生命科學(xué)與數(shù)字化傳感器的結(jié)合課件

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與生命科學(xué)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的整合報(bào)告人：馮艷上海市閘北第八中學(xué)上海市高級(jí)教師生命科學(xué)教研組長(zhǎng)一、為什么要引入dis設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化實(shí)驗(yàn)二、什么是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)三、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系及其特點(diǎn)四、數(shù)字化傳感器的使用及保養(yǎng)方法五、上海地區(qū)及我校使用dis情況100年前學(xué)校：醫(yī)院：一、為什么要引入dis設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

2015年5月25日，由教育部和聯(lián)合國(guó)教科文組織合作舉辦的國(guó)際教育信息化大會(huì)，在青島閉幕。在為期三天的大會(huì)上，來(lái)自90多個(gè)國(guó)家的代表出席會(huì)議，圍繞“信息技術(shù)與未來(lái)教育變革”主題深入交流，達(dá)成了廣泛共識(shí)，通過(guò)了成果文件《青島宣言》?！缎浴诽岢觯盒畔⒓夹g(shù)可以改善學(xué)習(xí)途徑并使之多元化，信息技術(shù)有助于提高教學(xué)和學(xué)習(xí)質(zhì)量。《宣言》倡導(dǎo)：各國(guó)家和相關(guān)組織要共同為教育信息化發(fā)展而努力。信息技術(shù)正在沖擊

最后一塊陣地教育

2012年我國(guó)教育財(cái)政支出增加到2.2萬(wàn)億，占GDP首次超過(guò)4%，未來(lái)還將向7%的世界平均水平看齊，教育信息化經(jīng)費(fèi)列支教育經(jīng)費(fèi)的10%，預(yù)計(jì)到2017年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3546億元。

《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃》明確指出：要以教育信息化帶動(dòng)教育現(xiàn)代化。在“十二五”期間，教育部持續(xù)以“智慧教育”為抓手，促進(jìn)教育信息化和教育公平。

國(guó)家教育部在每年都舉辦一次“國(guó)際智慧教育裝備展覽會(huì)”，今年將于9月18日-20日在上海光大會(huì)展中心隆重召開(kāi)。將傳感器和計(jì)算機(jī)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)算機(jī)（硬、軟件）傳感器研究對(duì)象二、什么是數(shù)字化信息系統(tǒng)數(shù)字化信息系統(tǒng)DIS

DigitalInformationSystem硬件包括：傳感器采集器配套器材軟件＋＝包括：專用軟件通用軟件二、什么是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)②

通用軟件根據(jù)用戶不同需求，提供多種功能。計(jì)算機(jī)軟件數(shù)字

表格

指針圖線

傳統(tǒng)生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)有許多優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)不能取代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，而是利用現(xiàn)代化信息技術(shù)開(kāi)辟實(shí)驗(yàn)的新途徑、新手段。三、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系及其特點(diǎn)1、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)使許多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無(wú)法直接觀測(cè)到的現(xiàn)象、過(guò)程及結(jié)果能以數(shù)字或圖像等形式顯示出來(lái)。魚(yú)類呼吸作用

傳統(tǒng)生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)有許多優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)不能取代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，而是利用現(xiàn)代化信息技術(shù)開(kāi)辟實(shí)驗(yàn)的新途徑、新手段。三、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系及其特點(diǎn)1、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系數(shù)字化實(shí)驗(yàn)使許多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無(wú)法直接觀測(cè)到的現(xiàn)象、過(guò)程及結(jié)果能以數(shù)字或圖像等形式顯示出來(lái)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)更精確，要求操作更規(guī)范，稍不小心，結(jié)論就不一樣。陸生植物的光合作用陸生植物的光合作用（CO2-t）傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)需要饑餓處理時(shí)間，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，過(guò)程繁瑣，耗時(shí)較長(zhǎng)，無(wú)法記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，只能定性研究傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)b、實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)三、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系及其特點(diǎn)2、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)驗(yàn)證神經(jīng)細(xì)胞的功能神經(jīng)細(xì)胞受到刺激后能產(chǎn)生興奮并傳導(dǎo)興奮，神經(jīng)沖動(dòng)是微小電流信號(hào)的傳輸。c、捕捉瞬間變化的數(shù)據(jù)三、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系及其特點(diǎn)2、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)三、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系及其特點(diǎn)2、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)傳統(tǒng)

