信息技术与生物学实验教学的整合

肖汉珊 崔 鸿

【摘 要】为了探究信息技术与生物学实验教学的整合问题,本文主要采用了文献法、案例分析法,结合具体的教学案例,从演示性实验、模拟性实验和探究性实验三个方面来论述信息技术与生物学实验教学的整合途径。现代信息技术能够提供丰富的资源和便利的交流环境,它在中学生物学实验教学中的作用也越来越显著。

【关键词】信息技术 生物学实验教学 整合

生物学实验教学是中学生物教学中的重要组成部分。随着时代的发展,信息技术与生物学教学的整合也越来越受到重视。教师合理地运用教学软件和网络环境,在实验教学中融入教育性、科学性、技术性和艺术性,实现实验教学与信息技术的有机结合,使实验课教与学的互动性更强,有利于学生主动发现探索,有利于培养他们的想象力和创造力,从而达到优化实验教学的过程,提高实验教学效果的目的。

一、信息技术与生物学实验教学整合的意义

信息技术与课程整合,是指信息技术与指导学生学习的教学过程的结合,在课程教学过程中把信息技术、信息资源、信息方法、人力资源和课程内容有机地结合起来,共同完成课程教学任务的一种新型的教学方式。

现代信息技术主要包括多媒体技术和网络技术。由于多媒体和网络具有集成性、交互性、智能性和易传播性,能够化静为动,化虚为实,化抽象为直观。因此,将信息技术与教学相整合,不仅可以有效地增强学生的学习兴趣,而且还可以有效地拓展课本知识体系,拓宽教学的时间和空间范围,从而增加教学的内涵和外延。

生物学实验教学是中学生物教学中的重要组成部分,是培养学生实验操作能力、探究与创新能力的最有效途径。由于生物学实验教学往往会受到实验材料、时间和空间等因素的限制,所以,可以运用信息技术对生物学实验教学进行优化。这样不仅有助于提高实验教学的直观性、趣味性、形象性和安全性,并且可以开辟学生的视野,发挥他们的主体性与创新性。

二、信息技术与生物学实验教学整合的途径

演示性实验、模拟性实验和探究性实验在中学生物学实验中都占有重要的地位。在不同类型的实验教学过程中,信息技术与其整合的方式也不同。下面,笔者将结合具体的实例来论述信息技术与生物学实验的有效整合。

1.信息技术在演示性实验教学中的应用。演示性实验教学主要是指学生通过观察教师演示实验的整个过程,从而得出实验的相关结论。在整个教学过程中,学生一直处于被动接受知识的状态。另外,由于时间和空间的限制,学生不能准确、完整地观察到整个实验过程,也不能全面地将实验结果展示出来进行多向互动。

【案例】在“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验中,可以采用基于多媒体网络技术的实验教学。(如表格1所示)

将信息技术整合到演示性实验教学,可以全面、准确、具体地呈现实验的全部过程,不仅有利于学生观察实验现象,而且有利于他们对实验过程、实验现象进行思考和探究。由于多媒体技术具有很强的交互性,教师可以控制实验教学的进度,并且可以通过电脑操作,反复重复观看实验的某个过程,这样不仅有助于师生之间进行互动,而且能够有效地提高演示性实验教学的效果。

2.信息技术在模拟性实验教学中的应用。模拟实验是在研究工作或实验中,由于在研究对象上不能或不允许进行实际实验,而为了取得对研究对象的认识,通过模拟的方法制成研究对象的模型,然后通过在模型上进行实验,模拟研究对象的实际情况。在中学生物学实验教学的过程中,有些实验由于受到各种因素的限制而不能达到教学要求,如实验具有危险性、实验仪器或材料缺乏、实验效果不明显等。

【案例】“建立减数分裂中染色体变化的模型”是高中生物学中的一个重要实验。通过实验,可以加深学生对细胞减数分裂过程中染色体数目和行为变化的理解,并激发探究减数分裂过程的兴趣。由于此实验属于微观范畴,学生不易通过显微镜来进行观察,因此可以通过计算机来模拟减数分裂中染色体变化的整个过程。(如表格2所示)

将信息技术应用于模拟性实验教学中,不仅可以克服实验教学中的各种限制性因素,而且能有效地拓宽教学的时间和空间范围,如化静为动、化虚为实、化抽象为直观,从而解决传统教学方式中难以解决的问题,有效地增强实验教学的效果。

3.信息技术在探究性实验教学中的应用。自新课程改革之后,中学生物教师努力将科学探究元素渗透到实验教学过程中,引导学生主动运用探究方法进行学习,有利于学生掌握基础实验知识和基本实验技能,从而掌握发现问题、解决问题的方法,并培养起创新精神和探究能力。

基于信息技术的探究性实验教学是一种全新的实验教学模式。一方面,现代网络技术为学习者提供了丰富的信息资源,有利于探究性实验教学的开展。另一方面,教师可以利用信息技术手段来创设问题情境,并且根据计算机网络的特点,为学生的协作、会话搭建学习平台。

(1)基于WebQuest的生物学探究性实验教学。WebQuest是在网络环境下,由教师设置一定的课题,以驱动学生进行自主学习的一种网络探究教育模式。 WebQuest包括了六个模块:导言、任务、过程、资源、评价、结论。

【案例】在“探究影响酶活性的条件”实验教学中,可以采用基于WebQuest的实验教学模式。其中,WebQuest包括了六个模块,分别对应了实验教学过程中的六个步骤。(如表格3所示)

基于WebQuest的生物学探究性实验教学,能有效地实现信息技术与生物学实验教学的有效整合,创建高效率的信息化实验课堂,促进了教学方式和学习方式的转变,并且培养了学生搜集和处理信息的能力,以及自主、合作、探究的学习能力和创新精神。

(2)运用信息技术,实现生命科学史与科学探究性的整合。生命科学史是一部思想史, 它揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程。生命科学史可以为探究性实验教学提供大量的优秀素材,因此,将生命科学史与生物学探究性实验教学进行整合,是实现科学探究的重要途径。

【案例】在《生长素的发现》探究性实验教学过程中,生长素发现的科学史料中“达尔文、温特、郭葛”三位科学家的实验,可以运用信息技术的手段将这三个实验再现给学生。(如表格4)

由此可见,运用信息技术可以有效地将生物学史中的经典实验模拟出来,这样不仅让学生学到了相关的历史知识,同时也领悟到了科学家们进行科学探究的整个过程,从而培养了学生的探究能力与科学素养。

三、结论

现代信息技术能够提供丰富的资源和便利的交流环境,它在中学生物学实验教学中的作用越来越显著。因此,如何运用信息技术来优化中学生物学实验教学,以最大限度地提高实验教学的效果,仍然是我们值得探究的一个重要问题。

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