数字化实验室在高中生物教学中应用的要点分析

数字化实验室在高中生物教学中应用的要点分析

李晓明

四川省绵阳南山中学 621000

摘要：高中生物实验教学是高中生物课程的一个重要组成部分，它强调生物实验中动手的重要性。新课改的提出要求，在高中生物实验教学中注重与实际的联系，要求学生参与实验的设计和动手的倾向。因此如何进行实验的准备，以及如何提高生物实验教学的效率，都是新课改对于高中生物实验教学提出的几点要求，要求是每一位教师所需要思考的问题，由于生物课程的实验性极强的特点，所以需要学生能够掌握初步的生物实验的操作技能与方法，不断提高学生的分析能力和解决实际问题的能力。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对数字化实验室在高中生物教学中应用的要点分析提出了一些建议，仅供参考。

关键词：数字化实验室；高中生物；应用要点

引言

生物是一门实验性较强的学科，而实验也是在生物教学中非常重要的一种教学形式，可以将抽象的知识变得具体，更容易让学生对其理解。但是传统实验室可以为学生提供学习的素材较少，往往在实际应用中达不到教师想要的效果，导致学生的探究等能力无法提升。数字化实验室可以让学生在其中更多地设计和完成实验，对不懂的知识进行研究。并且数字化实验室还可以培养学生的学科素养，在不断的探究中将创新精神和实践的能力提升，从而将学科素养不断提升，促进自身发展。

一、数字化实验技术相关概述

高中生物实验是高中生接收生物知识、掌握生活学技能的重要渠道，数字化实验技术属于新型的生物实验技术。数字化实验技术的核心组分为数据采集装置、传感器，其中传感器是人类感知觉、感官的扩展，在利用传感器测量出声音强弱、环境或土壤内酸碱度、光照强度后，教师可将其作为学生的“感觉中枢”，为学生更为直观的呈现实验数据。计算机、数字化实验室是数字化实验技术的主要实践载体，可为高中生物教学提供功能完善的数据处理程序，增强高中生物实验教学效果，使教师能够在良好的条件下有序地进行生物实验教学。在此期间，计算机的Windows系统可支撑数据开发(DataStudio)类程序的运行，用数字、图表、曲线等方式呈现生物实验数据，而学生可根据程序内分析工具，高效的分析实验数据，保障高中生物实验教学质量。

二、高中生物实验教学现状

（一）学生课业压力过大

通过上文的叙述和实际工作经验我们也知道，高中学段对学生的人生发展具有重大意义，高考也是全国性的大事，考生为了考取一个好成绩会“不惜任何代价”地学习，很多学生甚至为了高考付出健康代价。在高中三年，学生始终处于紧绷的状态，学习时间更是占用了一天绝大部分的时间，剩下的时间连充足的睡眠都无法保证，更不用说进行生物实验了。

（二）教学评价单一

教学评价是对高中生物实验教学的一种评价手段，它是对实验的一种反馈，通过反馈来让老师了解学生，以及对知识的掌握情况，而传统的高中生物实验评价流于书面形式，未能对学生在实验过程中的操作水平进行真实的评价和反馈，导致生物实验教学质量严重低下，同时由于高中生物实验教学中，部分教师由于自身教学水平有限和教学素质低下等原因，无法满足现代生物实验教学的发展需求，从而使得生物教学停滞不前。

（三）实际条件的阻碍

近年来，随着经济的发展和国家对教育重视程度的不断提高，当前全国范围内的实验室建设运动正在大张旗鼓地进行，一些学校的实验环境的确得到了很大程度的改善，但我们需要意识到的一点是，我国幅员辽阔，各地经济发展和实际教育情况呈现出不均衡的特点，这也就导致一些偏远山村地区很难建设现代化的生物实验室，而这些地区的高中也由于实际情况的限制很难去进行一些重要的生物实验，而这种现实情况的限制也是导致很多生物实验被忽略的重要原因之一。

三、数字化实验室在高中生物教学中的应用

（一）虚拟VR技术

虚拟VR技术又叫虚拟现实技术，它是一种以信息技术为支撑的技术模式，利用计算机模拟现实环境，并对真实的场景进行构建。在虚拟技术中，学生可以与计算机进行人机交互，进而在虚拟的场景中感受到真实情景，包括听觉、视觉、触觉、嗅觉的高度仿真。因此，这种虚拟VR技术也具有高度的交互性、构想性和沉浸性。结合高中生物教学来说，VR技术的运用，可以使学生通过对实验真实场景的体验，对生物知识形成一个系统化的认知。以“动物细胞培养”为例，传统层面的细胞培养实验对外在条件有较多的要求，具体包括需要有气体、渗透压、酸度、温度、生长表面等对其进行支撑，但是，在实际的实验过程中，很难保证其规范性。此外，对于不同的实验类型，其血清的种类及营养液的配置的比例也较难掌握。而利用虚拟实验技术可以对实验过程进行完善，从而有效突破这一难题。

（二）多方面分析和处理数据，解决难题，提升教学效率

在高中生物教学当中应用数字化实验室，能够通过计算机技术的优势和其传感器的优势，将实验中所获得的信息全面地展示在学生面前，还可以将实验数据进行处理，从多方面进行分析。教师需要利用这个优点将更多的实验教学时间投入实验的设计和总结当中，让学生通过实验和交流，找到其中所存在的知识点，解决重点和难点问题，提升教学效率与学习效果。例如在教学“蒸汽”这方面内容的时候，教师可以将学生分组，探讨蒸汽的作用相关内容。探讨时应用计算机联机的方式，并将温度传感器和湿度传感器等应用其中，确保计算机中可以将数据显示出来，学生可以看到温度会根据光的照射而发生变化，还可以在观察到在不同的情况之下蒸汽的变化情况，从而让学生了解更多与蒸汽有关的知识。在这个过程中学生会主动参与其中，将被动学习的局面进行改变，学生也可以讨论与蒸汽和实验相关的内容。并且在实验的过程当中，还可以将实验仪器无法体现的本质问题凸显出来，让学生可以更加便利地进行观察，提升对知识的了解程度和提升生物教学的效果，让学生在实验和观察中将问题解决，提高学习效率和能力。

（三）优化实验教学流程，直观呈现实验数据

高中生物教学中数字化实验技术的核心在于传感器、计算机的联合应用，所以在优化传统生物实验教学流程，直观呈现实验数据时。教师可从多角度分析生物实验中的数据采集方法，将数字化实验程序、系统渗透在生物实验流程中，帮助学生在实验中进行信息、数据交流，总结归纳实验数据。使学生在实验数据资源的整合中，快速地找出生物实验数据变化规律，随后对实验进行定性分析，确保实验结果分析的可靠性。

结束语

综上所述，为发挥高中生物实验教学对学生内化生物知识、掌握生物学科技能的积极作用，教师应将数字化实验技术应用在高中生物实验教学中，从而通过数字化实验的数据呈现、分类整理功能，提高学生采集实验数据的效率。但是为确保高中生物实验教学设计方案的可行性，教师在数字化实验技术实践中，仍需深入分析高中生生物学科特点、学生认知特点，采用多样化的实验教学模式，增强高中生物实验教学实效性，提出数字化实验在高中生物教学中的应用优势。

参考文献

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