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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页DIS在高中生物学实验中的应用初探唐晓春（江苏省南京师范大学附属扬子中学 210048 ） e-mail: 摘要 本文以“探究不同pH值对过氧化氢酶活性的影响”实验为例，介绍了DISLab的基本组成，并详细阐述了运用DIS实验有四大优点：数据采集迅速；数据分析准确；曲线拟合合理；探究性学习充分。旨在倡导DIS模式下的探究性学习。关键词 DIS DISLab 传感器 数据采集器 探究性学习为进一步配合和推动中小学理科新课程的改革进程，教育部2006年7月发布的中小学理科实验室装备规范中第一次将“计算机数据采集系统（D
2、IS：DigitalInformationSystem）”列入仪器装备标准中。两年多来，有条件的中小学已经开始对本校的理科实验室进行了改造，纷纷建立了数字化信息系统理科实验室（以下简称DISLab）。1. DISLab介绍DISLab 是现代信息技术、教育技术、教育观点和教学方法相结合的创新，简单点说就是借助电脑来进行实验的方法，整个系统是由传感器，数据采集器，计算机，应用软件四部分组成（如右图）。1.1传感器接受信号传感器是一种能接受外界的物理信号、化学信号或生物信号并能把他们转换为电信号，随后再传到数据采集器。传感器种类很多，可以测量多种变量。在高中生物实验中常用的有温度传感器、pH传感器
3、、溶解氧传感器、二氧化碳传感器等。1.2数据采集器转换信号数据采集器是连接传感器和计算机的桥梁，是整个系统的核心部件，其主要功能是将传感器采集的电信号（一种模拟信号）转换为数字信号，然后再将这些数字信号传输到计算机 1.3计算机处理信号应用在DISLab计算机系统要求不高，目前市场上的一般配置即可满足实验需要。1.4应用软件呈现信息DISLab的软件系统是一个包含了教学所需功能的数据收集分析软件，它运行于Windows环境下，可支持几十种传感器，数据分析功能强大，如曲线图，数据表，统计，数据转换，曲线拟合等。通过应用软件对相应数据的处理，可以得到直观、准确的图、表或其他呈现形式。2. DIS在
4、高中生物实验中的应用笔者以“探究不同pH值对过氧化氢酶活性的影响”为例，来讲解DIS在生物实验中的应用过程探究目的：探究不同pH值对酶活性的影响实验原理： 不同pH值对酶活性的影响可通过酶催化过氧化氢水解时单位时间内的O2生成量来衡量。实验仪器：量筒；试管；大烧杯；水果刀；试管架； 10ml移液管；盐酸溶液；NaOH溶液；蒸馏水；3%H2O2；新鲜土豆；计算机；USB连接线；O2传感器；传感器连接线；数据采集器界面准备单机运行操作平台装载实验模板、数据采集器与软件的连接， 实验主要操作流程：（1）在四只大烧杯中依次配PH=3，5，7，9的溶液，并进行标号A、B、C、D；（2）将四个相同大小的小
5、土豆条依次放入标号的大烧杯中，浸没后并静置2min；（3）A号土豆条加入对应量筒中，立即对上O2传感器。单击实验开始按钮，开始测量过氧化氢被催化分解的氧气量，测量时间10秒，单击完成。计算机自动记录O2生成量的实验数据；（4）以相同的方法测量其它pH下过氧化氢在酶催化下10秒内的氧气释放量；（5）计算机自动记录4组实验数据后，自动拟合并绘制pH与酶活性曲线图，如下图所示 （6）分析实验结果，完成实验报告pH对酶活性的影响曲线（用氧气释放量代表催化活性）不同pH对酶活性的影响3. DISLab教学的优点笔者通过实践，发现DIS实验的各项指标都要优于传统实验。其中，实验准备时间从原先占全过程的49
