第一篇：數(shù)字化實驗室的優(yōu)越性及在實驗教學(xué)中的應(yīng)用論文

關(guān)鍵詞：數(shù)字化 實驗教學(xué) 優(yōu)越性

摘要：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化實驗作為一種新型實驗教學(xué)方法，對傳統(tǒng)實驗教學(xué)的變革起到了積極的影響。筆者結(jié)合本校數(shù)字化實驗室的發(fā)展，對數(shù)字化實驗室在中學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用及數(shù)字化實驗的優(yōu)越性，數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗的關(guān)系方面做了論述。

數(shù)字化實驗是在傳統(tǒng)實驗技術(shù)的基礎(chǔ)上引入了計算機技術(shù)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化實驗技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，成為傳統(tǒng)實驗室技術(shù)向現(xiàn)代化、數(shù)字化發(fā)展的方向。數(shù)字化實驗室作為一種新型的實驗手段，在新課程改革背景下破土而出。數(shù)字化實驗室既是對傳統(tǒng)實驗教學(xué)的有效補充，又是傳統(tǒng)實驗教學(xué)的延伸。我校在物理、化學(xué)、生物、地理四個學(xué)科中裝備了數(shù)字化實驗室，其中的數(shù)字化設(shè)備包括高級數(shù)據(jù)采集(在平板電腦中加裝數(shù)據(jù)采集卡)和傳感器。

一、數(shù)字化實驗室的優(yōu)越性

數(shù)字化實驗是在傳統(tǒng)實驗技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用傳感器技術(shù)，將傳統(tǒng)實驗中的信息數(shù)字化并傳送到計算機，由專用軟件處理后，通過圖像、表格、視頻等多種形式來動態(tài)地顯示出來。能使學(xué)生觀察到化學(xué)變化的整個過程，能對變化過程進行直觀、形象處理的實驗方法。在一定程度上將化學(xué)反應(yīng)過程中微觀世界通過數(shù)據(jù)與圖表展現(xiàn)出來，揭示其中的科學(xué)規(guī)律。根據(jù)我校數(shù)字化實驗室使用過程來看，數(shù)字化實驗具有如下特點。

1.數(shù)字化實驗室具有開放性。根據(jù)教學(xué)的實際需要，數(shù)字化實驗室既可用于演示實驗（配合投影設(shè)備），也可進行分組實驗；既可課堂教學(xué)使用，也可用于綜合實踐活動。其中最適合于綜合實踐活動，利用高級數(shù)據(jù)采集器的特點，可以到家庭、田野、工廠做實驗。因此，數(shù)字化實驗室是一個開放性的實驗平臺，無論在教學(xué)內(nèi)容還是教學(xué)方式上都具有開放性。例如，測定污水中的酸堿度。傳統(tǒng)的實驗方法是到各點取樣，送回實驗室分析，這樣即費時又費力。而數(shù)字化實驗就可以直接帶上設(shè)備到各點測定，數(shù)據(jù)由電腦分析后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)回，可以方便地匯總數(shù)據(jù)。

2.數(shù)字化實驗室具有智能型的特點，其智能性特征基本貫穿整個科學(xué)實驗過程。例如，在中和熱的測定實驗中，傳統(tǒng)的實驗方法無論取點和作圖都由手工完成。而數(shù)字化實驗這些過程都是由計算機完成的，而且能準(zhǔn)確、清晰地顯示出溫度的變化曲線。利用智能軟件能夠直接顯示數(shù)據(jù)坐標(biāo)，精確測量任何兩點的距離，而且可以同步顯示真實數(shù)據(jù)。

3.數(shù)字化實驗室與傳統(tǒng)實驗具有整合性。數(shù)字化實驗室仍以學(xué)生的真實實驗為基礎(chǔ)，只是在信息處理的重要環(huán)節(jié)上采用了計算機技術(shù)(采集、處理和表達(dá))，從而實現(xiàn)了計算機技術(shù)與傳統(tǒng)實驗技術(shù)的整合。

二、數(shù)字化實驗是對傳統(tǒng)實驗技術(shù)的延伸與發(fā)展

傳統(tǒng)定性實驗一般是通過人的主觀觀察（顏色、氣味、冷熱、沉淀、氣泡等）來判斷反應(yīng)進行的情況。而定量實驗是通過儀器（溫度計、電流表、電壓表等）斷續(xù)地測量數(shù)據(jù)，進一步由手工繪制圖表，最后通過分析來完成任務(wù)。而數(shù)字化實驗則是通過傳感器技術(shù)直接測定并且量化數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)傳給計算機，由計算機給出動態(tài)的輸出結(jié)果。測定各組成成分的數(shù)值及其之間的數(shù)量關(guān)系，從而更科學(xué)地分析問題、解決問題。

由于傳感器和計算機的介入，實驗的過程中能更快更準(zhǔn)確地連續(xù)監(jiān)測、采集和處理實驗數(shù)據(jù)，能夠利用軟件實時顯示數(shù)據(jù)。并能夠存儲、傳輸以及對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計等分析處理，提高了實驗準(zhǔn)確性，使實驗結(jié)果更真實。這樣數(shù)字化實驗不僅使原來的定量實驗實現(xiàn)自動化，迅速、準(zhǔn)確地給出實驗結(jié)果，而且可以使原來的定性實驗做定量化。

數(shù)字化實驗可以及時捕捉細(xì)微的科學(xué)過程。傳統(tǒng)實驗一般都是靠眼睛觀察實驗現(xiàn)象、靠手腦記錄和處理數(shù)據(jù)。但很多實驗現(xiàn)象是來不及觀察或者根本觀察不到，有時即使能夠讀數(shù)，也容易造成較大誤差。而數(shù)字化實驗可以通過傳感器可以捕捉 “瞬時”的過程，我們能夠通過計算機記錄下來仔細(xì)分析，可以探究的問題范圍和深度都大大拓展，更容易、更深刻地揭示客觀規(guī)律。

數(shù)字化實驗可以拓展問題探究的深度和廣度，更有利于探究性教學(xué)。把很多原來只能意會的問題通過數(shù)字、表格、視頻等形式顯示出來，將傳統(tǒng)實驗技術(shù)與傳感技術(shù)、信息技術(shù)的有機結(jié)合，使學(xué)生能觀察、捕捉并分析傳統(tǒng)實驗儀器無法觀察到的微弱信息和瞬間信息，對探究問題的深度提出了更高的挑戰(zhàn)，更具備發(fā)展性，更有培養(yǎng)學(xué)生的積極探究意識。

例如，在做酸堿中和滴定實驗時，傳統(tǒng)實驗是通過酸堿指示劑來確定中點。實驗過程中只能看到中點時指示劑顏色的突變，不能看到PH值變化的全過程。而在數(shù)字化實驗中使用PH傳感器就可以讓學(xué)生看到在中和反應(yīng)中溶液PH值變化的全過程，并將整個過程用圖形顯示出來。學(xué)生可以很方便地探究中和反應(yīng)的本質(zhì)問題。

