數(shù)字化技術(shù)在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用研究

摘"要：教育數(shù)字化是擴大優(yōu)質(zhì)教育資源覆蓋面、促進教育公平的重要抓手。將信息技術(shù)融入教育教學(xué)的全過程，能打破時空限制，有效支持學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和教師專業(yè)發(fā)展。高中生物學(xué)科可以提升學(xué)生的實驗探究、獲取信息、綜合運用能力，是學(xué)生高中階段的重要學(xué)科之一。將信息技術(shù)融入高中生物課堂，可以進一步提升學(xué)生的核心素養(yǎng)和綜合能力。如今，利用數(shù)字化技術(shù)手段提升高中生物課堂教學(xué)效能，已經(jīng)成為高中生物教師重點研究的課題。基于此，文章主要對數(shù)字化助力高中生物教學(xué)效能的提升進行了分析，希望能夠?qū)M一步提高高中生物教師的教學(xué)效率等方面起到參考和幫助作用。關(guān)鍵詞：高中生物；數(shù)字化技術(shù)；教學(xué)效能2023年2月13日至14日，由教育部、中國聯(lián)合國教科文組織全國委員會共同舉辦的首屆世界數(shù)字教育大會在北京開幕。會議主題為“數(shù)字變革與教育未來”，會議指出利用數(shù)字化手段擴大優(yōu)質(zhì)教育資源的覆蓋面，顯著提高數(shù)字資源共享的效率和效果。生物學(xué)是一門自然學(xué)科，它在高中生的學(xué)習(xí)生涯中扮演著重要“角色”，并與人類的生產(chǎn)生活密切聯(lián)系。高中生物傳統(tǒng)課堂的教學(xué)模式單一、枯燥，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易失去對生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，最終造成整體學(xué)習(xí)效率下降。而教師應(yīng)用數(shù)字化教學(xué)模式，可以增強學(xué)生的互動和參與意識，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和方式，擴寬學(xué)生的學(xué)習(xí)資源范圍。數(shù)字化教育作為現(xiàn)代教育的重要形式，為學(xué)生創(chuàng)造了更多全新的學(xué)習(xí)機會，增加了學(xué)習(xí)的趣味性和互動性，并讓高中生物真正地融入學(xué)生的日常生活中，有利于學(xué)生高效地利用碎片化時間。在新技術(shù)的支持下，數(shù)字化教育介入高中生物教學(xué)已成為常態(tài)。基于此，文章主要對數(shù)字化技術(shù)助力高中生物教學(xué)效能的提升展開了探討。一、高中生物課堂教學(xué)現(xiàn)狀（一）對數(shù)字化技術(shù)的理解存在偏差現(xiàn)階段，部分高中生物教師在實際教學(xué)的過程中，對數(shù)字化技術(shù)的理解不夠透徹，甚至存在一些誤解。他們片面地認為：學(xué)生會用電子設(shè)備在課堂上做與學(xué)習(xí)無關(guān)的事情，同時因為電子設(shè)備的過度使用而感到疲憊，并對課堂紀律產(chǎn)生負面影響，所以認為數(shù)字化教學(xué)并不能夠更好地輔助生物課堂教學(xué)。但是，根據(jù)當下的教學(xué)實際情況進行分析，無論什么類型的教學(xué)，都可以通過數(shù)字化教學(xué)來實現(xiàn)。因此正是因為部分高中生物教師對數(shù)字化技術(shù)在理解方面存在問題，導(dǎo)致教學(xué)效率差強人意。（二）授課方式缺乏創(chuàng)新受到傳統(tǒng)思想的影響與束縛，部分高中生物教師并沒有及時更新自己的教學(xué)思維與方式，在實際教學(xué)過程中，依舊通過教材和板書為學(xué)生講解知識內(nèi)容。雖然這樣的授課方式已歷經(jīng)多年，但是從整體的角度分析，教師長時間使用單一的教學(xué)模式開展教學(xué)，會讓學(xué)生感到枯燥乏味、失去對知識學(xué)習(xí)的興趣。實際上，教育界對教師數(shù)字素養(yǎng)的相關(guān)要求在不斷變化，目前，要求教師提升“數(shù)字素養(yǎng)與技能”，具有“應(yīng)用數(shù)字技術(shù)優(yōu)化、創(chuàng)新和變革教育教學(xué)活動的綜合素養(yǎng)”，才符合現(xiàn)代教育的發(fā)展趨勢。二、高中生物教學(xué)中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用價值（一）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣“教育”就是應(yīng)該讓知識點活躍在書本上，而數(shù)字化信息技術(shù)真正使教材上的文字由靜態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)，將枯燥的文字內(nèi)容轉(zhuǎn)變成妙趣橫生的動畫。形、光、聲和色等多種功能作用于學(xué)生的多個感官，從而聚集了學(xué)生的注意力；教師利用生物學(xué)虛擬仿真實驗軟件，不僅能夠讓學(xué)生在多種虛擬環(huán)境中進行模擬操作，提升學(xué)生的空間思維能力，還可以讓學(xué)生避免實驗操作中可能發(fā)生的意外事故。