6、%减少为40%，数据处理时间从45%降为3%，而学生的探索时间则从6%大幅度增加到57%3.1数据采集迅速传统实验中，若要定量的测量H2O2分解产生O2量，你可以采用化学上用量筒排水法收集并计量体积，但费时费力。而在DISLab中，有了O2传感器，它能瞬间、较短时间内记录O2生成量，省时省力。3.2数据分析准确传统实验一般是定性的实验，只做3组数据（酸、中性、碱各一组）进行实验分析，若梯度PH值过多，实验现象对比不明显，如设置PH=6和PH=7时，产生的气泡（O2量）肉眼无法准确判断。而在DISLab中，有了数据采集器，它能定量的记录单位时间内产生O2量，反应出酶活性的高低。3.3曲线拟合合理
7、传统实验在实验时要在表格中记录数据，测量完毕后，还需自己画图来处理数据，在以往教学中，笔者发现学生所绘曲线千姿百态，误差较大。而在DISLab中，计算机中的应用软件可以在瞬间对数据处理完毕，立刻就能得到合理的拟合曲线，误差极小，效果理想。以上均是DISLab硬件和软件自带的优势，我们在实验中，可以利用这些优势，充分进行探究性学习。3.4探究性学习充分在日常的课堂教学中，笔者总感觉探究性学习难以充分进行，主要是学生很难在理论知识学习中发现问题。而在DISLab中，一方面它为探究性学习提供了充足的时间；另一方面，学生在自己的实践中会很容易发现问题并设计方案解决它。在此次实验中，学生就提出了不少问题
8、：我们可以设置更多、梯度更小的PH值，来探究过氧化氢酶的最适PH值。利用DISLab我们能轻松完成。在研究上一问题时，多组学生发现拟合出现的曲线左右两端曲线与横轴很接近但无交点，而我们的理论知识告诉我们：过酸、过碱蛋白质变性，曲线理应与横轴有交点。提出问题后，全体学生激烈讨论，最后共同提出假设：“过酸、过碱蛋白质变性后，3%H2O2在常温下会自动分解”，并进行实验验证（常温下，3%H2O2无酸无碱条件下测有无O2生成）正当学生实施实验时，一学生又提出问题：为避免试管空气中O2对实验的干扰，先测空试管中O2含量，再测加入试剂后O2含量。此问题一提出，其他学生也是连连点头。最后，师生利用DIS共同
9、成功的完成探究性学习。笔者通过实践，也很认同有些学者把DISLab称为探究性实验室的说法，因为DIS能够在有限的时间内给学生更大的探究空间。DISLab 融合了现代信息技术、教育技术、网络技术等多种手段的优势，提供一种更为直观、迅速、准确的教学实验环境，充分体现面向全体学生，进行探究性学习、提高学生生物科学素养的新课程理念。4. DISLab教学的一点担忧如同计算器普及后学生平时遇到数学计算时，总是很熟练的敲键，一旦遇到正规考试，在试卷上就明显反映出学生计算能力不足，DISLab教学设备确实先进，但实验中学生长期如此操作，其生物学实验的操作能力，生物绘图能力必然会下降。这些都与普通高中生物课程
10、标准（实验）的能力要求相违背。所以笔者认为生物实验中不能一味的DIS实验，应和传统实验有机的结合，合理搭配。DISLab毕竟还是新生事物，怎样才能更加合理地运用这套实验设备从事生物教学，还有待于广大教师的不断摸索和研究。主要参考文献：1中华人民共和国教育部. 普通高中生物课程标准（实验）M.北京：人民教育出版社, 2003.42 蒋永贵、吴俊明 新课程背景下的数字化实验室及其在中学理科教学中的应用 J中国电化教育 2006.11 3史能 数字化实验室在教学实验中的应用 J 中国科技信息2007.8 4李红印 关于数字化教学实验系统的一点思考 J中国现代教育装备2007.8 唐晓春（2001.8参加工作. E-mail:）发表于生物学通报2008.8第 1 页 共 1 页