數(shù)字化實驗室其實就是傳統(tǒng)實驗室的延伸。它是在傳統(tǒng)實驗技術(shù)的基礎(chǔ)上，引入傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機組成的多功能實驗平臺。數(shù)字化實驗室既是對傳統(tǒng)實驗教學(xué)的有效補充，又是傳統(tǒng)實驗教學(xué)的變革，更是一次對新課標(biāo)下實驗教學(xué)的挑戰(zhàn)。這需要我們不斷地探索，才能有效地用于實驗教學(xué)，才能發(fā)揮它的巨大優(yōu)越性。

參考文獻：

1．吳俊明，《新課程背景下的數(shù)字化實驗室及其在中學(xué)理科教學(xué)中的應(yīng)用》，《中國電化教育》，2006

2．史能，《數(shù)字化實驗室在教學(xué)實驗中的應(yīng)用》，《科技教育創(chuàng)新》，2007

第二篇：數(shù)字化技術(shù)在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用

海興縣 楊金鐘 *** 061200 數(shù)字化技術(shù)在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用

物理本身就是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗在學(xué)科教學(xué)中的重要性也是不言而喻的。因此，在初中物理教學(xué)中，要做好演示實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲;要注重探究實驗，促進學(xué)生學(xué)習(xí)方法的轉(zhuǎn)變和探索意識的培養(yǎng)；開發(fā)課外實驗，挖掘?qū)W生的潛力，提高動手實踐能力和創(chuàng)新能力。中學(xué)作為基礎(chǔ)教育階段，傳統(tǒng)實驗方法的訓(xùn)練對學(xué)生實驗?zāi)芰?、科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)是必不可少的。但若要研究的物理過程十分復(fù)雜，要采集或處理的數(shù)據(jù)量很多，或要通過多次改變實驗條件，對實驗過程進行深入的分析，數(shù)字化實驗手段就有強大的優(yōu)勢和廣闊的空間。

一、數(shù)字化實驗的特點

1、強大的數(shù)據(jù)采集能力

利用計算機，既可以對傳感器在快速變化的瞬態(tài)過程中獲得的大量實驗數(shù)據(jù)進行實時采集，也可以長時間地跟蹤收集極緩慢過程的各種實驗數(shù)據(jù)。數(shù)字化技術(shù)為理科教學(xué)中改造傳統(tǒng)實驗或開發(fā)以前無法進行的新實驗提供了有力的工具。

2、靈活的數(shù)據(jù)處理能力

通過計算機，可以對實驗過程進行控制，對大量的數(shù)據(jù)進行各種復(fù)雜的、快速的處理，例如數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、曲線的擬合、誤差的計算等．這就允許在實驗中嘗試改變各種條件，比較實驗的結(jié)果，為學(xué)生創(chuàng)造了一個科學(xué)探究和自主學(xué)習(xí)的環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實驗?zāi)芰σ约皩嵤虑笫?、勇于探究的科學(xué)態(tài)度。

3、為互動式教學(xué)創(chuàng)造了條件

在實驗室中將計算機聯(lián)機，可以方 便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，在教師的指導(dǎo)下對各1 組實驗結(jié)果進行比較、探討，為開放、互動性的課堂教學(xué)創(chuàng)造了條件。

二、數(shù)字化實驗系統(tǒng)的構(gòu)成 硬件：傳感器、采集器、計算機

軟件：對數(shù)據(jù)的采集進行控制；對所采集的數(shù)據(jù)進行處理

三、數(shù)字化教學(xué)實驗設(shè)計原則

既然要用數(shù)字化手段來進行某一實驗，選擇實驗課題時就應(yīng)該能夠回答采用數(shù)字化手段來進行這個實驗的必要性，并且在設(shè)計實驗時充分發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)的特長。

1、教學(xué)實驗必須有鮮明的物理思想

教學(xué)實驗必須含有豐富的物理思想．實驗設(shè)計要突出所研究的問題的背景，實驗所依據(jù)的原理和研究問題所用的方法。

2、教學(xué)實驗的設(shè)計要能充分展示所研究的物理過程，有效地揭露物理過程的本質(zhì)．教學(xué)實驗的設(shè)計還必須給學(xué)生提供充分發(fā)揮創(chuàng)造力、想象力的空間，有一定的操作要素．

四、數(shù)字化實驗的選取原則

要用數(shù)字化手段來進行某一實驗，選擇實驗課題時就應(yīng)該能夠回答采用數(shù)字化手段來進行這個實驗的必要性，并且在設(shè)計實驗時充分發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)的特長。在實驗課題的選擇上，數(shù)字化實驗比較適合用在那些過程比較復(fù)雜的，要采集的數(shù)據(jù)量比較多的，數(shù)據(jù)處理中計算量比較大的實驗。

五、數(shù)字化實驗設(shè)計實例

1、作用力與反作用力

實驗?zāi)康模赫f明物體間發(fā)生相互作用時，作用力反作用力方向相反，大小相等。實驗方法：用兩個力傳感器互相對拉或?qū)海容^兩條“力－時間”函數(shù)圖線。

2、碰撞與緩沖的研究

實驗?zāi)康模罕容^緩沖物軟硬程度對沖力大小的影響；驗證動量定理

實驗方法：使砝碼從同一高度下落到軟硬程度不同的緩沖墊上，通過“力－時間”圖線比較沖力大小。將琺碼與緩沖墊接觸過程中受到的“合力”對時間積分，說明琺碼從同一高度下落，自接觸緩沖墊到停止運動，所受合力的沖量相等。

3、電容器充、放電過程的研究

實驗?zāi)康模?/p>

1、觀察電容器充放電過程中電壓、電流的變化情況。

2、說明電容器所帶電量與電壓之比是只與電容器物理結(jié)構(gòu)有關(guān)的常量，說明物理量“電容”的概念。

實驗方法：

1、觀察電容器充、放電過程的“電壓－時間”、“電流－時間”函數(shù)圖線。

2、將電容器充、放電過程的“電流－時間”圖線對時間積分，求出充、放電的電量。證明對某一電容器來說，這電量與充電電壓之比是一個常量。

4、定值電阻伏安特性的研究 實驗?zāi)康模?/p>

1、研究定值電阻的伏安特性

2、研究定值電阻上消耗的電功率與電壓的關(guān)系

實驗方法：

1、通過對定值電阻伏安特性曲線的線性擬合，研究定值電阻上電壓、電流、電阻間的函數(shù)關(guān)系。

2、通過對定值電阻上“功率－電壓”曲線的擬合5、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的研究 實驗?zāi)康模候炞C電磁感應(yīng)定律

實驗方法：比較“磁感強度、感應(yīng)電壓－時間”、“磁感強度變化率、感應(yīng)電壓－時間”圖線，說明在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電路中感應(yīng)電動勢的大小只與磁通量的變化率有關(guān)。、6、研究交流電的有效值 實驗?zāi)康模貉芯空医涣麟娪行е蹬c峰值間的關(guān)系

