的重要內(nèi)容就是實(shí)驗(yàn)。生物實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要載體，在教學(xué)過程中教師充當(dāng)一個(gè)指導(dǎo)者，要給學(xué)生提供一定的幫助，使學(xué)生在探究過程中能有一個(gè)明確的方向。學(xué)生在教師創(chuàng)造的一種社會(huì)環(huán)境和智力條件下逐漸發(fā)現(xiàn)有利于開展探索的認(rèn)知策略、創(chuàng)造能力、學(xué)科要素和動(dòng)作技能。基本原則是學(xué)生自己制定學(xué)習(xí)計(jì)劃來獲取知識(shí)，重視學(xué)習(xí)發(fā)展的過程，內(nèi)在動(dòng)機(jī)需要具體教學(xué)任務(wù)的刺激等�？茖W(xué)探究方法指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生把自己當(dāng)作新知識(shí)的發(fā)現(xiàn)者和探究者，，運(yùn)用已掌握的知識(shí)和技能，通過實(shí)驗(yàn)親自發(fā)現(xiàn)問題，探索問題和解決問題的一種方法[17]。探究性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生探究研究對(duì)象的未知特性，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前對(duì)研究對(duì)象不了解或者不完全了解，完全由學(xué)生去嘗試研究。學(xué)生根據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖鞒黾僬f，然后利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中要嚴(yán)格控制自變量、無關(guān)變量，遵循單一變量原則和對(duì)照原則，最后觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，實(shí)驗(yàn)結(jié)論可能與假設(shè)不一致。

3 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的研究............11

3.1 適用于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的高中生物實(shí)驗(yàn)...............11
3.2 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的案例研究......................12
4 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐研究..........37
4.1 實(shí)踐研究方案.............37
4.2 實(shí)踐研究結(jié)果及分析...............37
5 結(jié)論與建議................41
5.1 結(jié)論..............41
5.2 建議.........41

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

1.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比更能夠促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，有利于學(xué)生的全面發(fā)展。2.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比的突出優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)操作步驟變的簡單，實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間減少，學(xué)生探究時(shí)間增多，實(shí)驗(yàn)結(jié)果直接以曲線形式展現(xiàn)形象直觀，可以將定性實(shí)驗(yàn)變?yōu)槎繉?shí)驗(yàn)提高了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以重復(fù)，課堂時(shí)間內(nèi)完成傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)不易完成的實(shí)驗(yàn)。3.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比優(yōu)勢(shì)明顯，但數(shù)字化實(shí)驗(yàn)不能完全替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，它是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化和補(bǔ)充。

5.2 建議

1.教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、學(xué)校的硬件條件合理安排，有選擇的使用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)并不能完全替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，而是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化和補(bǔ)充。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)如果只運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)就會(huì)忽略了學(xué)生的動(dòng)手能力、處理數(shù)據(jù)能力及觀察能力；只運(yùn)用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)就會(huì)讓學(xué)生錯(cuò)過了一些探究的機(jī)會(huì)，也無法體會(huì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的精妙。教師在教學(xué)中要根據(jù)情況合理選擇，也可以將實(shí)驗(yàn)室開放，讓學(xué)生在課外時(shí)間進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。2.在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)該以傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)為載體，以具體的生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、研究問題進(jìn)而解決問題，并利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，從而獲取知識(shí)和能力。3.設(shè)計(jì)出滿足教學(xué)需求的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)案例或者互補(bǔ)案例，將教學(xué)資源合理利用做到最優(yōu)化。
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6 存在的問題與反思

6.1 存在的問題

雖然本研究取得了一定的效果，但在實(shí)驗(yàn)研究中還存在一些問題。1.能夠利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高中生物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較少，實(shí)驗(yàn)廣度不大。2.實(shí)驗(yàn)研究時(shí)間較短，如數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生的及格率的促進(jìn)不顯著，要進(jìn)行后續(xù)研究。3.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是新興的實(shí)驗(yàn)工具，本人對(duì)數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也處于摸索階段，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)少，今后會(huì)不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐，使組織、實(shí)施教學(xué)的能力更進(jìn)一步。4.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)所需的設(shè)備儀器價(jià)格昂貴，不易推廣，即使建立了實(shí)驗(yàn)室，在日常的實(shí)驗(yàn)過程中儀器的損耗開銷也較大。

6.2 反思

1.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)重心不是解釋實(shí)驗(yàn)裝置如何連接，而是如何選擇實(shí)驗(yàn)材料及相應(yīng)的傳感器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。因此，在學(xué)生初次接觸時(shí)要給學(xué)生講清數(shù)字化實(shí)驗(yàn)如何操作，在后面的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中關(guān)鍵是讓學(xué)生如何利用這種工具進(jìn)行科學(xué)探究。2.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對(duì)中學(xué)生物教師運(yùn)用計(jì)算機(jī)的能力提出了更高要求。因此要加強(qiáng)教師關(guān)于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)方面的計(jì)算機(jī)培訓(xùn)，熟悉相應(yīng)的軟件功能，教師也要積極主動(dòng)的去關(guān)注、學(xué)習(xí)、實(shí)踐。3.教師要及時(shí)更新觀念，不能排斥基于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的探究性學(xué)習(xí)，因此在教學(xué)中在時(shí)間、條件允許的情況下盡可能的讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，不能因?yàn)橼s進(jìn)度、追成績而忽略了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：186244