數(shù)字化在測(cè)量生物緩沖溶液等溶液的pH值時(shí)，pH傳感器測(cè)量的更精確，pH試紙由于需要辨別顏色，會(huì)出現(xiàn)較大誤差！e、測(cè)量精確三、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系及其特點(diǎn)2、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)1、pH傳感器——測(cè)量溶液酸堿性測(cè)量范圍為0~14A、使用方法：取下電極保護(hù)套蒸餾水沖洗電極前端3-4次濾紙吸干電極表面蒸餾水電極前端插入待測(cè)溶液（玻璃泡浸沒(méi)在液面以下）B、保養(yǎng)方法：每次使用后蒸餾水清洗電極；放入保護(hù)套內(nèi)保養(yǎng)活化，電極保護(hù)套內(nèi)是3.3mol/L的KCl溶液，保護(hù)液用完后自行配置加入。C、注意：當(dāng)pH傳感器電極發(fā)生偏離后，需要進(jìn)行校準(zhǔn)，將電極分別放在pH為：4.00、6.86和9.18的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液中校準(zhǔn)。四、數(shù)字化傳感器的使用方法2、電導(dǎo)率傳感器——測(cè)量溶液的導(dǎo)電性能，比較溶液中的離子濃度A、用途用于測(cè)量溶液的導(dǎo)電性能；也可定性或定量比較溶液中的離子濃度；測(cè)量范圍：0~20mS/cmC、典型應(yīng)用：1.半透膜的性質(zhì)。2.模擬血液透析3.探究細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系。4.飲用水電導(dǎo)率測(cè)量等。四、數(shù)字化傳感器的使用方法B、注意事項(xiàng)使用時(shí)電極前端浸沒(méi)在溶液里。清洗方法同pH傳感器。3、氧氣傳感器——測(cè)量氣體中的氧氣含量測(cè)量范圍：0~100%典型應(yīng)用：

1.種子的萌發(fā)。2.植物的呼吸作用。3.動(dòng)物的呼吸作用。4.酵母菌的呼吸作用。

5.呼出氣體與外界氣體的區(qū)別。6.憋氣時(shí)間長(zhǎng)短與呼出氣體含氧量的關(guān)系。

7.酶的特性。8.陸生植物的光合作用等實(shí)驗(yàn)。四、數(shù)字化傳感器的使用方法4、二氧化碳傳感器——測(cè)量氣體中的二氧化碳含量A種類：0~5000ppm主要用于植物的呼吸作用0~50000ppm主要用于人和動(dòng)物的呼吸作用B、注意：二氧化碳傳感器僅測(cè)量氣體環(huán)境中CO2含量，不可將導(dǎo)氣管插入任何液體中！D、典型應(yīng)用：1.種子的萌發(fā)。2.植物的呼吸作用。3.動(dòng)物的呼吸作用。4.酵母菌的呼吸作用。5.呼出氣體與外界氣體的差別。6.陸生植物的光合作用等。4、二氧化碳傳感器——測(cè)量氣體中的二氧化碳含量四、數(shù)字化傳感器的使用方法C、使用方法：使用時(shí)打開(kāi)開(kāi)關(guān)，結(jié)束關(guān)閉。有in和Out兩個(gè)導(dǎo)氣管。使用時(shí)有嗡嗡的響聲是正常的。呼出氣體與外界氣體的差別數(shù)據(jù)分析左手右手心電圖傳感器6、心電圖傳感器——6、心電圖傳感器——測(cè)量心電圖四、數(shù)字化傳感器的使用方法

心電圖傳感器的敏感元件為夾式單導(dǎo)聯(lián)電極。

導(dǎo)聯(lián)電極能夠把離子導(dǎo)電（生物電）轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的電子導(dǎo)電。轉(zhuǎn)換的過(guò)程發(fā)生在電極金屬片與生物體接觸的界面。通過(guò)傳感器電路處理后即可轉(zhuǎn)換為心電圖圖像的變化。

傳感器工作原理6、心電圖傳感器——五、數(shù)字化傳感器的使用方法心電圖的測(cè)量心電圖：心臟在每個(gè)心動(dòng)周期中，由起搏點(diǎn)、心房、心室相繼興奮，伴隨著生物電的變化，通過(guò)心電描記器從體表引出多種形式的電位變化的圖形（簡(jiǎn)稱ECG）。心電圖是心臟興奮的發(fā)生、傳播及恢復(fù)過(guò)程的客觀指標(biāo)?！⒁猓?/p>

