数字化生命：信息技术助力下的高中生物学探索之旅

文| 张晓彤

当前的数字时代，信息技术正在逐步成为高中生物学教学不可或缺的一环。随着数字工具和互联网资源的日益普及，生物学的教学与学习方式正经历着一场革命性的变革。这一变革超越了简单的技术融合，它代表着教学方式的彻底革新，使生物学的学习过程更加生动、互动而富有吸引力。数字化手段为生物学教育带来了丰富而多元的教学资源。

一、信息技术助力高中生物学教学的重要性

在当前教育领域，信息技术对高中生物教学的重要性日益凸显。这种重要性体现在多个方面，首先是对教学内容的丰富和深化。信息技术通过提供大量的在线资源、实时数据和互动平台，使得生物学教学不再局限于传统的课本和教室。学生可以通过互联网接触到最新的科学发现、研究论文以及全球各地的生物学案例，这些资源极大地丰富了他们的学习内容，并帮助他们建立起更全面和深入的生物学知识体系。信息技术还在提高教学效率和便利性上发挥了重要作用。线上教学平台和教育应用程序使得学生可以随时随地进行学习，不受时间和地点的限制。这种灵活性特别适合当今快节奏和多样化的学习需求，使学生可以根据自己的进度和兴趣进行个性化学习。信息技术在促进教师专业发展方面也发挥着重要作用，教师可以通过网络平台分享教学经验、获取教学资源和参与专业培训，这些都有助于提高他们的教学水平和专业技能。同时，教师可以利用技术工具进行课堂管理和学生评估，使教学工作更加准确和高效。

信息技术在高中生物学教学中扮演着不可或缺的角色，它不仅提高了教学内容的丰富性和实践性，还增强了教学的互动性和效率，同时也为教师的专业发展提供了便利。在这个数字化时代，教师有效利用信息技术已经成为提升生物学教育质量的关键。

二、高中生物学教学融入信息技术的重要途径

（一）微课程应用于高中生物学教学

在高中生物学课堂中，微课程的应用为“细胞的多样性和统一性”这节课带来了全新的学习体验。微课程的独特之处在于其高度集中的内容和灵活的学习方式，使学生能够在短时间内吸收和理解复杂的生物学概念。在生物学课上，学生通过微课视频学习了原核和真核细胞的基本结构，然后在课堂上进行了更深入的讨论和实验操作。

在课堂开始，师导入：大家好，今天我们通过微课了解了细胞的多样性和统一性。××同学，你能用自己的话简单描述一下微课里提到的原核细胞和真核细胞的区别吗？

生：原核细胞的DNA 是散在细胞内的，没有包裹在细胞核里，像我们在微课的动画中看到的那样。而真核细胞的DNA 则被细胞核膜所包裹。

师：很好。微课的动画让这个概念变得更加直观。现在，让我们来通过显微镜做实验。我希望大家能够运用微课中学到的知识，观察并比较不同细胞的结构。

在实验环节，学生轮流观察显微镜下植物细胞和动物细胞的标本。

师：××同学，你能描述一下你观察到的植物细胞和动物细胞有什么不同吗？

生：在微课里我们学到，植物细胞有细胞壁和叶绿体，而动物细胞没有。实际上通过显微镜观察后，我发现确实如此。

师：非常棒。你能联系微课内容谈谈细胞的多样性和统一性吗？

生：虽然细胞在形态和功能上有差异，但他们都有细胞膜、细胞质和遗传物质。这就是细胞的统一性。

师：非常好。通过微课和实验，我们更深入地理解了这一概念。微课程让复杂的生物学知识变得更容易理解和记忆。

课堂结束时，教师总结：“今天的课程展示了微课程在生物学教学中的强大作用。这种结合视频学习和实践操作的方法，有效提高了学习的趣味性和效率。”通过这样的教学策略，高中生物课堂变得更加生动和高效，同时激发了学生对生物学深入学习的兴趣。最后用思维导图总结本节课的教学重点。（见图1）

图1

（二）情境教学在生物学课堂的实践

教师在高中生物学教学中融入信息技术进行情景教学，尤其是在探讨“细胞的多样性和统一性”这一主题时，可以通过多媒体演示、互动软件和在线模拟实验来提高学生的学习兴趣和理解能力。这种教学方法使复杂的生物学概念通过视觉和互动元素变得更加生动和易于理解。

在这种教学模式下，教师可以使用信息技术辅助讲授光合作用的过程。

师：今天我们会用这个互动软件来探索光合作用。××同学，你能从软件中找出叶绿体，并描述它的功能吗？

生：在这个互动界面中，叶绿体是负责光合作用的细胞器官，它们看起来像绿色的小豆子。

师：非常好。现在我们来看看光合作用的两个主要阶段。××同学，你能用软件辅助来解释光反应和暗反应吗？

生：当然，老师。软件显示，光反应在叶绿体的类囊体膜上发生，需要阳光并产生能量和氧气。暗反应则在叶绿体的基质中进行，它不需要光照，但会利用光反应产生的能量来合成糖。

