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摘 要：实验教学是高中生物教学的重要组成部分，本文从数码显微技术的直观展示突破血球计数板的使用及计数困惑，数字化传感技术探究细胞呼吸方式培养学生对实验数据及曲线分析的科学思维能力等方面进行了论述了如何优化高中生物实验教学。
关键词：数字化技术;高中生物;酵母菌实验
生物学是一门以实验为基础的自然科学，实验教学是高中生物教学的重要组成部分和重要方式。通过实验操作体验可以帮助学生理解抽象的生物概念和知识，培养学生的科学思想和探究能力。纵观历年江苏生物高考，实验都占有20%以上的比重，如2017年的第5题，2018年的第14，31（4）题，2019年的第14、30题等都考查了酵母菌相关实验的高频考点，针对实验教学中的问题，如何借助数字化实验技术，优化酵母菌相关实验的教学呢？笔者在高中生物教学中进行了一定的尝试。
1.借助数码显微镜直观展示，突破血球计数板的计数困惑
实验问题：血细胞计数板的使用是高中生物教材必修3的重要实验内容，近年高考试题及高三复习考试中常涉及血细胞计数板的使用原理、操作步骤、方法和相关计算的考查，但不少同学感觉解题难度较大，只知其一，不知其二，答题失分的率高。究其原因，主要是学生没有全面认识血球计数板的结构，停留在纸上谈兵的死记硬背状态。
改进方案：借助数码显微镜，结合数码互动系统在一体机上进行实验操作展示，通过不同实验操作的实验现象的比较、分析完成酵母菌的计数及相关实验影响因素的分析。具体按如下实验过程进行。①肉眼观察血球技术板：厚度，凹槽分布（四个凹槽和一个短横凹槽）②数码显微镜（4倍低倍镜）连接显示屏展示计数板上的方格网，展示9个大方格以及中间大方格。③放大将大方格，展示并观察，找出中方格之间的分割线（双线）。④增大物镜倍数，展示小方格。⑤探究盖玻片先盖、后盖的影响。滴加同一酵母菌培养液，两组采用先盖后滴和先滴后盖盖玻片的方法，在电脑显示屏计数每小格酵母菌数量以及中方格的酵母菌数量（讨论如何计数？），而后尝试计算酵母菌浓度，分析数据差异的原因。
优势分析：通过数码显微镜及显示屏直观展示，学生在自我观察中直观全面的认识了血球计数板，在实际实验操作和相互讨论中完成相关计算，既克服了传统显微镜下观察耗时长，不少同学观察不到，教师无暇顾及的情况，也避免了纸上谈兵的抽象实验教学的认知困难，较好的突破了学生在这一实验中的学习盲点和难点。
2.依托数字化实验技术的直观数据，理清酵母菌呼吸方式的表、图、线的思维难题
实验问题：“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验是人教版高中生物必修1中的一个重要探究性实验。但因试剂耗费量特别大，实验过程所耗时间较长（将两组装置放到30°C下培养，整个实验需持续8～10h才能观察到实验结果），并且装置的气密性以及酒精检测的危险性等因素的考虑，导致部分教师实际教学中多采用多媒体模拟实验代替的方式，这种纸上谈兵的实验教学导致学生缺乏直接实验体验和实际实验数据处理及分析能力，解题中细胞呼吸相关的数据和曲线分析成为学生的思维难题。
改进策略：借助传感器实验技术，设计探究酵母菌呼吸的相关数字化微型实验，记录实验中O2、CO2、酒精的含量及含量变化。实验材料与器材：活化酵母，5%葡萄糖溶液，注射器、新购的输液导管（带有调节器）、气球（包裹二氧化碳传感器检测部位，并起到缓冲气体的作用）、二氧化碳传感器、氧气传感器和酒精气体传感器，数据采集器及电脑等。实验过程：①将活化酵母液与5%葡萄糖溶液（按5：20比例）混合备用。②使用相同的注射器（20ml）连接四组实验装置，其中A组使用两个注射器，一个注射器添加H2O2和Fecl3作为供氧装置，另一注射器加入混合液10ml，连接二氧化碳传感器，测定有氧呼吸过程中二氧化碳的含量的变化。B组在注射器中加入混合液10ml，排出针管内气体，连接二氧化碳传感器，测定无氧呼吸过程中二氧化碳的含量的变化。