例如，在設(shè)計“神經(jīng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”的教學(xué)情境導(dǎo)入時，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生在觀看一段世界杯的足球賽視頻后，設(shè)問：“足球隊員如何及時獲得來自同伴、對手、裁判和足球的信息？隊員獲得信息后，如何經(jīng)過自身的處理迅速做出反應(yīng)？”順勢引入新課：“這個快速協(xié)調(diào)的過程需要體內(nèi)多個器官、系統(tǒng)的配合，而神經(jīng)系統(tǒng)扮演了主要角色?！睂W(xué)生在學(xué)習(xí)“擴散”的相關(guān)知識時，教師通過動畫模擬分子運動的過程，展示出“分子在永不停息地做無規(guī)則運動”的特點。動態(tài)的動畫能夠化抽象為直觀，使學(xué)生身臨其境，加深對知識的理解。（二）提升新知教學(xué)和復(fù)習(xí)質(zhì)量在數(shù)字化教學(xué)中，學(xué)生可以以任意的效率吸收知識，無限回顧舊知，提升新知學(xué)習(xí)質(zhì)量。教師將數(shù)字化技術(shù)加入生物教學(xué)過程中，能夠為學(xué)生構(gòu)建出一個全新的教學(xué)課堂。新冠疫情期間，我國部分地區(qū)不得不停止線下教學(xué)，因此教師使用在線平臺進行遠程教學(xué)，居家的學(xué)生則合理地利用網(wǎng)絡(luò)云平臺、數(shù)字課程教學(xué)資源和專題教育資源學(xué)習(xí)知識，并利用GitMind、MindMaster、iMindMap構(gòu)建生物思維導(dǎo)圖，輔助知識的理解和記憶。（三）提高教學(xué)效率將數(shù)字化教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)模式相結(jié)合，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。教師利用數(shù)字化的動畫、視頻等，能夠提高教學(xué)效率和增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識，讓課堂更加融洽，學(xué)習(xí)氛圍更加濃厚。同時信息技術(shù)可以在不受規(guī)模限制的前提下準確刻畫每個學(xué)習(xí)者的個性化特征，進而提供高質(zhì)量的定制化教學(xué)支持服務(wù)，顯著提升了教育教學(xué)質(zhì)量。（四）解決生物教學(xué)實驗中的難題動物仿真軟件的出現(xiàn)為生物教學(xué)帶來了新的變革。傳統(tǒng)的動物實驗需要耗費大量的時間和經(jīng)濟成本，同時也涵蓋了倫理道德問題，而動物仿真軟件則解決了這些問題。動物仿真軟件可以呈現(xiàn)真實的動物解剖、病理和生理學(xué)等方面的信息，能夠讓學(xué)生更加深入地了解動物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能。與此同時，動物仿真軟件還可以提供多種場景模擬，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中開展不同類型的實驗，從而更加深入地學(xué)習(xí)生物相關(guān)的知識。另外，生物教學(xué)過程中的很多實驗由于設(shè)備限制或?qū)嶒炛须y以快速觀測生物細胞的變化而無法開展，并且課堂上也不便于研究復(fù)雜的問題。而數(shù)字化實驗室通過高精度、高速度的數(shù)據(jù)采集，能夠?qū)崟r記錄實驗的每一個過程，把轉(zhuǎn)瞬即逝的實驗數(shù)據(jù)記錄下來，更加高效、直觀，便于學(xué)生仔細觀察、加深理解，從而輕松解決教學(xué)中的難題。（五）培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和探究精神數(shù)字化教學(xué)可以使學(xué)生更具體地認識到自己的知識薄弱點和不足，提高自主學(xué)習(xí)能力。在數(shù)字化教學(xué)的支持下，學(xué)生可以深入了解自己感興趣的生物領(lǐng)域，從而培養(yǎng)研究精神。三、數(shù)字化技術(shù)在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用策略（一）情景導(dǎo)入環(huán)節(jié)的運用生物課堂教學(xué)過程中，一個非常重要的組成部分便是課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)。教師通過對課堂導(dǎo)入內(nèi)容的巧妙設(shè)計，能夠吸引學(xué)生的注意力和目光，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中展開想象力，提高分析能力、探究能力。開展高中生物教學(xué)時，教師可以在網(wǎng)絡(luò)上下載相關(guān)資源，利用資源開展教學(xué)。例如，在設(shè)計“細胞的能量‘貨幣’ATP”的情景導(dǎo)入時，教師可以利用多媒體播放螢火蟲在黑暗里發(fā)光的動畫，讓學(xué)生體會“輕羅小扇撲流螢”的意境，緊接著提問“螢火蟲為什么能發(fā)光”，從而引發(fā)學(xué)生尋找螢火蟲發(fā)光原理的興趣。