實驗方法：

1、通過用“正弦函數(shù)”對“交流電壓－時間”圖線進行擬合，確認(rèn)低壓交流電源輸出的是否可看作是正弦交流電。

2、通過對“電壓平方－時間”圖線進行統(tǒng)計分析，求出在整周期內(nèi)交流電壓的“均方根”值，并求出交流電壓的峰值與“均方根”值之比。

7、振蕩電流的研究

實驗?zāi)康模?/p>

1、研究“LC”振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過程

2、研究產(chǎn)生振蕩電流時電路中電壓、電流間的相位關(guān)系

實驗方法：

1、觀察“LC電路”產(chǎn)生超低頻振蕩的過程

2、通過軟件慢速重放的功能研究產(chǎn)生振蕩時電路中電壓和電流間的相位關(guān)系

8、氣體等溫過程的研究

實驗?zāi)康模候炞C一定量氣體等溫過程中壓強與體積的關(guān)系

實驗方法：

1、通過單點輸入，作出一定量氣體“壓強－體積”曲線

2、通過對“壓強－體積”曲線的擬合，驗證波義耳定律

第三篇：數(shù)字化實驗室在教學(xué)中的作用

數(shù)字化實驗室在教學(xué)中的作用

一.提高了教學(xué)效率

數(shù)字化實驗室發(fā)揮了傳感器和計算機的優(yōu)勢，實現(xiàn)了高精度、高速度和自動化的測量，采集到多種完整、動態(tài)的信息，并且能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)作出多維的、綜合性的分析處理。這樣就把教師和學(xué)生從繁瑣的、重復(fù)性的勞動中解放出來，集中精力于設(shè)計實驗方案、歸納總結(jié)、交流信息和從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。經(jīng)統(tǒng)計，與傳統(tǒng)教學(xué)相比可以提高效率100%以上。

二.解決了教學(xué)難題

很多傳統(tǒng)的實驗設(shè)備，具有簡單、直觀、易于操作等優(yōu)點。但是其用途往往單一，而且需要人工讀數(shù)和記錄，難以觀測快速變化的過程，也不便于研究復(fù)雜的問題。而數(shù)字化實驗室通過高精度、高速度的數(shù)據(jù)采集，能夠?qū)崟r記錄實驗的每一個過程，把轉(zhuǎn)瞬即逝的實驗數(shù)據(jù)記錄下來，高效、直觀，便于學(xué)生仔細(xì)觀察，加深理解，從而輕松解決教學(xué)中的難題。

三.培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力和研究精神

數(shù)字化實驗室的開放性和易操作性，提供了一種良好的環(huán)境，激勵學(xué)生進行研究性學(xué)習(xí)，自主提出感興趣的研究課題，自主進行實驗研究。在這個過程中，學(xué)生通過了解和掌握現(xiàn)代實驗手段，增強創(chuàng)新意識，提高實踐能力，培養(yǎng)實事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，養(yǎng)成交流與合作的良好習(xí)慣，認(rèn)真分析誤差，對實驗方案和實驗結(jié)果做出評估?？傊瑢W(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、動手能力以及探索精神可以得到極大的提高。

四.實現(xiàn)了理科實驗教學(xué)及考試的信息化

目前全國各省級教育部門組織的高中會考中，理化生實驗考試是必考的內(nèi)容，每年有458萬名考生參加。在全國各地市組織的中考升學(xué)考試中，物理、化學(xué)實驗操作考試也是作為必考加分內(nèi)容，每年全國大概有2085萬初中畢業(yè)班生參加。（數(shù)據(jù)來源《教育統(tǒng)計年鑒》）

但是，在目前進行的上述理科實驗考試中，存在著兩大問題。

第一、考試效率問題。由于實驗考試主要考察學(xué)生實際動手操作能力，同時又必須在短時間內(nèi)完成考試，這就必須實行一個教師監(jiān)督幾個學(xué)生完成實驗的考核方式。每次考試一般學(xué)校一個年級有上百人參加，多的可到上千人，教師的工作量極大，考試效率極低。第二、考試信度問題。由于需要大量監(jiān)考老師，有些地方不得已請本校其他學(xué)科教師甚至請大學(xué)生來參與監(jiān)考，這些監(jiān)考教師對于考試標(biāo)準(zhǔn)的理解千差萬別，把握的尺度各有差異，由此給出的考試成績自然信度極差，絕大部分都一次通過，流于形式，沒有起到真正的作用。

第四篇：數(shù)字化語言實驗室教學(xué)環(huán)境構(gòu)建及應(yīng)用績效研究論文

摘要：數(shù)字化語言實驗室是進行語言課程教學(xué)的主要場所，是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的實用平臺。本文介紹了數(shù)字化語言實驗室發(fā)展的時代背景，探討了數(shù)字化語言實驗室教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建原則、系統(tǒng)功能和外設(shè)營造等相關(guān)問題，并就實驗室的應(yīng)用績效進行了論述。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化語言實驗室 教學(xué)環(huán)境 環(huán)境構(gòu)建 應(yīng)用績效

一、數(shù)字化語言實驗室發(fā)展的時代背景

數(shù)字化語言實驗室作為現(xiàn)代化科技發(fā)展的產(chǎn)物，以其多資源、多功能、多模式，帶給學(xué)生和教師的是語言學(xué)習(xí)與語言教學(xué)質(zhì)的轉(zhuǎn)變，它為實現(xiàn)外語教學(xué)的數(shù)字化、信息化、現(xiàn)代化，提供了一個跨越式的理想平臺。

如何從“以人為本”的角度，合理構(gòu)建數(shù)字化語言實驗室的教學(xué)環(huán)境，更好地滿足教改新模式的要求，以及如何提高數(shù)字化語言實驗室教學(xué)應(yīng)用的績效，仍是廣大教師和教育技術(shù)工作者應(yīng)探討的問題。

二、數(shù)字化語言教學(xué)環(huán)境的內(nèi)涵

所謂語言教學(xué)環(huán)境是指語言學(xué)習(xí)中語言出現(xiàn)和使用的具體環(huán)境。數(shù)字化語言實驗室所提供的不是現(xiàn)有教學(xué)資源簡單的數(shù)字化處理，不是簡單的語言課程的網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)，而是教師、學(xué)生、實驗室資源的有機架構(gòu)，是三者相統(tǒng)一的“三位一體”化的教學(xué)環(huán)境。衡量數(shù)字化語言教學(xué)環(huán)境優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，是學(xué)生在這個所提供的環(huán)境中，多大比例的時間在進行語言的練習(xí)交流，多大程度地實現(xiàn)了自身的有效學(xué)習(xí)。