C组在注射器中加入混合液10ml，针管内留10ml气体，连接二氧化碳传感器，测定有一定氧气存在时二氧化碳的含量的变化。D组在注射器内加入混合液10ml，针管内留10ml气体，连接氧气传感器，测定随呼吸进行装置内氧气的含量的变化。③数据采集：打开实验系统软件，设置数据采集时间为4min，选择相应模板和曲线名称后，分组开始采集实验过程中各装置C02（或O2）的含量值和变化曲線数据。④采集结束后，分别将A、B、C组发酵液进行加热，换用酒精气体传感器测定酒精的含量变化。⑤结果与分析：通过采集设备中展示的图表或者曲线，进行处理绘制4min内C02（或O2、酒精）的含量变化数值表和曲线图，分析酵母菌在氧气充足、氧气不足和无氧条件下的呼吸情况和产物，分析氧气改变与酒精产生量、二氧化碳产生量的关系，得出相应的实验结论。
优势分析：通过实验装置的改进及传感器技术的使用，不仅解决了传统探究酵母细胞呼吸方式实验耗时长，耗材多的问题，数字化实验技术借助于实验数据的采集、测量和归纳上有着技术上的优势，有利于学生通过定量数据和图像直观、快速地了解酵母菌细胞在氧气充足、氧气不足和无氧条件一段时间内产生的C02的含量变化、酒精含量变化、氧气含量变化，结合实验体验尝试进行实验数据分析处理，比定性的澄清石灰水变混浊实验更能培养学生的科学思维能力。
随着新课程改革的实施和发展，借助数字化实验技术来辅助优化实验教学，是教育改革必然趋势，让我们以教材为基础，将生物实验教学与数字化技术有机结合，创新优化实验教学，更好的培养学生的创新思维和科学探究精神，提高实验教学的质量和效率。
参考文献
[1]汤向荣.数字化微型实验在高中生物学实验教学中的应用[J].生物学教学，2019（3）：32-33
[2]樊宜多.“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的数字化改进[J].实验教学与仪器，2020（2）：72-73
[3]张莉.传感器在高中生物学实验教学中的应用[J].生物学教学，2009（6）：47-48.
基金项目：苏州市规划课题《叶圣陶“问题中心，实验探究”课程思想运用于高中数字化探究实验教学的实践研究》课题编号：Y-B/2014/06/06
关键词：数字化技术;高中生物;酵母菌实验
生物学是一门以实验为基础的自然科学，实验教学是高中生物教学的重要组成部分和重要方式。通过实验操作体验可以帮助学生理解抽象的生物概念和知识，培养学生的科学思想和探究能力。纵观历年江苏生物高考，实验都占有20%以上的比重，如2017年的第5题，2018年的第14，31（4）题，2019年的第14、30题等都考查了酵母菌相关实验的高频考点，针对实验教学中的问题，如何借助数字化实验技术，优化酵母菌相关实验的教学呢？笔者在高中生物教学中进行了一定的尝试。
1.借助数码显微镜直观展示，突破血球计数板的计数困惑
实验问题：血细胞计数板的使用是高中生物教材必修3的重要实验内容，近年高考试题及高三复习考试中常涉及血细胞计数板的使用原理、操作步骤、方法和相关计算的考查，但不少同学感觉解题难度较大，只知其一，不知其二，答题失分的率高。究其原因，主要是学生没有全面认识血球计数板的结构，停留在纸上谈兵的死记硬背状态。
改进方案：借助数码显微镜，结合数码互动系统在一体机上进行实验操作展示，通过不同实验操作的实验现象的比较、分析完成酵母菌的计数及相关实验影响因素的分析。具体按如下实验过程进行。①肉眼观察血球技术板：厚度，凹槽分布（四个凹槽和一个短横凹槽）②数码显微镜（4倍低倍镜）连接显示屏展示计数板上的方格网，展示9个大方格以及中间大方格。③放大将大方格，展示并观察，找出中方格之间的分割线（双线）。④增大物镜倍数，展示小方格。⑤探究盖玻片先盖、后盖的影响。滴加同一酵母菌培养液，两组采用先盖后滴和先滴后盖盖玻片的方法，在电脑显示屏计数每小格酵母菌数量以及中方格的酵母菌数量（讨论如何计数？），而后尝试计算酵母菌浓度，分析数据差异的原因。