教師層層設(shè)問，學(xué)生在回答問題的過程中，完成新課內(nèi)容ATP的學(xué)習(xí)。在講解利用基因工程制備藥物時，教師可以利用多媒體介紹創(chuàng)制抗瘧藥—青蒿素、雙氫青蒿素，以及獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎的屠呦呦。再如，針對高中生物選擇性必修三“生物技術(shù)與工程”中轟動世界的“克隆羊多莉”，教師可以提前準備網(wǎng)絡(luò)資源，讓學(xué)生了解克隆羊多莉制造的整個流程。當學(xué)生了解了克隆羊多莉的故事之后，想必也會產(chǎn)生疑問：“能不能用同樣的方法克隆人？”雖然克隆技術(shù)對改造人類社會大有裨益，可以保護瀕危物種、保留優(yōu)秀基因，也可以解決醫(yī)療領(lǐng)域器官移植供體短缺的問題。但是教師需要教育學(xué)生：克隆這項充滿誘惑的技術(shù)，注定會打破一些固定的平衡，甚至違背社會的倫理道德，沖擊社會秩序，需要時刻警醒。教師在課堂利用網(wǎng)絡(luò)資源通過情景導(dǎo)入環(huán)節(jié)，加入故事與案例，發(fā)散了學(xué)生的思維，增強了學(xué)生的思考能力。（二）智慧教學(xué)平臺的應(yīng)用在國家教育信息化快速發(fā)展的背景下，各個高中校園把握住國家中小學(xué)智慧教育平臺正式運行的寶貴機會，同時結(jié)合新課程改革的需要，明確工作思路，融通國家、省級、校級平臺，支撐學(xué)校的數(shù)字化教育轉(zhuǎn)型，希望可以提升教師的專業(yè)水平；以期通過“教”與“學(xué)”方式的變革培養(yǎng)更多的專業(yè)人才。國家平臺具有綜合性的特點，平臺上都是優(yōu)質(zhì)的課程資源，包括德育、課程教學(xué)、體育、美育、勞動教育、課后服務(wù)、家庭教育等教育欄目。為此，教師在開展人教版高中生物課堂《細胞的凋亡》一課教學(xué)的過程中，可以應(yīng)用“雙師”課堂進行導(dǎo)學(xué)，對教學(xué)資源進行科學(xué)調(diào)整，幫助學(xué)生解決教學(xué)的重點與難點。在該過程中，教師需要將“以人為本”作為原則，明確教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；在國家平臺的“課程教學(xué)”欄目中找到需要播放的教學(xué)課程，并將“觸屏”與線下教學(xué)活動相結(jié)合，開展“雙師”課程教學(xué)。在學(xué)生遇到重難點時，教師需要暫停播放，并使用畫板功能標注、圈畫，進行詳細指導(dǎo)，這有利于學(xué)生更好地吸收知識。國家中小學(xué)智慧教育平臺為學(xué)校深化信息技術(shù)與校本教研融合應(yīng)用提供了有力保障。在該平臺，學(xué)生了解了人出生到死亡的全過程，對生命產(chǎn)生了敬畏之情。在這個案例中，教師通過視頻讓學(xué)生了解了人在不同的成長時期，體內(nèi)的細胞數(shù)量也會有很大差異。通過觀看視頻，學(xué)生學(xué)會珍愛生命，并保持樂觀、積極的生活態(tài)度。（三）微課教學(xué)的運用在數(shù)字化教育的背景下，微課以一種全新的教學(xué)方式出現(xiàn)在人們面前。微課教學(xué)主要指教學(xué)開展期間，教師以視頻作為重要載體，圍繞某一知識點展開針對性較強的教學(xué)活動。眾所周知，高中生物課程非常復(fù)雜，內(nèi)容較多，這時教師應(yīng)用微課教學(xué)，能夠充分利用學(xué)生的零碎時間激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；學(xué)生也可以結(jié)合自己的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整學(xué)習(xí)進度，找到適合自己的學(xué)習(xí)節(jié)奏。教師也可以將教學(xué)過程中的重點和難點內(nèi)容編制成微課視頻發(fā)送給學(xué)生，這樣學(xué)生可以不受時間與空間的限制，合理安排時間觀看視頻，理解微課視頻中的知識點，利用碎片時間進一步提高學(xué)習(xí)效率。例如，在開展人教版高中生物《光合作用的原理和應(yīng)用》一課的教學(xué)時，教師將光合作用過程中的光反應(yīng)和暗反應(yīng)知識做成微課視頻，凝聚課程重點，突出課程難點。3～10分鐘短小、精煉的內(nèi)容是微課最明顯的特點。教師利用微課視頻，使復(fù)雜內(nèi)容的簡單化、碎片化，能夠促使學(xué)生充分利用零碎時間進行有效學(xué)習(xí)，最終取得事半功倍的效果。生物素材課件、練習(xí)測試、學(xué)生反饋、教師點評等輔助性教學(xué)資源，各內(nèi)容相結(jié)合，共同營造了一個半結(jié)構(gòu)化、主題式的資源單元應(yīng)用小環(huán)境。微課結(jié)束后，教師進行教學(xué)反思，將教學(xué)過程中的體會如實寫下來。與此同時，學(xué)生也可以對教師的微課教學(xué)做出正確評價，即學(xué)生結(jié)合自己的評價和感受進行總結(jié)，最終做出對微課教學(xué)效果的正確判斷，找出自己的不足并彌補，從而大幅度提高了微課質(zhì)量，提升了自身的專業(yè)水平。目