因此數(shù)字化語言教學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展方向應(yīng)該是不斷滿足語言教學(xué)的需求，逼近語言教學(xué)的理想環(huán)境。語言教學(xué)的理想環(huán)境可以分為學(xué)生學(xué)習(xí)的理想環(huán)境和教師教學(xué)的理想環(huán)境。其中語言學(xué)習(xí)的理想環(huán)境是基礎(chǔ)，它決定了語言教學(xué)的理想環(huán)境。語言教學(xué)的理想環(huán)境可以包括兩個方面的內(nèi)容：一是有獲得語言知識的良好手段;二是有語言練習(xí)和語言實踐的良好條件或環(huán)境。

鑒于語言學(xué)習(xí)過程的特殊性，教學(xué)環(huán)境的優(yōu)與劣，直接影響到外語學(xué)習(xí)的教學(xué)效果。而數(shù)字化語言實驗室所能提供的是將各種可用資源數(shù)字化重組，并通過最合理的方式創(chuàng)建語言學(xué)習(xí)的綜合性的、開放性的、實踐性的實驗教學(xué)環(huán)境，使外語的學(xué)習(xí)在時間和空間上全面開放。

三、實驗室教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建

1.教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建原則

(1)創(chuàng)新性原則。實驗室的資源共享、開放式教學(xué)，與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，給學(xué)生更多的時間來自己摸索與實踐，給教學(xué)形式的進一步發(fā)展提供了摸索的空間。教師應(yīng)該積極借助于現(xiàn)代化的教學(xué)環(huán)境，重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

(2)實踐性原則。數(shù)字化語言實驗教學(xué)重在提供學(xué)生自主語言實踐的教學(xué)環(huán)境，是學(xué)生發(fā)揮主體作用，自主進行語言實踐掌握的有力途徑。學(xué)生在所提供的教學(xué)環(huán)境中廣泛涉獵語言素材，利用實驗室所提供的資源，摒棄被動學(xué)習(xí)的劣根性，真正受益于數(shù)字化語言教學(xué)。

(3)綜合性原則。一個實用性強的數(shù)字化語言實驗室不僅應(yīng)該綜合多方位的學(xué)習(xí)資源庫與系統(tǒng)使用功能，提供給學(xué)生自主學(xué)習(xí)使用，同時也需要教師與實驗室負(fù)責(zé)人員的有效利用與配合。在不斷發(fā)展、擴充學(xué)習(xí)資源的同時，完善教學(xué)資源的軟件與硬件的綜合建設(shè)，多類型、多層次的實施途徑是確保實驗室得以發(fā)揮價值的重要保證。

2.教學(xué)環(huán)境的系統(tǒng)功能

(1)創(chuàng)造仿真的人機對話模式。語言教學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)和功能的突破點是在語音識別技術(shù)的發(fā)展和完善上。創(chuàng)造出模擬真人間一對一交流的人機對話模式，對外語學(xué)習(xí)具有非同尋常的重要意義。

(2)構(gòu)造語言教學(xué)信息資源庫。局限于課本的外語學(xué)習(xí)實用性有限，因此搭建標(biāo)準(zhǔn)化語言學(xué)習(xí)資源平臺，對外語的教學(xué)可以起到推進性的作用。雖然，全國部分高校都有自己的外語教學(xué)資源庫，但是由于高校信息化建設(shè)的獨立性，導(dǎo)致外語教學(xué)資源庫的建設(shè)自成體系，資源共享難。而數(shù)字化語言系統(tǒng)應(yīng)該將現(xiàn)有的教學(xué)資源匯總、整合、完善，平等地開放給學(xué)生使用，使學(xué)生自主地接觸到多方位的學(xué)習(xí)信息，這樣才是真正服務(wù)于語言教學(xué)。

(3)完善語言教學(xué)管理功能。數(shù)字化語言實驗室為學(xué)生利用教學(xué)系統(tǒng)進行自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件，但是應(yīng)該考慮到并非每一個學(xué)生都有很強的自覺性，因此設(shè)定在規(guī)定的時間里達(dá)到既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，是很有必要的，這就需要數(shù)字化語言實驗室系統(tǒng)應(yīng)具備教學(xué)管理與控制功能。

3.教學(xué)環(huán)境的外設(shè)營造

(1)單位實驗室的容量控制。按照語言教學(xué)的一般規(guī)律，單個實驗室或單個實驗教學(xué)班級的規(guī)模應(yīng)該是越小越好，但是對于一般的高校而言，語言室的教學(xué)環(huán)境不僅僅面向的是專業(yè)外語教學(xué)使用，更多的是公共外語的教學(xué)任務(wù)。同時，過小的實驗室規(guī)模勢必造成教育成本的大幅度提高。所以在保證教學(xué)質(zhì)量的前提下，建議可將單位語言教學(xué)環(huán)境中容納學(xué)生的數(shù)量控制在36位至48位之間。

(2)實驗室的音響設(shè)施。在語音實驗室授課或上課，勢必會長時間佩戴耳機，佩帶耳機時間過長，勢必會造成一定的不適感，影響到學(xué)生上課的情緒。因此一套中等音質(zhì)質(zhì)量的外置揚聲器是語言教學(xué)環(huán)境中必不可少的設(shè)備。在非聽力的課程中，可以適當(dāng)?shù)厥褂脤嶒炇业膿P聲器，緩解教師、學(xué)生的聽覺疲勞，有助于調(diào)節(jié)課堂氛圍。

(3)實驗室的照明控制。研究表明自然光對視覺敏感度效果最好，語言實驗室室內(nèi)的照明設(shè)備基本上都使用熒光燈。由于上課時學(xué)生主要閱讀顯示器上的文字，所以要考慮過強的環(huán)境照明是否會造成顯示器圖文顯示反差降低，影響閱讀效果。

(4)實驗室的保潔問題。語言教學(xué)設(shè)備由多個教學(xué)班級輪流使用是一個非常普遍的現(xiàn)象，這必然造成學(xué)生端的外接設(shè)備不同程度的污染現(xiàn)象。鑒于此，對語言實驗室的定期保潔是非常有必要的，這樣做不僅能給學(xué)生營造出干凈的學(xué)習(xí)環(huán)境，還能防范污染對實驗設(shè)備的損傷。

四、數(shù)字化語言實驗室應(yīng)用績效的探究

數(shù)字化語言實驗室的有效應(yīng)用能提高學(xué)生的外語學(xué)習(xí)興趣和語言應(yīng)用能力，能促進教師的教學(xué)實踐和科研創(chuàng)新能力，增強師生的綜合素質(zhì)，實現(xiàn)教學(xué)相長。

1.應(yīng)用績效探究的目的評估數(shù)字化語言實驗室在實施教學(xué)過程中各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量與效果，最基本的功用是可以促進教師和實驗管理人員的積極性和主動性，但其意義遠(yuǎn)不僅如此。

