高中生物实验教学数字化实验探讨

摘要：利用传感器进行生物数字化实验，既支持信息技术与生物学科的全面整合，又能提高学生的兴趣，发展学生的辩证思维能力。使用溶解氧传感器和气中氧传感器分别测量不同光照强度下，黑藻培养液和液面的氧气产生量，可探究光照强弱对光合作用强度的影响。

关键词：高中生物；数字化实验；光照强度；光合作用；传感器

数字化实验，一般由传感器、数据采集器、计算机及相关数据处理软件等构成。通过相关部件与实验仪器连接，将较为抽象的信息转变为精确、直观的数据，呈现在学生面前，从而实现对实验结果的定量分析。数字化实验，既支持了信息技术与生物学科的全面整合，又提高了学生的兴趣，发展了学生的辩证思维能力［1］。笔者以“探究光照强度对光合作用强度的影响”为例，阐述如何使用数字化实验开展教学。

1实验目的

探究光照强度对光合作用强度的影响。

2实验原理

绿色植物在一定条件下通过叶绿体进行光合作用释放出氧气。将一定数量的新鲜黑藻放置于1.5%的NaHCO3溶液中，利用NaHCO3溶液不稳定性提供CO2；给予黑藻适当的光照，光照强度不同，光合作用释放的氧气的量也不同。用不同数量的节能灯光源照射黑藻（每组光源与黑藻距离相同），形成不同的光照强度。利用溶解氧传感器和气中氧传感器对氧气的产生量进行测量，探究光照强度对光合作用强度的影响，通过数据的采集和分析，定量、直观地认识光照强度对光合作用强度的影响［2］。

3实验器材及试剂

黑藻、60W三基色节能灯、烧杯、培养皿、数字化信息系统、数据采集器、溶解氧传感器、气中氧传感器、1.5%的NaHCO3溶液、橡胶塞、广口瓶等。

4实验过程

（1）材料预处理。将选好的植株（品种、大小、长势相同的黑藻），放在黑暗处一晚。（2）将预处理后的植株取出，分别置于200mL和100mL质量百分浓度为1.5%的NaHCO3溶液中（200mL和100mL的NaHCO3溶液各2瓶，贴好标签并编号）。（3）连接计算机、数据采集器及溶解氧传感器、气中氧传感器，打开计算机，进入V8.0实验软件系统。点击“专用软件”，系统自动识别所接入的传感器，并显示溶解氧数值及气中氧数值［3］。（4）设置不同的光照条件，弱光和强光（利用不同节能灯的个数形成不同的光照条件）。（5）分别测量不同光照条件下的溶液中溶解氧质量浓度，30min内曲线变化情况如图1、图2所示。（6）分别测量不同光照条件下液面的氧气体积百分浓度，30min内曲线变化情况如图3、图4所示。（7）比较不同光照强度下光合作用的强度，如表1所示。

5实验结果分析及结论

（1）强光组气泡放出的速率比弱光组快，因此，在一定范围内，光照强度越大，黑藻的光合作用强度越大。（2）光照强度强，溶液中溶氧量曲线上升相对明显，说明光合作用向外界释放的氧气较多。间接说明，在一定范围内，光照强度越大，黑藻的光合作用强度越大。（3）强光组气中氧的变化幅度明显快于弱光照组，因此，一定范围内，光照强度越大，黑藻的光合作用强度越大。

6结语

该实验是学生第一次接触数字化实验，在做实验之前要先给学生讲清楚如何利用这种工具进行科学探究。传统教学更多的是讲述或者是灌输相应的实验原理以及实验结果，学生并没有直观地感受光合作用强度随着光照强度的改变而变化，因此，没有建立起应有的知识点之间的联系。教师要多学习，多利用现有的实验条件，尽可能地让学生进行实验操作，提高学生的实验兴趣，从而提高生物学素养。

参考文献

［1］唐晓春.DIS在高中生物学实验中的应用初探［J］.生物学通报，2008（8）：42-43.

［2］朱晓林，马九林，张春明.利用DIS探究光照强度对光合作用速率的影响［J］.生物学通报，2009（7）：50-51.

［3］纪晓倩.传感器在高中生物实验教学中的应用［J］.新课程教学（电子版），2019（10）：70-71.

作者：于晓青 陈小龙 单位：怀化市湖天中学 怀化市第三中学