数字化技术在高中生物实验教学中的应用

伏笑融

摘要：随着数字化技术的发展，其在教育领域的应用越来越广泛。在高中生物实验教学中应用数字化技术，能帮助教师更好地组织和管理实验教学，提高实验的直观性和可视化程度，提高教学效率和实验效果。因此，文章首先阐述了数字化实验技术的定义，然后分析了数字化技术在高中生物实验教学中的应用价值，最后根据教学案例阐述了应用数字化技术的方法，以期为高中生物实验教学提供指导。

关键词：数字化技术；高中生物；实验教学；应用

数字化技术在高中生物实验教学中具有举足轻重的地位。首先，数字化技术能帮助学生更好地理解实验原理和过程。传统方法需要学生通过观察和实验操作理解实验原理，而数字化技术能通过图像、动画、微課等形式将实验过程直观地呈现出来，从而赋予实验过程以直观性。除此之外，传统教学需要大量的时间和人力开展实验教学，而数字化技术能通过网络技术和远程教学方式拓展实验教学范围，从而提高教学效率。所以，如何将数字化实验技术应用于高中生物实验教学中，已成为新时代高中生物实验教学的重中之重。

1   数字化实验技术的内涵

数字化实验技术是一种利用计算机技术和网络技术模拟和实现实验的方法，它能提高实验的效率和准确性，并能实现实验的远程操作和数据共享。

首先，数字化实验技术的核心是数字化实验室。数字化实验室是集成多种实验设备和软件的虚拟实验室。通过数字化实验室，能实现实验设备的远程控制和数据共享，从而达到远程操作实验及促进数据共享的目的。其次，数字化实验室能实现实验数据的自动采集、存储和分析，进而提高实验质量。数字化实验能利用虚拟技术实现实验的模拟和仿真。虚拟现实技术能模拟实验的环境和条件，以帮助学生更好地理解实验原理和实验结果。最后，数字化实验技术能通过网络技术推动实验数据的共享和传输。通过网络技术，能实现实验数据的远程存储和分析，提高实验质量。数字化实验技术也能借助人工智能技术促进实验自动化。人工智能技术能实现实验的自动化操作和分析，进而丰富实验内容，优化实验流程。

2   数字化技术在高中生物实验教学中的应用价值

2.1有助于提升学生解决问题的能力

在高中生物实验教学中应用数字化技术，能提升学生解决问题的能力。数字化技术能为学生提供更生动、直观、形象的学习体验，帮助学生更好地理解实验原理和实验结果。

首先，在实验教学中，学生需要掌握实验原理和实验结果，但由于实验过程复杂，学生会感到难以理解。而数字化技术能将实验过程以动画或者视频的形式呈现出来，让学生更直观地看到实验过程，从而理解实验原理和实验结果。

其次，数字化技术能帮助学生提升实验技能，如实验设计、实验操作、数据分析。同时，数字化技术能为学生提供丰富的实验资源和实验案例，让学生深入学习实验技能。

最后，数字化技术能帮助学生解决实验问题。实验教学中，学生会遇到各种实验问题，如实验设计、实验操作、数据分析。而数字化技术能为学生提供更丰富的解决方案和解决思路，为学生解决实验问题创设条件。

2.2丰富实验评价内容

在高中生物实验教学中应用数字化技术，能丰富实验评价的内容。数字化技术能为实验评价提供更丰富的内容和形式，从而更全面地评价学生的实验能力和实验成果。

首先，数字化技术能为实验评价提供更丰富的内容和形式，如实验报告、实验视频和实验论文。通过这些形式，能从多个维度评价学生的实验能力，巩固实验成果，包括实验过程中的表现、实验结果的分析和总结。其次，数字化技术能为实验评价提供更客观的数据和信息，如实验数据的采集和分析、实验结果的对比和分析。通过这些数据和信息，能更准确地评价学生的实验能力，剖析实验成果的真实性，从而指导学生实验并参与实践任务。最后，数字化技术能为实验评价提供便利，并能优化管理模式，如实验数据的自动采集、实验结果的自动分析。通过这些操作，能提高实验评价水平。

2.3为学生之间的合作交流创造条件

在高中生物实验教学中应用数字化技术，能为学生合作交流创造条件。数字化技术能为学生提供丰富的学习资源和工具，为学生之间的合作交流提供便利条件。

首先，数字化技术能为学生提供更丰富的学习资源，如网络课程、在线实验教材和视频。通过这些学习资源和工具，学生能深入学习生物知识。其次，数字化技术能为学生提供更便捷的合作交流条件，如在线讨论、在线作业和在线实验。最后，数字化技术能为学生提供更丰富的合作交流机会，如学生之间的在线讨论、学生与教师之间的在线交流。通过这些合作交流，学生能更深入地了解生物知识，促进知识吸收和内化。

3   数字化技术在高中生物实验教学中的应用策略

3.1以学生学情为中心设计数字化生物实验

在高中生物实验教学中应用数字化技术，应根据学生的学情设计实验任务。首先，教师应了解学生的学习情况和需求，以便设计符合学生学习需求的数字化实验。其次，教师应根据实验内容和学生的学习情况，设计适合学生学习的数字化实验。最后，教师评估和反馈数字化实验，以便改进和优化数字化实验。