績效，指人們在工作場合中通過一定的活動完成任務(wù)所形成的業(yè)績或成果。簡言之，就是目標(biāo)達(dá)成的程度?？冃гu估的目的，就是撇開外在的表面因素，仔細(xì)審視整個實施過程是否已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，在明確目標(biāo)之后，找出目標(biāo)與現(xiàn)狀的差距。可以說，探究數(shù)字化語言實驗室應(yīng)用績效的目的在于對實驗教學(xué)質(zhì)量進行評估，找出實際應(yīng)用中的優(yōu)勢與不足，完善教學(xué)培養(yǎng)方案，使語言教學(xué)在數(shù)字化的教學(xué)環(huán)境中更上一個臺階。

2.語言實驗室應(yīng)用績效的分類

從數(shù)字化語言實驗室最直接的使用對象來看，實驗室的應(yīng)用績效可以分為學(xué)生應(yīng)用績效和教師應(yīng)用績效，可以從這二個方面來綜合分析數(shù)字化教學(xué)環(huán)境的現(xiàn)實意義與價值。

(1)學(xué)生應(yīng)用績效。學(xué)生是數(shù)字化語言實驗室最直接的受用者。分析學(xué)生對實驗室的應(yīng)用績效最能說明數(shù)字化教學(xué)的實際效果。學(xué)生的應(yīng)用績效評定的前提是將同一年級同一課程的學(xué)生分成二個班級，分別在數(shù)字化語言教學(xué)環(huán)境中與傳統(tǒng)的課堂進行受教。績效的內(nèi)容可以基本分為以下三個方面：在一個學(xué)期后進行應(yīng)試成績的考核;在一個學(xué)期后進行語言交際能力的考核;在一個學(xué)期后進行外語綜合能力的考核等。綜合以上幾個方面，來對比分析不同的兩個教學(xué)環(huán)境對學(xué)生實際教學(xué)的影響，來發(fā)現(xiàn)其中的差異性、優(yōu)勢性與可發(fā)展性。因為數(shù)字化教學(xué)仍在不斷地完善過程中，在實際教學(xué)中尚處在一個銜接與過渡的階段，通過學(xué)生應(yīng)用績效的考核，可以發(fā)現(xiàn)最有價值的問題，進而不斷改進，優(yōu)化學(xué)生的課堂內(nèi)容和學(xué)習(xí)過程。

(2)教師應(yīng)用績效。教師作為實驗室的使用主導(dǎo)，對于實驗室的實際應(yīng)用也直接影響到學(xué)生應(yīng)用績效。教師應(yīng)用績效的評定是以學(xué)生應(yīng)用績效為前提的，因為學(xué)生學(xué)習(xí)的實際效果是教師應(yīng)用效果的最終體現(xiàn)。教師可以借鑒學(xué)生績效的結(jié)果來發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題，也可以采用調(diào)查問卷等形式來有針對性地發(fā)現(xiàn)問題，摸索改進基于數(shù)字化語言實驗室平臺的最適合的教學(xué)形式與方法。教師應(yīng)該在不斷摸索中成長，在不斷創(chuàng)新中收獲，在自身穩(wěn)步提高的同時，為學(xué)生營造最理想的教學(xué)氛圍。

五、結(jié)束語

現(xiàn)代化語言教學(xué)，在教學(xué)的理念與方法上仍追求不斷發(fā)展和創(chuàng)新，數(shù)字化語言實驗室的發(fā)展也呈多元化，其系統(tǒng)資源功能不斷完善，實用性日趨強大，對外語的“教”與“學(xué)”產(chǎn)生了積極的影響筅

參考文獻：

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第五篇：高中生物數(shù)字化實驗教學(xué)應(yīng)用的不足及策略研究

題目：

高中生物數(shù)字化實驗教學(xué)應(yīng)用的不足及策略研究

姚夢萍

2017年6月

1.文獻綜述

1.1 高中生物實驗教學(xué)研究現(xiàn)狀

生物學(xué)是一門自然科學(xué)，一定要以實驗為基礎(chǔ)。生物學(xué)實驗是生物學(xué)研究的基礎(chǔ)，更是生物這門學(xué)科的一個重要組成部分。生物實驗教學(xué)是生物教學(xué)的開端，任何生物學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)都依賴于科學(xué)家無數(shù)次的相關(guān)實驗探索。

生物實驗教學(xué)在生物教學(xué)中的地位舉足輕重。一方面實驗的思想和過程是學(xué)習(xí)重點內(nèi)容之一，另一方面，實驗教學(xué)是生物學(xué)教學(xué)的重要方法和手段之一[1]。生物教學(xué)中很多重要的概念都是從實驗中分析得出來的。例如：在人教版高中生物必修1第5章第4節(jié)“能量之源——光與光合作用”一節(jié)中，雖然光合作用的概念提出在前，但是學(xué)生不能很好的理解其中的含義，無法了解其中的過程及原理。通過總結(jié)歷代科學(xué)家的實驗，進而得出光合作用的探究歷程，讓學(xué)生能夠像科學(xué)家一樣去慢慢思考其中的過程，從而能夠真正理解光合作用的概念，準(zhǔn)確地說出光合作用的原料、場所、條件、產(chǎn)物等，并寫出其化學(xué)反應(yīng)方程式。但是，如果沒有對這些科學(xué)家所做的實驗進行學(xué)習(xí)和講解，就會使得光合作用的概念較為抽象，學(xué)生也不容易理解，對于其內(nèi)含，學(xué)生更難以去挖掘，只能停留在表面的記憶。因此，很多一線教師從高中生物的教學(xué)開始就不斷的強調(diào)實驗原理、實驗思路、實驗步驟、實驗設(shè)計的原則、實驗結(jié)果和對結(jié)論的分析等內(nèi)容，并且花費了比較多的時間來給學(xué)生做相應(yīng)的訓(xùn)練，足見其重要性[2]。

但是筆者在實際教學(xué)中以及翻閱大量文獻后發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)實驗教學(xué)其實也面臨一些問題：(1)生物教師的實驗教學(xué)觀念落后，大部分高中生物教師沒有正確的實驗教學(xué)觀念，沒有意識到實驗教學(xué)的重要意義，認(rèn)為做實驗浪費課時，影響教學(xué)進度，還不如讓學(xué)生直接背實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)論，即“做實驗”還不如“看實驗，講實驗，背實驗”；(2)課時緊張，現(xiàn)在很多高中學(xué)校認(rèn)為生物是“副科”，學(xué)校安排課時只能完成學(xué)校要求的教學(xué)任務(wù)，一個班一周只有 2~3 節(jié)生物課，導(dǎo)致教師無法給學(xué)生安排單獨的實驗課；[3](3)傳統(tǒng)實驗教學(xué)實驗現(xiàn)象不能夠量化、等待結(jié)果的時間較長、教學(xué)方式單

一、實驗教學(xué)無評價方法、現(xiàn)有實驗室難以滿足實驗教學(xué)的要求等等[4]。1.2 數(shù)字化實驗的概述 1.2.1 數(shù)字化實驗的含義