师：很好。接下来，我们用这个在线模拟实验来观察不同光照强度对光合作用的影响。××同学，你能调整一下光照强度，并告诉我们看到了什么吗？

生：当我增加光照强度时，软件显示光合作用速率也随之增加。这表明光照是影响光合作用的关键因素之一。

师：非常好。通过今天的互动软件和在线模拟，我们不仅学到了光合作用的理论知识，还体验了它的运作过程。信息技术的应用使我们能够更加深入和直观地理解这一复杂的过程。

教师运用信息技术在生物学教学中创建了一个富有互动性和参与感的学习环境。学生不仅通过视觉化的方式学习了理论知识，还通过模拟实验加深了对科学现象的理解。这种教学模式有效地提升了学生的兴趣和参与度，同时也提高了他们的科学探究能力。

（三）拓展学习资源，丰富生物学教育

在高中生物学教育中，教师使用信息技术拓展学习资源对于深入理解复杂的生物学概念至关重要。特别是在探讨“DNA 的结构”这一内容时，通过多媒体资源、在线数据库和互动学习工具，学生能够更加直观地理解DNA 分子的双螺旋结构及其构建过程。

教师为了使学生更好地理解DNA 的结构特点和双螺旋模型的构建历程，运用了一系列信息技术工具和资源。

师：今天我们将利用这些互动教育软件来探索DNA 分子的结构。××同学，你能从这个数字模型中识别出DNA 分子的主要结构特点吗？

生：在这个模型中，我可以看到DNA 是由两条互相缠绕的长链组成的，它们形成了一个双螺旋结构。而且每条链由磷酸和糖组成的骨架，以及连接这两条链的碱基对。

师：很好。接下来，我们将使用这个软件来制作一个DNA 双螺旋结构模型。××同学，你能尝试操作这个软件，模拟DNA 双螺旋的形成过程吗？

生：是的，老师。我在这个软件中选择了不同的碱基，然后看到它们如何配对并形成了这个双螺旋结构。

师：非常好。现在，让我们一起讨论DNA 双螺旋结构的发现过程。××同学，你能根据我们之前看的视频来谈谈吗？

生：当然，老师。我记得视频中说，沃森和克里克是首次提出DNA 双螺旋模型的科学家。他们使用了X 射线晶体学的数据来确定DNA 的这种独特结构。

师：很好。通过今天的数字模拟和视频学习，我们不仅学习了DNA 的结构特点，还了解了科学家是如何发现这个结构的。信息技术的应用让我们能够更深入地理解DNA 结构的复杂性和美妙性。

课程结束时，教师总结：“利用信息技术拓展的学习资源为我们提供了一种全新的学习DNA 结构的方式。它不仅使复杂的科学概念变得更加直观和易于理解，而且还激发了大家对生物学深入学习的兴趣。”通过这种方法，学生不仅在视觉上理解了DNA 的结构，还通过互动学习工具加深了对DNA 分子双螺旋结构的理解。这种理论和实践结合的教学方法有效提升了学生的学习效率和参与度。

（四）线上课堂提升生物学互动性

在高一生物学的线上课堂中，探讨“基因突变和基因重组”这一内容时，信息技术的运用显得尤为重要。通过在线平台，教师可以构建互动丰富的教学环境，让学生在远程学习的情况下也能积极参与到课堂讨论中。

教师利用线上课堂的工具，带领学生深入理解基因突变和基因重组的概念、原因和意义。

师：今天我们的线上课堂将聚焦于基因突变和基因重组。首先，××同学，你能告诉我们基因突变的一些特点和原因吗？

生：基因突变是指DNA 序列发生变化，它可能由多种因素引起，如环境因素、辐射或化学物质的影响。

师：非常好。现在，让我们通过镰刀型细胞贫血症的实例来理解基因突变。××同学，你能从这个角度解释一下基因突变的根本原因吗？

生：在镰刀型细胞贫血症中，基因突变导致血红蛋白的氨基酸序列发生变化，这是因为DNA 分子中的某个碱基对发生了突变。

师：很好。那么基因重组有什么意义呢？××同学，请谈谈你的理解。

生：基因重组是自然界和实验室中发生的一种现象，它可以导致生物多样性的增加，对进化和遗传研究都很重要。

师：很好。现在，我们讨论一下细胞癌变。××，你能谈谈细胞癌变的原因和预防方法吗？

生：细胞癌变可能由基因突变导致，例如某些基因的失活或激活。预防方法包括避免暴露于辐射和有害化学物质，以及保持健康的生活方式。

师：非常好。通过今天的线上课堂，我们不仅学习了基因突变和基因重组的概念和意义，还讨论了它们在生物学和社会中的影响。信息技术的使用给我们提供了讨论和互动的机会。

课程结束时，教师总结：“利用线上课堂和信息技术，我们能够更有效地进行生物学教学。这种教学模式不仅提升了课堂的互动性，还激发了学生对科学探究的兴趣。”通过这种方式，学生在理解复杂科学概念的同时，也能够形成正确的价值观和社会责任感。

随着信息技术在教育领域的深入应用，我们见证了生物学教学方式的重大转变。从微课程的灵活运用、情境教学的互动体验，到线上课堂的广泛参与和拓展学习资源的无限可能，这些创新的教学策略不仅极大地丰富了学生的学习体验，还拓宽了教师的教学视野。

展望未来，我们有理由相信，随着技术的不断进步和教育理念的更新，生物学教育将进入一个更加开放、互动和多元的新时代。学生将有机会通过更加多样化的途径探索生命科学的奥秘，从而更深入地理解复杂的生物学概念。同时，这种多样化的教学方式也将激发学生的创造力和批判性思维，把他们培养成具有科学素养和社会责任感的公民。