信息技术与高中生物实验教学融合的实践研究
王丽
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王丽,. 信息技术与高中生物实验教学融合的实践研究[J]. ,2022.12. DOI:10.12721/ccn.2022.157118.
摘要:
在新时期教育改革发展背景下,实验作为高中生物学的关键部分,其重要性愈发突出。将现代信息技术融合到高中生物实验教学过程中,旨在提高学生核心素养,提升课堂效率。
关键词: 信息技术高中生物实验实践探究 核心素养
DOI:10.12721/ccn.2022.157118
基金资助:广东省2022年度科学研究课题“信息技术与高中生物实验教学融合的实践研究”,No.2022YQJK364)

生物学是一门以科学实验为基础的自然学科,实验教学对于生物学教学而言是至关重要的过程。在传统课堂中,由于学校仪器、场地、师资等方面的限制,教师通常选择直接在课堂中用嘴巴来“做实验”,而不是鼓励学生用手来操作实验。这样一来,就极大地限制了学生的科学思维能力,让他们的科研水平局限在教材文字之中。新课程标准出也着重强调,生物学实验应当引导学生去自主设计实验探究,要从多维度去提升学生的创新能力以及科学探究能力,培养学生的核心素养[1]

1信息技术融入高中生物实验教学的意义

1.1激发学生实验兴趣

通过运用信息技术,教师可以巧妙地利用各种网络资源帮助学生创设实验情境,让学生在课堂中也能身临其境地让学生参与到生物实验的过程中来,沉浸式地体验科学研究的科学性和趣味性。

1.2 提高学生实验技能

生物学知识点琐碎繁多,实验步骤以及注意事项也给学生的记忆增添了难度,教师可以运用信息技术,在实验条件有限的情况下,也能通过自制动画、录制视频的形式,提高学生的实验设计、操作能力,提升科学思维[2]

1.3拓宽学生实验渠道

通过运用信息技术,高中生物实验不再局限于课堂中师生之间单调的讲授,学生可以通过多种信息渠道对实验进行探究。校内资源云盘互通,校间资源远程共享,有效地拓宽实验渠道,为学生的实验环境提供了更为广阔的探索空间。

2信息技术与高中生物实验教学有效融合的措施

2.1制作实验动画,引导课前探究

高中生物实验中很多实验科学史是无数科学家经过漫长时期的研究才得出的实验成果,这些实验如果让学生去轮流探究一遍,很显得是不可能的。面对这些实验问题的时候,最简单有效的办法就是融合现代信息技术,运用多种手机、电脑软件来制作实验动画,按照一定的逻辑关系将实验思路及过程用动画的形式展现出来,帮助学生进行实验课前探究[3]

当教师在对“光合作用探究历程”进行教学时,采用自制动画的形式,以时间轴的顺序来将诸多实验进行复刻和重现。生动有趣的动画能充分调动学生的眼、手、口,在提高学生的参与感的同时,提升学生的学习兴趣,从而提高课堂效率。

2.2录制实验微课,拓展实验范围

高中生物课时紧,任务重,对于大部分学校真正能够分给生物实验的时间少之又少,在这种情况下,人人进实验室动手操作的可能性就微乎其微。在这种情况下,教师可以选取兴趣小组的几个同学,利用课余时间一起去实验室开展实验,并录制微课展示给其他的同学,其他学生看到是自己同学做的实验,会产生强烈的认同感和亲和力,从而激起学习热情。微课的录制过程简单,视频拍摄所需的仪器也非常常见,但是微课能很好地延长实验探究的时间,延伸实验涉及的范围。通过这一形式能够很好地激发学生的科学思维,也可以解决生物学教学中的诸多实际问题。

高中生物实验中有很多是对实验进程和描述,需要学生掌握整个实验的操作流程,但是实验现象却并不明确,这时候就非常适合拍摄视频去录制微课了。比如以蝗虫作为实验材料去观察“减数分裂”的这一实验,操作流程繁琐而且实验现象不明确,教师就可以鼓励几个非常感兴趣的同学组成兴趣小组去进行实验研究,省时省力而且效果非常好,事半功倍。

2.3模型虚拟实验,还原微观世界

由于高中生物实验的研究对象经常是微观且抽象的,比如观察细胞或者细胞器、染色体之类的,学生无法真正地去对研究目标进行操作,这个时候模型虚拟实验就显得非常有必要了。这种思路一方面能够让学生了解实验原理,掌握实验操作流程,更重要的是可以通过一个直观、可视的实验结果呈现出来,让学生一目了然[4]

在进行PCR和凝胶电泳、酶切与连接、感受态细胞的制备等分子学实验时,对仪器和试剂的要求非常高,实验操作复杂且耗神费材,我们可以采用VR虚拟实验软件来进行,目前使用比较广泛的有“NOBOOK虚拟实验室”,该软件为我们提供了一个虚拟的实验环境,让学生可以沉浸式地进行实验操作,可行性强易推广。再比如在“性状分离比的模拟”实验中,可以用围棋的黑白子来模拟不同基因型的配子,让学生用看得见的棋子来代替看不见的配子,每个班的同学分组实验,最后运用EXCEL表格来统计全年级同学的实验数据并对其进行处理,最终得出实验结论。

2.4运用数码仪器,量化实验结果

高中生物学实验观察类实验中,对于实验结果的描述,通常是通过粗略地观察颜色、气泡来呈现,这种抽象的描述方式不得于学生的核心素养培养,也会打消学生实验的积极性,很难让学生理解到科学实验的严谨性。如果教师能够将现代科学技术与数码仪器相融合,将定性实验转变成定量实验,让实验结果直观、清晰地出现在学生面前,能充分调动学生的实验积极性和参与感,提升学生的实验创新能力。

比如在做影响酶活性的条件这一实验时,传统教学中通常是根据最终碘液是否变蓝来判断不同温度条件下淀粉酶的活性,这一实验在真正观察的时候,学生通常会发现每组实验结果基本一致,特别是当试剂用量较小时,学生很难对实验现象作出正确的判断。但是如果我们运用紫外分光光度计来测定每组实验具体的吸光值,并在电脑上自动生成每组的数据及坐标曲线,将实验结果形象具体地呈现出来,而每组实验之间的差距也非常显而易见。通过这一实际操作,让学生明白科学实验是一个严谨且缜密的过程,每一个实验数据都是能过多次重复的实验得来的,而不是凭空捏造或者去主观臆测[5]

3 教学反思

重视实验操作是学好高中生物学的重要途径,将现代信息技术与高中生物实验教学融合能有效地提高学生的实验兴趣,开拓学生的实验视野,规范学生的实验操作,让他们在有限的时间内深入地锻炼自身的科学思维和科学探究能力,而这也是新课程标准的核心要求。这也就需要教师在实验课前需要花更多的时间和精力,对课堂内容和思路进行精心设计,从而为学生的终身学习奠定良好的思维基础。

参考文献

[1] 王丽.“情境式教学法”在高中生物课堂中的应用[J].生物学教学,2016, 41(5):9-11.

[2]卢小丽,徐媛媛.运用现代信息技术,优化高中生物实验教学策略[J].新课程导学,2012(23)123-124.

[3]叶天晴.运用现代信息技术,优化高中生物实验教学[J]数文百家(下)2016(1):189-190.

[4]王楠.现代信息技术在高中生物实验教学中的应用[J].教育实践与探讨,2016(9):32-34.

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