數(shù)字化實驗，廣義上指所有使用數(shù)字化技術(shù)或儀器的實驗，不僅包含使用數(shù)字化儀器的實驗，還包括以計算機為基礎(chǔ)的虛擬仿真實驗、多媒體展現(xiàn)的動畫實驗等等[5]；狹義上指利用現(xiàn)代傳感技術(shù)的實驗，傳感器感受到相應(yīng)的信號，然后由與計算機配套的軟件將信號轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)形式輸出，從而使實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠且

第 1 頁

共 8 頁 沒有繁瑣的計算，從定量的角度揭示實驗的本質(zhì)。

盡管數(shù)字化實驗的稱謂不盡相同，但是所指實驗系統(tǒng)的基本組成與特點是大致相同的，即它們均是通過采用傳感器實驗設(shè)備將實驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入電腦，進行實驗分析與探究的新型實驗形式，主要設(shè)備由“可控源+傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計算機+處理軟件”組成，因此，我們可以認(rèn)為利用“傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計算機”這樣基本組成的實驗系統(tǒng)開展的實驗均可稱之為數(shù)字化實驗[6]。故數(shù)字化實驗是指一般由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機及相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件等構(gòu)成的測量、采集、處理設(shè)備和與之配套的相應(yīng)的實驗儀器裝備組成的實驗系統(tǒng)[7]。

當(dāng)今知識和信息爆炸的社會，以傳感器為主的數(shù)字化實驗室仍以學(xué)生的真實實驗為基礎(chǔ)，很好地抓住了信息處理的三個重要環(huán)節(jié)：采集、處理和表達(dá)，從而有效實現(xiàn)了信息技術(shù)與理科學(xué)科的整合[8]。數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗不同，它擁有強大的后期數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)圖的結(jié)合，圖像自動生成，數(shù)字化實驗應(yīng)用于教學(xué)中，有助于加強學(xué)生信息獲取、加工、處理等方面的能力。此外，數(shù)字化實驗還具有以下顯著特點：實驗過程直觀可視[9]、數(shù)據(jù)處理實時自動、操作并行數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

1.2.2 數(shù)字化實驗室的含義

數(shù)字化實驗室，即配備了能夠完成所需數(shù)字化實驗的一切器材、資源、教師的實驗室。這樣的實驗室不僅要擁有足夠數(shù)量和質(zhì)量的計算機，更要有優(yōu)質(zhì)的多種配套傳感器、視頻或圖片等資源，而經(jīng)過培訓(xùn)并且能夠完全掌握數(shù)字化實驗器材使用的一線教師也是實驗室不可缺少的一部分。數(shù)字化的儀器和資源在不斷進步，那么我們的教師也要不斷的進行培訓(xùn)、不斷的適應(yīng)新的技術(shù)和新的教學(xué)方法?，F(xiàn)在很多大學(xué)都在推進數(shù)字化校園，其中一個重要內(nèi)容就是數(shù)字化實驗室，它是涉及到數(shù)字化教室、辦公室、圖書館、網(wǎng)絡(luò)工作室的一種模式[10]，在這種模式下的數(shù)字化實驗室是指一種新的實驗室信息管理系統(tǒng)，其包含的內(nèi)容比較多，是一種利用計算機網(wǎng)絡(luò)、分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)存儲技術(shù)實現(xiàn)對實驗室進行全面管理的計算機應(yīng)用系統(tǒng)[11]。這種實驗室最大的優(yōu)勢在于集合了大量數(shù)字化的教學(xué)資源，并且方便管理[12]。1.2.3 數(shù)字化實驗教學(xué)的含義

數(shù)字化實驗教學(xué)，即延續(xù)了傳統(tǒng)實驗的教學(xué)理論，但是能夠利用傳感器、計算機等新型設(shè)備，在教師的指導(dǎo)下完成教材已有實驗或者設(shè)計進行探究創(chuàng)新實驗的教學(xué)方式。這種教學(xué)方式相較于傳統(tǒng)實驗教學(xué)，有著科技上的優(yōu)勢：盡管理論上來說，這樣的實驗教學(xué)跟傳統(tǒng)實驗教學(xué)一樣，都是在實驗室里完成的真實的實驗，要記錄實驗結(jié)果并得出實驗結(jié)論。但是，記錄的媒介變了：從傳統(tǒng)儀表換成第 2 頁

共 8 頁 了新型傳感器；記錄的方式也變了：由學(xué)生手寫記錄變成了計算機自動生成，學(xué)生可以短時間內(nèi)獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，進而分析得出相應(yīng)的實驗結(jié)論。再者，數(shù)字化實驗更具有準(zhǔn)確度、速度、數(shù)量、創(chuàng)新性上的優(yōu)勢，更受師生的喜愛[13]。

但是并不是所有高中生物實驗都能夠利用數(shù)字化實驗教學(xué)來完成的，有研究表明，在科學(xué)探究過程中，主要有以下3類實驗比較適合運用數(shù)字化實驗儀器[14]：(1)是用常規(guī)實驗看不到的東西。有一些實驗現(xiàn)象無法靠眼睛進行觀察，也就無法利用傳統(tǒng)實驗進行操作?，F(xiàn)在可以借助數(shù)字化實驗儀器幫助我們看到，這樣就擴大了實驗的范圍。這是非常重要的一方面。(2)是有關(guān)變量的實驗。原來做實驗，我們只能孤立地看到什么，借助數(shù)字化實驗室，我們可以研究事物或現(xiàn)象之間的關(guān)系，比如什么改變了、引起了什么改變、是什么規(guī)律等等，這些都是靠傳統(tǒng)實驗比較難以做到的，特別在化學(xué)生物等學(xué)科，幾乎放棄了開展某些實驗?，F(xiàn)在，借助數(shù)字化實驗儀器，可以研究變量之間的關(guān)系和規(guī)律，這是非常強大的作用。(3)是復(fù)雜實驗。復(fù)雜實驗有它的獨特性，比如說野外采樣，如果不利用數(shù)字化實驗儀器，數(shù)據(jù)采集、處理和分析等在有限時間和有限手段中是難以實現(xiàn)的。因此，數(shù)字化實驗教學(xué)在這一方面也存在了一定的局限性。1.3 數(shù)字化實驗國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1.3.1 國外關(guān)于數(shù)字化實驗的研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代，美國和英國率先引入了基于傳感器的數(shù)字化實驗室，由于效果顯著，隨后在以色列、澳大利亞、日本、新加坡等發(fā)達(dá)國家的推廣[15]。最開始的引入是針對大學(xué)的實驗室，培養(yǎng)了許多優(yōu)秀的大學(xué)生，受到老師和學(xué)生的喜愛。隨著數(shù)字化實驗技術(shù)的成熟發(fā)展，逐步被引入到中小學(xué)自然科學(xué)的教學(xué)中。這些實驗室，不僅可以完成學(xué)生們課本上己有的實驗，更可以讓學(xué)生在老師的幫助下設(shè)計完成實驗，大大促進了歐美學(xué)生對實驗探究能力的提升及相關(guān)科學(xué)理論知識的掌握[6]。以美國為代表的發(fā)達(dá)國家早在上個世紀(jì)就已經(jīng)全面鋪開了數(shù)字化實驗室，并且鼓勵學(xué)生親自動手去體驗自然科學(xué)的奧秘，適當(dāng)?shù)倪\用已掌握的科學(xué)原理甚至現(xiàn)場查閱資料來解決問題，從而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維、批判性思維。而這正是我國學(xué)生所缺乏的并有待提高的能力。在自然科學(xué)的教學(xué)中，美國教師帶領(lǐng)學(xué)生從多角度設(shè)計和觀察實驗，充分利用數(shù)字化實驗儀器，促進討論，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)探索興趣，最重要的是讓學(xué)生畢業(yè)之后走上社會具有較強的社會行為能力，能夠用科學(xué)的思想看問題，能夠從多角度去理解社會生活，能夠辯證的看待問題。同時，美國學(xué)生并沒有被刻意的培養(yǎng)創(chuàng)造力或者想象力，而主要側(cè)重于與生活實際更相關(guān)的探究能力和對問題的解決能力[5]。1.3.2 國內(nèi)關(guān)于數(shù)字化實驗的研究現(xiàn)狀