优势分析：通过数码显微镜及显示屏直观展示，学生在自我观察中直观全面的认识了血球计数板，在实际实验操作和相互讨论中完成相关计算，既克服了传统显微镜下观察耗时长，不少同学观察不到，教师无暇顾及的情况，也避免了纸上谈兵的抽象实验教学的认知困难，较好的突破了学生在这一实验中的学习盲点和难点。
2.依托数字化实验技术的直观数据，理清酵母菌呼吸方式的表、图、线的思维难题
实验问题：“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验是人教版高中生物必修1中的一个重要探究性实验。但因试剂耗费量特别大，实验过程所耗时间较长（将两组装置放到30°C下培养，整个实验需持续8～10h才能观察到实验结果），并且装置的气密性以及酒精检测的危险性等因素的考虑，导致部分教师实际教学中多采用多媒体模拟实验代替的方式，这种纸上谈兵的实验教学导致学生缺乏直接实验体验和实际实验数据处理及分析能力，解题中细胞呼吸相关的数据和曲线分析成为学生的思维难题。
改进策略：借助传感器实验技术，设计探究酵母菌呼吸的相关数字化微型实验，记录实验中O2、CO2、酒精的含量及含量变化。实验材料与器材：活化酵母，5%葡萄糖溶液，注射器、新购的输液导管（带有调节器）、气球（包裹二氧化碳传感器检测部位，并起到缓冲气体的作用）、二氧化碳传感器、氧气传感器和酒精气体传感器，数据采集器及电脑等。实验过程：①将活化酵母液与5%葡萄糖溶液（按5：20比例）混合备用。②使用相同的注射器（20ml）连接四组实验装置，其中A组使用两个注射器，一个注射器添加H2O2和Fecl3作为供氧装置，另一注射器加入混合液10ml，连接二氧化碳传感器，测定有氧呼吸过程中二氧化碳的含量的变化。B组在注射器中加入混合液10ml，排出针管内气体，连接二氧化碳传感器，测定无氧呼吸过程中二氧化碳的含量的变化。C组在注射器中加入混合液10ml，针管内留10ml气体，连接二氧化碳传感器，测定有一定氧气存在时二氧化碳的含量的变化。D组在注射器内加入混合液10ml，针管内留10ml气体，连接氧气传感器，测定随呼吸进行装置内氧气的含量的变化。③数据采集：打开实验系统软件，设置数据采集时间为4min，选择相应模板和曲线名称后，分组开始采集实验过程中各装置C02（或O2）的含量值和变化曲線数据。④采集结束后，分别将A、B、C组发酵液进行加热，换用酒精气体传感器测定酒精的含量变化。⑤结果与分析：通过采集设备中展示的图表或者曲线，进行处理绘制4min内C02（或O2、酒精）的含量变化数值表和曲线图，分析酵母菌在氧气充足、氧气不足和无氧条件下的呼吸情况和产物，分析氧气改变与酒精产生量、二氧化碳产生量的关系，得出相应的实验结论。
优势分析：通过实验装置的改进及传感器技术的使用，不仅解决了传统探究酵母细胞呼吸方式实验耗时长，耗材多的问题，数字化实验技术借助于实验数据的采集、测量和归纳上有着技术上的优势，有利于学生通过定量数据和图像直观、快速地了解酵母菌细胞在氧气充足、氧气不足和无氧条件一段时间内产生的C02的含量变化、酒精含量变化、氧气含量变化，结合实验体验尝试进行实验数据分析处理，比定性的澄清石灰水变混浊实验更能培养学生的科学思维能力。
随着新课程改革的实施和发展，借助数字化实验技术来辅助优化实验教学，是教育改革必然趋势，让我们以教材为基础，将生物实验教学与数字化技术有机结合，创新优化实验教学，更好的培养学生的创新思维和科学探究精神，提高实验教学的质量和效率。
参考文献
[1]汤向荣.数字化微型实验在高中生物学实验教学中的应用[J].生物学教学，2019（3）：32-33
[2]樊宜多.“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的数字化改进[J].实验教学与仪器，2020（2）：72-73
[3]张莉.传感器在高中生物学实验教学中的应用[J].生物学教学，2009（6）：47-48.
基金项目：苏州市规划课题《叶圣陶“问题中心，实验探究”课程思想运用于高中数字化探究实验教学的实践研究》课题编号：Y-B/2014/06/06