心電圖檢測(cè)過(guò)程中，被測(cè)者手部應(yīng)保持平放。實(shí)驗(yàn)曲線如若不明顯，可適當(dāng)向電極夾加入少量電解質(zhì)（如生理鹽水）。典型實(shí)驗(yàn)心率測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)安靜狀態(tài)健康成人的心率為60～100次/分

7、心率傳感器——心率的測(cè)量四、數(shù)字化傳感器的使用方法7、心率傳感器——心率的測(cè)量四、數(shù)字化傳感器的使用方法四、數(shù)字化傳感器的使用方法8、呼吸率傳感器——測(cè)量一分鐘呼吸次數(shù)9、色度傳感器——測(cè)量有色溶液的透光率，計(jì)算出溶液的濃度。測(cè)量范圍：0~100%有色溶液濃度測(cè)定四、數(shù)字化傳感器的使用方法9、色度傳感器——測(cè)量有色溶液的透光率，計(jì)算出溶液的濃度。四、數(shù)字化傳感器的使用方法水生植物的光合作用五、數(shù)字化傳感器的使用方法五、數(shù)字化傳感器的使用方法10、溶解氧傳感器——測(cè)量溶液中氧氣濃度水生植物的光合作用實(shí)驗(yàn)1.溶解氧傳感器測(cè)量流動(dòng)水的溶解氧，所以必須要使水流動(dòng)，最好配合磁力攪拌器進(jìn)行攪拌。2.水生植物的選取最好選擇單細(xì)胞的藻類，如黑藻等，單細(xì)胞藻類光合作用產(chǎn)生的氧氣能立馬釋放出來(lái)，多細(xì)胞的植物光合作用后氧氣很難及時(shí)釋放出來(lái)，會(huì)在植物細(xì)胞內(nèi)停留，穿過(guò)層層細(xì)胞釋放出氧氣。3.實(shí)驗(yàn)是最好水浴，無(wú)需加熱，為了保持錐形瓶?jī)?nèi)溫度恒定，因?yàn)楣庹蘸蟛凰?，錐形瓶溫度會(huì)上升很快，光合作用會(huì)受到溫度影響。注意事項(xiàng)：四、數(shù)字化傳感器的使用方法四、數(shù)字化傳感器的使用方法10、溶解氧傳感器——測(cè)量溶液中氧氣濃度閘北八中的使用情況：劉京海校長(zhǎng)：新技術(shù)輔助教學(xué)改革研討會(huì)教師之間的應(yīng)用交流校際間交流學(xué)習(xí)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)五、上海地區(qū)及我校使用dis情況數(shù)字化實(shí)驗(yàn)以其豐富的傳感器，準(zhǔn)確快速的測(cè)量，以及多功能的軟件支撐，為我們提供了一個(gè)科學(xué)探索的技術(shù)平臺(tái)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是一種工具了解這個(gè)工具；會(huì)使用這個(gè)工具；利用這個(gè)工具，做好實(shí)驗(yàn)教學(xué)……五、上海地區(qū)及我校使用dis情況謝謝大家！

電極玻璃基座上有兩片鉑黑電極，其位置和距離都已固定。

電極插入待測(cè)液體,在外界電壓的作用下產(chǎn)生電流，通過(guò)傳感器電路處理后即可轉(zhuǎn)換為電導(dǎo)率數(shù)值的變化。

傳感器工作原理鉑黑電極待測(cè)溶液傳感器電路樹(shù)脂薄膜陽(yáng)極（鉛）陰極（鍍金）電解質(zhì)（酸液）U傳感器電路

氧氣傳感器電極由鉛陽(yáng)極、鍍金陰極及特定的酸液組成。氧分子通過(guò)樹(shù)脂薄膜進(jìn)入，在陰極發(fā)生還原反應(yīng)（消耗電子），還原產(chǎn)物（OH-）通過(guò)電解質(zhì)酸液到達(dá)陽(yáng)極并與鉛發(fā)生氧化反應(yīng)（生成電子），這兩個(gè)反應(yīng)將會(huì)使兩極板間產(chǎn)生電流，通過(guò)傳感器電路處理后即可轉(zhuǎn)化為氧氣濃度。

傳感器工