第 3 頁

共 8 頁 我國的數(shù)字化實驗室建設(shè)發(fā)展較晚，進展也不那么迅速。在我國建設(shè)數(shù)字化實驗室較早的上海等城市，也是在2002年以后才真正進入這個領(lǐng)域，并且經(jīng)歷了比較漫長的發(fā)展才逐漸被認(rèn)可壯大起來。目前，僅有上海、廣州等少數(shù)沿海城市開展了較長時間的數(shù)字化實驗教學(xué)工作，中部和西部地區(qū)還幾乎處于空白地帶，資源的不均衡、投入的不均衡使得中部和西部地區(qū)難以開展。同時，我國的應(yīng)試教育極大地限制了實驗教學(xué)的開展，即使引進了數(shù)字化實驗室，也可能淪為擺設(shè)。因此，數(shù)字化實驗室雖然已經(jīng)在部分城市推廣并開展了十余年的教學(xué)，但是離真正的重視實驗、進而到接受新的數(shù)字化的實驗室，還需要一些投入的增加和觀念的轉(zhuǎn)變，還需要國家、社會、學(xué)校、教師的共同努力[16]。

國內(nèi)相對比較成熟的數(shù)字化實驗系統(tǒng)當(dāng)屬朗威的DIS-Lab設(shè)備。此產(chǎn)品由上海市中小學(xué)數(shù)字化實驗系統(tǒng)研發(fā)中心領(lǐng)銜開發(fā)，包括上海、北京等地的幾十位實驗教學(xué)專家參與，融合了國際國內(nèi)實驗教學(xué)改革的先進理念，應(yīng)用了國際領(lǐng)先的軟硬件技術(shù)[17]。研發(fā)歷時三年，經(jīng)歷了上海市53所“二期課改”試點學(xué)校的嚴(yán)格測試，現(xiàn)已進入上海市“二期課改”的物理教材[18]?，F(xiàn)如今，國家和地方對教育的投入都很大，很多原來只有大學(xué)才有的先進實驗設(shè)備都逐步進入中小學(xué)，教材也在試圖緊跟時代的步伐，2004年人教版新課標(biāo)高中物理教材必修1中出現(xiàn)了使用位移傳感器和力傳感器做實驗的介紹，標(biāo)志著數(shù)字化實驗己經(jīng)被教材接受并意圖推廣[16]。2.選題緣由

隨著新課改的不斷推進，數(shù)字化實驗教學(xué)已經(jīng)是大勢所趨。數(shù)字化實驗室最早還是在大學(xué)的實驗室里，它是進行大學(xué)科學(xué)研究和教學(xué)的一部分，之后才逐步引入到中小學(xué)教學(xué)中。因此，數(shù)字化實驗室要想順利與中小學(xué)教學(xué)相融合，就必須要有足夠的調(diào)研。

鑒于此，筆者就“數(shù)字化實驗教學(xué)”這一方面相關(guān)的問題，查閱了大量文獻。目前，我國在中學(xué)數(shù)字化實驗室的建設(shè)及軟件開發(fā)方面己經(jīng)取得了一定的成績，并且已經(jīng)有了相對完善的理論作為支持，同時，一線教師也針對一些具體的課題開展了數(shù)字化實驗并取得了一定的效果，尤其是在物理和化學(xué)學(xué)科。但是，數(shù)字化實驗教學(xué)同樣也存在著一定的不足之處：對于數(shù)字化實驗室的建設(shè)及數(shù)字化實驗的理論研究尚未充分考慮到一線教學(xué)的實際問題及需求[19]，往往就造成數(shù)字化實驗室使用率不高。而且，就目前研究結(jié)果來看，對于數(shù)字化實驗室的應(yīng)用及研究主要集中在物理學(xué)科，也有不少在化學(xué)學(xué)科，但對其在生物學(xué)科的應(yīng)用研究相對較少[20]。

今年我校也配備了數(shù)字化實驗室，并且已有其他兄弟學(xué)校來我校參加、交流，第 4 頁

共 8 頁 意圖在自己學(xué)校創(chuàng)建數(shù)字化實驗室。但是，數(shù)字化實驗教學(xué)在國內(nèi)并未全面開展，那么在開展的過程中會出現(xiàn)什么問題？教師和學(xué)生又該如何應(yīng)對并解決這些問題？再者，數(shù)字化實驗室并非所有學(xué)校都有足夠的資金去創(chuàng)建，那么數(shù)字化實驗教學(xué)是不是就具有很大的局限性呢？于是，本課題將嘗試從高中生物教學(xué)中有關(guān)細(xì)胞代謝這一角度的探究性實驗教學(xué)為例，探討數(shù)字化實驗教學(xué)在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的不足以及相應(yīng)的策略研究。3.研究意義

目前，我校已經(jīng)引入數(shù)字化實驗室，并且正在進行一些探索性數(shù)字化實驗教學(xué)，因此我們需要更多的有關(guān)數(shù)字化實驗教學(xué)的理論和實踐，故本課題希望通過對本校數(shù)字化實驗教學(xué)的應(yīng)用研究，找到數(shù)字化實驗教學(xué)這個新鮮事物在高中生物實際實驗教學(xué)過程中遇到的問題和困難，幫助教師和學(xué)生提出解決方法，從而也可以為即將開展數(shù)字化實驗教學(xué)的兄弟學(xué)校提供參考借鑒；其次，本課題也希望針對部分教師對數(shù)字化實驗教學(xué)堅定的贊美或者堅決的否定進行客觀公正的評價，將其優(yōu)勢和局限性同時呈現(xiàn)出來，相互交流；第三，本課題中所探討的數(shù)字化實驗并非必須要在數(shù)字化實驗室中才能夠完成的，因為數(shù)字化實驗室的建設(shè)需要有大量的資金投入，而在一般學(xué)校是沒有這個財力的。因此，我們僅僅是基于傳感器和計算機平臺來完成的實驗教學(xué)，而傳感器、計算機等都是可以帶出實驗室的，而且價格并沒有那么昂貴。這樣的情況下，數(shù)字化實驗教學(xué)可以走出實驗室，走進課堂，甚至走進學(xué)生的生活中去。而且沒有建設(shè)數(shù)字化實驗室的普通學(xué)校，同樣可以完成數(shù)字化實驗教學(xué)。我們可以以最少的資金投入，提高學(xué)生的實驗思維能力，還可以創(chuàng)新性的開展一些實驗，激發(fā)學(xué)生對探索未知領(lǐng)域的興趣。4.研究內(nèi)容

