例谈运用数字化仪器开展探究

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1、例谈运用数字化仪器开展探究■科学论文例谈运用数字化仪器开展探究徐莉信息化时代,知识变得触手可及，技术已渗透到教学的各个环节,掌握数字化的信息收集、分析工具，是科学素养的新要求。数字化科学探究能够为学生提供良好的问题解决环境，在这样的环境中，教师能够更好地组织学生参与问题解决过程，学生在实验过程中能准确、翔实地收集各种数据，并在对实验数据进行分析的基础上，更加科学地发现新问题，形成科学求解问题的思维习惯和能力。数字化探究实验辅助系统介绍].传感器传感器包括几十种数据测量工具，用来测量氧气、二氧化碳、心电图、磁场、气场、电流、电压、PH值、心率、温度、湿度、力等。2.数据采集器数据采集器用于采集在

2、一段特定时间内传感器测得的温度、湿度、光强、电压、压力等数据,大部分数据采集器均可与PC连接，通过软件启动传感器进行数据采集，并对所采集的数据进行阅读及分析。3.数据分析处理软件用来处理、分析数据采集器采集到的实验数据”可形成曲线、数字表、表格、直方图、示波器等数据分析图形，使探究实验的结果更为直观，更容易帮助学生找到规律。4.实验教程一般是指与课程配套的实验指导或案例。二、运用数字化仪器进行科学探究的实例案例:探究绿叶在进行光合作用和呼吸作用时二氧化碳的变化（-）探究起因通过学习我们知道，植物的叶子可以为植物提供〃食物〃，满足自身生长的需要，植物所需的养料是由植物绿色的叶依靠阳光提供的能量，

3、利用二氧化碳和水制成的。由于光合作用是在植物叶的内部发生的,很难直接观察，也较难理解，老师希望我们通过查阅有关资料进一步了解光合作用。在查阅资料的过程中，我们越来越感觉到光合作用和呼吸作用的神奇，于是尝试运用仪器对绿叶在进行光合作用和呼吸作用时】肖耗或产生二氧化碳的变化进行验证。（二）知识背景光合作用表达式:二氧化碳+水一有机物（糖类）+氧气,条件为光照、酶、叶绿体呼吸作用表达式:有机物（储存着能量）+氧气一二氧化碳+水+能量二氧化碳含量一般情况下,空气中二氧化碳约占0.03%。（三）思考与猜想绿叶在阳光照射一定时间后，由于光合作用，原有环境的二氧化碳含量会减少。绿叶在黑暗环境下一段时间,由于

4、呼吸作用z原有环境的二氧化碳含量会增加。（四）探究方案设计探究目的通过实验，检验绿叶在阳光照射和黑暗环境下（密闭空间）,二氧化碳含量是否会发生变化，从而检验植物在进行光合作用过程中是否消耗二氧化碳，在进行呼吸作用过程中是否释放二氧化碳。实验仪器、材料艾迪数字化设备，包括二氧化碳传感器、塑料集气瓶、光传感器、MGA图像数据采集器（如图1所示），澳洲鸭脚木的绿叶等。实验步骤1・绿叶在进行呼吸作用过程中，二氧化碳含量的变化（1）在1号集气瓶中放入绿叶，2号集气瓶为对照实验瓶z瓶口装上二氧化碳传感器,并连接图像数据采集器。（2）将1、2号瓶密封,用3层黑色环保布袋套住，确保不透光,放10小时。观察二氧

5、化碳传感器测量1、2号瓶中的二氧化碳含量变化，进行数据采集、记录（如图2所示2•绿叶在进行光合作用过程中，二氧化碳含量的变化(1)在1号集气瓶中放入绿叶，2号集气瓶为对照实验瓶。向1、2号瓶中缓慢吹气，瓶口装上二氧化碳传感器，并连接图像数据采集器。(1)将1、2号瓶放到阳光下照射,使用光传感器测量实验现场光强度。2小时后，观察二氧化碳传感器测量1、2号瓶中的二氧化碳含量，进行数据采集、记录(如图3所示)0数据采集、记录和处理绿叶在进行呼吸作用过程中,二氧化碳含量的变化数据见表一,转换成图表如图4所示。表一二氧化碳含量的变化(单位:ppm)实验开始5小时10小时对应图示1号瓶1176.5051

6、52.228812.00图42号瓶608.62745.39686.77绿叶在进行光合作用过程中,二氧化碳含量的变化数据见表二,转换成图表如图5所示。表二二氧化碳含量的变化(单位：ppm)实验开始1小时2小时对应图示1号瓶5000036533.9611826.70图52号瓶

7、500005000050000光传感器显示2小时期间，阳光光线亮度(Klux)平均＜4:21.07;最大值:37.89;最小值：12.30.其他基本实验参数日期：2014年5月1H-5月11日时间:中午12:30-14:00;晚上21:30-7:00地点:家里阳台或室内设备：艾迪二氧化碳传感器［产品编号:SCG003A］，艾

8、迪光传感器［产品编号：SL004A］,艾迪MGA图像数据采集器。植物叶片：取自楼下小区的澳洲鸭脚木。温度:20—27摄氏度之间。湿度：60%-95%之间。空气中的二氧化碳含量（ppm）:577.32（室内、平均值）（五）结论绿叶在太阳光照射一定时间后，原有空间的二氧化碳含量会减少。绿叶在黑暗环境下一段时间,原有空间的二氧化碳含量增加。说明绿叶在光照条件下,消耗二氧化碳;在黑暗环境下z产生二氧化碳。