为了提升教学效果，教师要注重数字化实验的评估和反馈：第一，评估数字化实验，包括实验的准确性、可重复性和可操作性。第二，反馈数字化实验，包括对实验设计的改进建议，对实验操作的指导建议。第三，总结数字化实验，包括对实验原理和应用的总结、对实验过程的总结。

3.2改进实验流程并直观呈现实验数据

在高中生物实验教学中应用数字化技术，应优化实验流程并直观呈现实验结果。首先，数字化技术能帮助教师优化实验流程，并直观呈现实验结果。以“细胞实验”为例，使用数字化技术，教师能优化实验流程，先培养细胞，然后直接观察和记录细胞的变化，最后分析数据。该实验流程能缩短实验时间，提高实验效率，并且实验结果更准确。其次，数字化技术能帮助教师直观呈现实验结果。以“遗传学实验”为例，应用数字化技术，教师能直观呈现实验结果，如利用3D打印技术打印基因表达的结果，或者利用虚拟技术模拟基因突变的过程。这种方式能让学生更直观地看到实验结果，并且能更准确地分析和比较。最后，数字化技术能帮助教师分析和处理数据。以“生态学实验”为例，教师可以利用计算机模拟技术分析生态系统的稳定性，或者利用信息技术预测种群动态。这种方式能让学生更准确地分析和处理数据，从而理解生态学原理，了解如何应用生态学知识。

教师还可以引进虚拟实验，虚拟实验是一种利用计算机技术模拟实验过程的方式。在高中生物实验中，应用虚拟实验能提升实验效果。例如，教师在讲解细胞有丝分裂知识时，可以利用虚拟实验模拟细胞有丝分裂的过程。通过虚拟实验，学生能更直观地了解细胞有丝分裂的过程，并能独立完成重复实验，提升实验效果，也可以应用网络资源拓宽学生的学习渠道。例如，可以在网络上搜集关于细胞有丝分裂的资料，包括细胞有丝分裂的定义、过程、分裂期的特点。通过网络资源，学生能全面了解细胞有丝分裂的重点内容。

3.3优化传统实验，促进学生主动探究

应用数字化技术，学生能通过独立探究，理解实验原理和过程，并且能深入探究实验结果。因此，教师应积极使用数字化技术并加强指导，促进学生探究问题，激发学生的自主性和创造性，从而培养学生的实验能力和创新精神。

与此同时，教师可以利用数字化技术，创设真实的实验情境，让学生在实验中亲身体验，从而激发学生的好奇心和探究欲望。微课教学是一种新型的数字化教学方式，它以微视频为载体，以教学目标为核心，以教学重点和难点为主要内容，以教学方法和教学资源为支撑，以学生自主学习和合作学习为主要方式，旨在提升学生的学习效果和教师的教学效果。

3.4利用多媒体创设问题情境

在高中生物实验教学中，应用信息技术创设问题情境，是实施数字化实验教学的关键。因此，教师要发挥多媒体技术的优势，围绕教学内容和重点创设问题情境。

以“植物生长素的发现”为例。在该实验中，学生需要观察和实验操作理解植物生长素的作用原理。为了创设问题情境，教师可以利用多媒体技术展示植物生长素的生理作用和调节机制，并提出问题：“植物生长素的生理作用是什么？植物生长素的调节机制是什么？植物生长素的生理作用和调节机制与光照有什么关系？”通过多媒体技术的展示，学生能直观了解植物生长素的生理作用和调节机制，并且能主动思考和探究问题。

在高中生物实验教学中，应用信息技术创设问题情境是提升学生学习效果和教学质量的重要手段。通过多媒体技术的展示，学生能更直观地了解实验原理和过程，并且能通过问题引导他们主动思考和探究，帮助学生理解知识，优化实验教学。

3.5加大对数字化实验室的建设力度

在高中生物教学中，建设数字化实验室能提升教学效果，促进学生学习。以下是建设数字化实验室的建议：

第一，优化数字化实验室的硬件设施。数字化实验室需要一定的硬件设施，如计算机、投影仪和实验台。学校应投入足够的资金，完善数字化实验室的硬件设施。第二，购买数字化实验室软件。数字化实验室需要专业软件，如数字化实验室管理软件和实验软件。学校应购买数字化实验室软件，并在实验室中安装。第三，建立数字化实验室管理系统。数字化实验室需要创设新的管理系统，用来管理实验室的复杂事务。学校应建立数字化实验室管理系统，如实验室使用、实验室安全和实验室设备管理。第四，培训教师使用数字化实验室软件。数字化实验室需要教师掌握软件的使用技能。学校应为教师提供培训，让教师掌握数字化实验室软件的使用技能。

綜上所述，数字化实验技术能更快、更准确地获取实验数据，缩短学生处理数据的时间，为学生提供更多的学习时间。以小组互助探究的方式设计实验、分析实验图形和评价实验结果，正是新课程理念倡导的思想。因此，教师要优化数字化技术的应用模式，围绕高中生物实验教学现状引进数字化技术，发挥数字化技术的教育价值，为高中生物课堂增色。

参考文献：

[1]黄伟鹏.现代信息技术与高中生物实验教学环节的融合[J].数据，2023（1）：73-74.

[2]任兴华.信息技术在初中生物实验教学中的创新应用[J].数理化解题研究，2022（26）：140-142.

[3]王继变.信息技术在高中生物实验教学中的应用[J].中小学电教（教学），2022（6）：16-18.

[4]刘继荣.信息技术下的初中生物创新实验教学方法[J].中学课程辅导，2022（16）：117-119.