数字化探究实验在高中生物教学中的应用

数字化探究实验在高中生物教学中的应用

孙宇

山西省长治市电化教育中心，山西省长治市046000

摘要：随着信息技术的飞速发展，数字化技术已广泛应用于教育领域。高中生物作为一门以实验为基础的自然学科，其实验教学的质量和效率直接影响到学生对生物知识的理解和掌握。本文旨在探讨数字化探究实验在高中生物教学中的应用，通过分析数字化探究实验的组成、特点及其在高中生物教学中的具体应用，以期为提高高中生物实验教学质量提供参考。

关键词：高中生物；数字化实验；探究实验；实验教学

1引言

高中生物是一门以实验为基础的自然学科，实验教学在生物教学中占据着重要地位。然而，传统的实验教学存在诸多问题，如实验器材不足、实验过程繁琐、实验数据不准确等，这些问题严重制约了实验教学的质量和效率。随着信息技术的不断发展，数字化探究实验在高中生物教学中的应用逐渐得到推广，为实验教学带来了新的变革。数字化探究实验利用先进的计算机技术、网络通信技术和多媒体技术等，将传统实验室中的各种实验资源数字化，并通过计算机实现实验教学管理的高效化。本文将详细探讨数字化探究实验在高中生物教学中的应用，以期为高中生物实验教学提供新的思路和方法。

2数字化探究实验的组成

数字化探究实验系统主要由传感器、数据采集器、软件及辅助设备组成。传感器负责将实验中测量的各种非电信号（如光照强度、pH值等）转换成标准的电信号；数据采集器是传感器与计算机的接口，负责将传感器的模拟电信号转换成数字信号并与计算机进行通信；软件则负责数据信号的显示、处理与分析等。此外，数码显微镜、实验操作视频及其他计算机处理程序也可作为数字化技术的辅助部分。

3数字化探究实验在高中生物教学中的应用

3.1数字化探究实验在“教”的层面的应用

数字化探究实验能够极大地节约课堂实验教学的时间，提高教学的效率。开展数字化探究实验，在数据采集的过程中能够更快更好地得到实验数据，这样能够缩短学生处理数据的时间。而多出的时间，则可以引导学生进行知识的探究。

3.1.1提高教学效率

数字化探究实验可以显著提高教学效率。传统实验教学需要花费大量时间进行仪器的调试和数据的记录，而数字化探究实验则可以通过计算机快速完成这些工作。例如，在指导学生学习《呼吸作用与光合作用》这一节知识点的过程中，实验涉及大量的数据以及各种图形分析，一部分学生往往难以得到精确的实验结果，且由于这一部分实验涉及时间周期较长，难以通过传统方式开展探究。为此可以开展数字化探究实验。首先，学生通过氧气传感器及二氧化碳传感器，对绿色植物光合作用以及呼吸作用进行精确的测定。在这一测定过程中，学生能够得到精确的数据。接下来，学生对测得的数据进行整理，根据实验的需要绘制曲线图以及柱形图等进行分析，最终得到实验结果。这样的方式锻炼了学生的数据处理与数据分析能力，有利于促进学生综合素质的发展。

3.1.2突破教学难点

数字化探究实验可以帮助学生突破教学难点。高中生物学科具有概念多、细节多、逻辑性强等特点，学生在学习过程中往往会遇到一些难以理解的概念和现象。通过数字化探究实验，学生可以通过直观的实验现象和数据来理解和掌握知识，从而突破教学难点。例如，在学习《细胞分裂》这一节知识点时，学生可以通过数字化显微镜观察细胞分裂的过程，了解细胞分裂的各个阶段和特点，从而加深对细胞分裂的理解。

3.1.3促进师生互动

数字化探究实验可以促进师生互动。在传统的实验教学中，教师往往需要进行大量的讲解和示范，而学生则被动接受知识。而在数字化探究实验中，教师可以通过计算机屏幕展示实验现象和数据，引导学生进行思考和探究。同时，学生也可以通过计算机屏幕展示自己的实验成果和心得，与教师和其他同学进行交流和分享。这种互动式的教学方式可以激发学生的学习兴趣和积极性，提高教学效果。

