生命科学与数字化传感器的结合

数字化实验与生命科学传统实验的整合报告人：冯艳上海市闸北第八中学上海市高级教师生命科学教研组长一、为什么要引入dis设备进行数字化实验二、什么是数字化实验三、数字化实验和传统实验的关系及其特点四、数字化传感器的使用及保养方法五、上海地区及我校使用dis情况100年前学校：医院：一、为什么要引入dis设备进行数字化实验64排螺旋CTB超心脏彩超

医院：学校：100年后一、为什么要引入dis设备进行数字化实验。

2015年5月25日，由教育部和联合国教科文组织合作举办的国际教育信息化大会，在青岛闭幕。在为期三天的大会上，来自90多个国家的代表出席会议，围绕“信息技术与未来教育变革”主题深入交流，达成了广泛共识，通过了成果文件《青岛宣言》。《宣言》提出：信息技术可以改善学习途径并使之多元化，信息技术有助于提高教学和学习质量。《宣言》倡导：各国家和相关组织要共同为教育信息化发展而努力。信息技术正在冲击

最后一块阵地教育

2012年我国教育财政支出增加到2.2万亿，占GDP首次超过4%，未来还将向7%的世界平均水平看齐，教育信息化经费列支教育经费的10%，预计到2017年市场规模将达到3546亿元。

《教育信息化十年发展规划》明确指出：要以教育信息化带动教育现代化。在“十二五”期间，教育部持续以“智慧教育”为抓手，促进教育信息化和教育公平。

国家教育部在每年都举办一次“国际智慧教育装备展览会”，今年将于9月18日-20日在上海光大会展中心隆重召开。普通洗衣机智能洗衣机＋＝普通高压锅智能压力锅传感器单片机＋＝传感器单片机将传感器和计算机引入实验教学计算机（硬、软件）传感器研究对象二、什么是数字化信息系统数字化信息系统DIS

DigitalInformationSystem硬件包括：传感器采集器配套器材软件＋＝生命科学系列传感器数字化信息系统DIS

DigitalInformationSystem硬件包括：传感器采集器配套器材软件＋＝包括：专用软件通用软件①专用软件根据教材要求和教学过程，针对每一项实验量身定制。心率的测量半透膜的性质酶的高效性二、什么是数字化信息系统计算机软件二、什么是数字化实验②

通用软件根据用户不同需求，提供多种功能。计算机软件数字

表格

指针图线

传统生命科学实验有许多优点，数字化实验不能取代传统实验，而是利用现代化信息技术开辟实验的新途径、新手段。三、数字化实验与传统实验的关系及其特点1、数字化实验与传统实验的关系

数字化实验使许多传统实验无法直接观测到的现象、过程及结果能以数字或图像等形式显示出来。鱼类呼吸作用

传统生命科学实验有许多优点，数字化实验不能取代传统实验，而是利用现代化信息技术开辟实验的新途径、新手段。三、数字化实验与传统实验的关系及其特点1、数字化实验与传统实验的关系数字化实验使许多传统实验无法直接观测到的现象、过程及结果能以数字或图像等形式显示出来。数字化实验比传统实验更精确，要求操作更规范，稍不小心，结论就不一样。传统实验中，由于缺乏相关仪器而无法测量。利用心电图传感器可以揭示人体的奥秘，很多学生都自发探究影响心电图的因素等心电图传感器心电图曲线分析a、填补传统实验的空白三、数字化实验与传统实验的关系及其特点2、数字化实验特点陆生植物的光合作用陆生植物的光合作用（CO2-t）传统实验需要饥饿处理时间，再进行实验，过程繁琐，耗时较长，无法记录实验过程中的实验数据，只能定性研究传统实验数字化实验b、实时实验三、数字化实验与传统实验的关系及其特点2、数字化实验特点验证神经细胞的功能神经细胞受到刺激后能产生兴奋并传导兴奋，神经冲动是微小电流信号的传输。c、捕捉瞬间变化的数据三、数字化实验与传统实验的关系及其特点2、数字化实验特点三、数字化实验与传统实验的关系及其特点2、数字化实验特点呼出气体与外界气体的差别数据分析三、数字化实验与传统实验的关系及其特点2、数字化实验特点d、大大提高课堂效率三、数字化实验与传统实验的关系及其特点2、数字化实验特点传统

数字化在测量生物缓冲溶液等溶液的pH值时，pH传感器测量的更精确，pH试纸由于需要辨别颜色，会出现较大误差！e、测量精确三、数字化实验与传统实验的关系及其特点2、数字化实验特点1、pH传感器——测量溶液酸碱性测量范围为0~14A、使用方法：取下电极保护套蒸馏水冲洗电极前端3-4次滤纸吸干电极表面蒸馏水电极前端插入待测溶液（玻璃泡浸没在液面以下）B、保养方法：每次使用后蒸馏水清洗电极；放入保护套内保养活化，电极保护套内是3.3mol/L的KCl溶液，保护液用完后自行配置加入。C、注意：当pH传感器电极发生偏离后，需要进行校准，将电极分别放在pH为：4.00、6.86和9.18的标准缓冲液中校准。四、数字化传感器的使用方法1.饮用水酸碱度的测量。2.唾液等生物缓冲溶液pH的测量。3.测量并比较不同土壤的酸碱度。4.生物体液的缓冲能力等溶液酸碱度的测量。D、典型应用四、数字化传感器的使用方法1、pH传感器——测量溶液酸碱性2、电导率传感器——测量溶液的导电性能，比较溶液中的离子浓度A、用途用于测量溶液的导电性能；也可定性或定量比较溶液中的离子浓度；测量范围：0~20mS/cmC、典型应用：1.半透膜的性质。2.模拟血液透析3.探究细胞大小与物质运输的关系。4.饮用水电导率测量等。四、数字化传感器的使用方法B、注意事项使用时电极前端浸没在溶液里。清洗方法同pH传感器。3、氧气传感器——测量气体中的氧气含量测量范围：0~100%典型应用：