本課題主要是立足于高中生物實驗教學(xué)，探討高中生物數(shù)字化實驗教學(xué)過程中的不足以及應(yīng)對策略，主要研究內(nèi)容為：

(1)對高中實驗教學(xué)的現(xiàn)狀以及所面臨的問題、高中生物數(shù)字化實驗教學(xué)的含義和特點進行整理、分析，進而探討如何利用數(shù)字化實驗教學(xué)解決傳統(tǒng)實驗教學(xué)中存在的不足之處，例如：在人教版高中生物必修一中“探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響” 這一實驗教學(xué)中，教材中是利用“單位時間內(nèi)各實驗裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量”來判斷不同光照強度下光合作用強度的大小，但是利用數(shù)字化實驗教學(xué)中的傳感器就可以直觀、準(zhǔn)確的量化不同光照強度下光合作用強度的大小以及變化曲線圖[21]。以此類推，師生還可以創(chuàng)新實驗內(nèi)容，開發(fā)出更多適于教師演示和學(xué)生操作的實驗方案。同時，對于數(shù)字化實驗教學(xué)在實踐過程中存在的不足之處也需要改進，這就必須要進行相關(guān)的數(shù)字化實驗教學(xué)，才能夠發(fā)現(xiàn)并

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共 8 頁 解決相應(yīng)的問題。

(2)本課題主要以人教版高中生物必修一中細(xì)胞代謝類相關(guān)的探究性實驗教學(xué)為例，展開分析學(xué)生在學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容過程中遇到的相關(guān)案例，重點分析學(xué)生提出的在該方面的一些值得探究的問題，引導(dǎo)學(xué)生做出相關(guān)的數(shù)字化實驗設(shè)計，進而教師做出實驗教學(xué)設(shè)計，在數(shù)字化實驗教學(xué)過程中解決相應(yīng)的問題。在此過程中，學(xué)生通過自主設(shè)計實驗，以及自己動手完成實驗，體驗生物實驗的樂趣，提高生物實驗的思維能力。并且，生物數(shù)字化實驗教學(xué)仍然處于發(fā)展初期，在摸索的過程中，勢必會出現(xiàn)各種各樣的生成性的問題，那么這些問題是什么？學(xué)生面對這些問題又是如何解決的？這將是一個值得探討的問題。如果我們把這些實際操作過程中出現(xiàn)的問題，以及解決的辦法分析、綜合整理在一起，就可以為其他學(xué)校，甚至是一些農(nóng)村學(xué)校開展類似的實驗提供一些理論和實踐上的依據(jù)。

(3)對數(shù)字化實驗教學(xué)的評價：設(shè)置實驗班（數(shù)字化實驗教學(xué)）和對照班（傳統(tǒng)實驗教學(xué)），最后考察兩個班級學(xué)生的實驗設(shè)計、實驗操作、實驗分析等方面的能力，做出相應(yīng)的判斷，得到相應(yīng)的結(jié)論。5.研究方法

本研究采用了文獻研究法、案例分析法、實驗研究法、調(diào)查研究法相結(jié)合的研究方法。

(1)文獻研究法：查找相關(guān)內(nèi)容的著作、研究生畢業(yè)論文、各種期刊上的學(xué)術(shù)論文、瀏覽相關(guān)網(wǎng)頁，對搜集的資料進行研讀，了解高中生物實驗教學(xué)過程中數(shù)字化實驗教學(xué)的研究現(xiàn)狀、發(fā)展方向以及相關(guān)研究成果。參照別人以往研究過程中的方法和思路，結(jié)合自身教學(xué)實踐活動，積累相關(guān)案例、材料，為研究課題做準(zhǔn)備。

(2)實驗研究法：組織所帶對照班的學(xué)生進行傳統(tǒng)實驗教學(xué)，實驗班的學(xué)生進行數(shù)字化實驗教學(xué)。筆者進行現(xiàn)場觀察、記錄，獲取第一手教學(xué)資料，發(fā)現(xiàn)在此過程中的生成性問題，分析現(xiàn)象和原因，提出解決方法和策略，并進行實驗驗證。

(3)案例分析法：通過對人教版高中生物必修1教材以及高考題或模擬題中出現(xiàn)的與細(xì)胞代謝相關(guān)的探究性實驗案例進行分析、研討，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并設(shè)法在教師的幫助下解決問題，做出相應(yīng)的實驗設(shè)計，教師在考慮實驗的科學(xué)性、可行性和適用性等因素后，進行相應(yīng)的實驗。

(4)調(diào)查研究法：對學(xué)生進行問卷調(diào)查，了解高中學(xué)生生物數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗對促進生物學(xué)習(xí)的情況，并進行深入分析和總結(jié)。6.研究思路和設(shè)計

首先，對生物興趣小組介紹有關(guān)的數(shù)字化實驗的情況，展示一些比較容易完

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共 8 頁 成的數(shù)字化實驗，激起學(xué)生對數(shù)字化實驗的興趣和好奇心；其次，鼓勵這些學(xué)生設(shè)計并完成教材中的可利用數(shù)字化實驗來完成、改善的探究性實驗，由他們在課堂上演示并講解，并作為筆者在數(shù)字化實驗教學(xué)設(shè)計中的一個環(huán)節(jié)，如果同時能夠引發(fā)更多的學(xué)生對數(shù)字化實驗的熱情就再好不過了，接著就可以輔助學(xué)生們逐漸開展高中生物教材中以外的其他的可利用數(shù)字化實驗完成的實驗；最后，記錄、分析并總結(jié)在具體實踐過程中出現(xiàn)的問題，以及解決問題的具體操作情況。7.預(yù)期目標(biāo)

通過在高中生物這一學(xué)科上進行一系列的數(shù)字化實驗教學(xué)，解決傳統(tǒng)實驗教學(xué)中不能夠很好的解決的一些實際問題；其次，發(fā)現(xiàn)并記錄數(shù)字化實驗教學(xué)中存在的問題以及解決方法，為數(shù)字化實驗教學(xué)能夠大范圍的開展和實施提供理論和實踐上的建議；再者，通過學(xué)生親身設(shè)計和完成相關(guān)的實驗，提高學(xué)生的實驗探究能力和動手操作能力。8.參考文獻

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