信息技术在生物实验教学中应用初探

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1、信息技术在生物实验教学中的应用初探——探究培养液中酵母菌种群数量的变化的教学案例马鞍山二中郑蒲港分校何骏13855597925一、教材分析1.教材价值“探究培养液中酵母种群数量动态变化”是《高中生物课程标准》中提出的活动建议内容，对于培养学生构建数学模型的能力具有重要的价值。运用探究的方法，通过对酵母菌的连续培养、取样计数、处理数据、绘制曲线尝试构建数学模型，让学生体验构建数学模型的过程，了解构建数学模型的一般步骤，引导学生用数学方法解释生命现象，揭示生命活动规律。2.教学难点本实验持续时间长，需要学生通过分组，独立的对于起始数

2、量相同的酵母菌种群进行连续7天的取样计数，最终绘制出种群数量的动态变化曲线，通过分析比较，得出规律。以往在教学过程中遇到如下两大难题：（1）对实验操作的要求较高。（2）数据的分析，建构数学模型。3.利用信息技术突破教学难点（1）通过事先对于兴趣小组的学生进行培训，拍摄实验操作的视频，结合教师的讲授，使学生在实验前对实验操作的各个环节了然于胸。（2）各组建立的曲线需要相互比较，并与全班形成的曲线比较。为节省时间，可提前收集各组的实验数据，利用计算机绘制成曲线在一个坐标系中直观体现。三、教学目标1．通过探究培养液中酵母菌种群数量的变

3、化，尝试建构种群增长的数学模型。2．用数学模型解释种群数量的变化。3.认同数学模型在解决生态学问题中有重要价值。四、教学准备1．教师准备（1）寻找接近“S”型增长曲线的相关酵母菌浓度和培养条件（2）准备实验所用的材料和仪器2．学生准备兴趣小组同学熟练掌握血球计数板的计数方法五、教学过程教学步骤教学内容教师的组织和引导学生活动教学意图第一阶段创设情境提出问题①建构数学模型的一般步骤是什么？②在理想状况下，种群数量是怎样随着时间的变化而变化的？如果将野兔引入到一个面积有限，存在天敌的小岛上，野兔种群数量会随着时间发生怎样的变化？野兔

4、的繁殖速度较慢，我们很难寻找到这样一个小岛实际研究。我们该选择什么样的生物来研究非理想条件下种群的增长呢？酵母菌繁殖速度快，培养条件可被控制，我们以培养液中酵母菌种群数量变化为例，来探索在有限条件下，种群数量随时间变化的规律。我们应该怎样研究酵母菌的增长呢？我们研究的种群一段时间，在此期间内，每天对这个种群的数量统计一次。活动1：回忆建构数学模型的一般步骤并描述“J”型曲线。活动2：讨论选择怎样的实验对象。活动3：讨论研究方案。为学生对预期种群在有限条件的数量变动的描述奠定基础。作出合理假设与预期在一定浓度和体积的培养液中，酵母

5、菌种群的数量变化会呈“J”型增长吗？为什么？总结：我们可以作出的合理假设是：和理想状况下相比，在一定浓度和体积的培养液中，酵母菌种群数量的增长会受到种群自身密度的影响。活动：小组讨论，作出假设。鼓励学生结合实际合理地提出假设活动1：小组讨论，绘制预期曲线。根据假设对数学模型进行预期，培养学生的洞察力和判断力。假如我们研究的时间为1周，每天对这个种群的数量统计一次。如果绘制出种群数量随时间变化的图像，应该是怎样的？请同学们分组讨论做出预期，并尝试用曲线方式描述。总结点评，预期是否正确需要进行实验来验证。活动2：小组代表展示预期曲线

6、，汇报所做预期的理由或依据。（视频1）制定计划教师指导学生分组制定实验计划，重点问题提示：①本实验的基本步骤有哪些？②怎样进行酵母菌的计数？介绍血球计数板计数的原理，及推导数量换算公式。③在取样计数过程中，如何确保数据真实可靠？④记录表格该怎样设计？展示几组同学的实验方案、记录表格，组织学生讨论、评价并给予点评。活动1：学生结合教师呈现的重点问题分组讨论制定计划。活动2：讨论、评价不同计划、表格的优缺点，并修正本组的计划和表格。通过讨论、合作制定实验计划、绘制记录表格并比较和评价，提高设计实验方案的能力。第二阶段实施计划指导学生

7、分组对起始数量相同酵母菌种群进行连续7天取样计数。对于学生在实验过程中遇到的问题予以帮助。活动：学生分组，明确分工，对起始数量相同酵母菌种群进行连续7天取样计数，并记录实验数据。（视频2）提高学生动手和合作学习的能力、及发现并解决问题的能力。得出结论（数学模型的建构、检验和修正）指导学生根据实验数据建构模型，并与先前预期比较、分析差别原因。活动1：小组根据实验数据合作建构数学模型，并与预期曲线进行比较，分析出现差别的原因。活动2：小组派出代表根据本组数据，借助计算机技术，生成种群数量变化曲线（视频3）培养学生构建数学模型的能力，

8、让学生体验由具体到抽象的思维转化过程。第三阶段将用每个小组数据绘制出的曲线在一个坐标系中展示。比较各组绘制的曲线，教师总结相似程度。活动3：比较观察各组曲线的异同，讨论产生差别的原因。活动4：用生物学语言解释“S”型曲线，概括环境容纳量的概念。让学生认识到数学模