1.种子的萌发。2.植物的呼吸作用。3.动物的呼吸作用。4.酵母菌的呼吸作用。

5.呼出气体与外界气体的区别。6.憋气时间长短与呼出气体含氧量的关系。

7.酶的特性。8.陆生植物的光合作用等实验。四、数字化传感器的使用方法4、二氧化碳传感器——测量气体中的二氧化碳含量A种类：0~5000ppm主要用于植物的呼吸作用0~50000ppm主要用于人和动物的呼吸作用B、注意：二氧化碳传感器仅测量气体环境中CO2含量，不可将导气管插入任何液体中！D、典型应用：1.种子的萌发。2.植物的呼吸作用。3.动物的呼吸作用。4.酵母菌的呼吸作用。5.呼出气体与外界气体的差别。6.陆生植物的光合作用等。4、二氧化碳传感器——测量气体中的二氧化碳含量四、数字化传感器的使用方法C、使用方法：使用时打开开关，结束关闭。有in和Out两个导气管。使用时有嗡嗡的响声是正常的。典型应用：

1.植物的蒸腾作用。2.人体出汗散热调整体温。3.运动对人体体温的影响。

4.呼出气体与外界气体的差别。5.不同植被对周围环境的影响等。5、相对湿度传感器——测量气体中的水蒸气的含量四、数字化传感器的使用方法呼出气体与外界气体的差别数据分析左手右手心电图传感器6、心电图传感器——6、心电图传感器——测量心电图四、数字化传感器的使用方法

心电图传感器的敏感元件为夹式单导联电极。

导联电极能够把离子导电（生物电）转换为相对应的电子导电。转换的过程发生在电极金属片与生物体接触的界面。通过传感器电路处理后即可转换为心电图图像的变化。

传感器工作原理6、心电图传感器——五、数字化传感器的使用方法心电图的测量心电图：心脏在每个心动周期中，由起搏点、心房、心室相继兴奋，伴随着生物电的变化，通过心电描记器从体表引出多种形式的电位变化的图形（简称ECG）。心电图是心脏兴奋的发生、传播及恢复过程的客观指标。※注意：

心电图检测过程中，被测者手部应保持平放。实验曲线如若不明显，可适当向电极夹加入少量电解质（如生理盐水）。典型实验心率测量运动状态安静状态健康成人的心率为60～100次/分

7、心率传感器——心率的测量四、数字化传感器的使用方法7、心率传感器——心率的测量四、数字化传感器的使用方法四、数字化传感器的使用方法8、呼吸率传感器——测量一分钟呼吸次数9、色度传感器——测量有色溶液的透光率，计算出溶液的浓度。测量范围：0~100%有色溶液浓度测定四、数字化传感器的使用方法9、色度传感器——测量有色溶液的透光率，计算出溶液的浓度。四、数字化传感器的使用方法水生植物的光合作用五、数字化传感器的使用方法五、数字化传感器的使用方法10、溶解氧传感器——测量溶液中氧气浓度水生植物的光合作用实验1.溶解氧传感器测量流动水的溶解氧，所以必须要使水流动，最好配合磁力搅拌器进行搅拌。2.水生植物的选取最好选择单细胞的藻类，如黑藻等，单细胞藻类光合作用产生的氧气能立马释放出来，多细胞的植物光合作用后氧气很难及时释放出来，会在植物细胞内停留，穿过层层细胞释放出氧气。3.实验是最好水浴，无需加热，为了保持锥形瓶内温度恒定，因为光照后不水浴，锥形瓶温度会上升很快，光合作用会受到温度影响。注意事项：四、数字化传感器的使用方法四、数字化传感器的使用方法10、溶解氧传感器——测量溶液中氧气浓度闸北八中的使用情况：刘京海校长：新技术辅助教学改革研讨会教师之间的应用交流校际间交流学习学生分组实验学生分组实验五、上海地区及我校使用dis情况数字化实验以其丰富的传感器，准确快速的测量，以及多功能的软件支撑，为我们提供了一个科学探索的技术平台。数字化实验是一种工具了解这个工具；会使用这个工具；利用这个工具，做好实验教学……五、上海地区及我校使用dis情况谢谢大家！

电极玻璃基座上有两片铂黑电极，其位置和距离都已固定。

电极插入待测液体,在外界电压的作用下产生电流，通过传感器电路处理后即可转换为电导率数值的变化。

传感器工作原理铂黑电极待测溶液传感器电路树脂薄膜阳极（铅）阴极（镀金）电解质（酸液）U传感器电路

氧气传感器电极由铅阳极、镀金阴极及特定的酸液组成。氧分子通过树脂薄膜进入，在阴极发生还原反应（消耗电子），还原产物（OH-）通过电解质酸液到达阳极并与铅发生氧化反应（生成电子），这两个反应将会使两极板间产生