3.2数字化技术在生物实验课堂“学”的层面的应用

3.2.1体验式学习

生物实验重在体验。实验课堂的体验式学习已经不再是单纯的拓展活动，而是将其完整地嵌入到课程教学过程中，使教学目标的落实有了保障，兼顾学科大概念和学科知识，促进学生积极参与，进行反思发现。着力通过信息技术的优势了解学生参与实验过程的真实学习状态，记录学生在本次实验中，哪个环节掌握得好，哪些掌握得不那么好，每个学生有怎样的认知特征，动手能力如何。基于此可以开展更有针对性的实验指导。学困生可以借助VIP学习模式，跟随老师练习，跟小组同学学习，还可以根据优秀同学录制的小视频反复点播学习，随时随地都能直观感受实验效果。

传统的生物实验只在课堂内，但数字化模式下，生物实验更直观、贴近生态、融入大自然，成为课堂创新的重要渠道。基于此，数字化实验教学打破学校的围墙，农场、田地、博物馆、科技馆，甚至重量级的生物实验室，都是学生的体验式学校，能够全方位立体化的让学生认识到知识的前因后果，为培养复合型人才提供便利条件。

3.2.2自主学习

数字化技术可以为学生提供自主学习的平台。在传统的实验教学中，学生往往需要在教师的指导下进行实验，缺乏自主性和创新性。而数字化探究实验则可以通过计算机和网络技术为学生提供自主学习的平台。学生可以根据自己的兴趣和需求选择实验项目和实验材料，进行自主设计和探究。这种自主式的学习方式可以激发学生的学习兴趣和创新能力，培养他们的自主学习能力和解决问题的能力。

3.2.3合作学习

数字化技术还可以促进学生的合作学习。在数字化探究实验中，学生可以通过计算机和网络技术与其他同学进行交流和合作。他们可以共同设计实验方案、分享实验数据和成果、讨论实验中的问题和困难。这种合作式的学习方式可以培养学生的团队协作能力和沟通能力，提高他们的综合素质。

3.3数字化探究实验在“评”的层面的应用

3.3.1实时反馈

数字化探究实验可以为学生提供实时的反馈。在传统的实验教学中，教师往往需要在实验结束后对学生的实验结果进行批改和评分，而数字化探究实验则可以通过计算机和网络技术为学生提供实时的反馈。学生可以在实验过程中随时查看自己的实验数据和结果，了解自己的实验情况和不足之处，从而及时调整实验方案和改进实验方法。

3.3.2多元评价

数字化探究实验可以实现多元评价。传统的实验教学往往只注重实验结果的评价，而忽视了实验过程和实验方法的评价。而数字化探究实验则可以通过计算机和网络技术实现多元评价。教师可以根据实验数据、实验结果、实验报告等多个方面对学生进行评价，从而更全面地了解学生的实验情况和能力水平。

3.3.3个性化评价

数字化探究实验还可以实现个性化评价。每个学生都有自己的特点和优势，传统的实验教学往往采用统一的标准进行评价，难以体现学生的个性差异。而数字化探究实验则可以通过计算机和网络技术实现个性化评价。教师可以根据每个学生的实验情况和能力水平制定个性化的评价标准和方法，从而更好地促进学生的发展。

4结论

数字化探究实验在高中生物教学中的应用具有广阔的前景和重要的意义。通过数字化探究实验，学生可以更直观地了解生物现象和原理，提高实验教学的质量和效率。同时，数字化探究实验还能够培养学生的创新思维和实践能力，促进他们的全面发展。

然而，数字化探究实验在高中生物教学中的应用也面临一些挑战，如技术门槛高、设备成本高、数据处理复杂等。因此，在未来的教学中，我们需要不断探索和完善数字化探究实验的应用模式和方法，加强教师的技术培训和支持，提高学生的数据处理和分析能力，推动数字化探究实验在高中生物教学中的广泛应用和发展。

参考文献：

[1]伏笑融.数字化技术在高中生物实验教学中的应用[J].启迪与智慧(上)，2023(8):54-56.

[2]史喆.数字化探究实验在高中生物教学中的应用[J].安徽教育科研，2022(21):95-97.