信息技术助力高中生物课堂教学的实践研究

信息技术助力高中生物课堂教学的实践研究摘要：我国的教育改革已经入“深水区”，信息技术的飞速发展为生物教学提供了新机遇、新思路，教师加强自我学习、创新教学方法、提升信息化素养已迫在眉睫。信息技术突出的互动性优势，应用于课堂教学，可增加师生间和生生间的互动交流，改进课堂教学方式，提高课堂教学效率。本文结合教学实际，从虚拟实验、微课、电子白板等信息技术应用于课堂教学，探讨利用信息技术辅助高中生物学的教学，助力学生生物学科素养培养。关键词：信息技术；生物课堂教学；虚拟实验；微课；希沃交互式白板《教育信息化2.0行动计划》和《河北省教育事业发展“十四五”规划》的战略部署中，强调提高教师信息技术应用能力，加强优质教育资源的开发和利用，要有效推动信息技术与教育教学深度融合。教师在信息技术支持下改进课堂教学、创新学习方式，可以完成传统教学方式不易或较难完成的教学任务，给课堂教学带来新的途径和方法。反映先进的教育思想和理念，关注信息化环境下的教学改革，关注学生个性化、多样化的学习和发展需求，促进人才培养模式的转变，着力发展学生的核心素养是2020年普通高中生物课程标准修订的原则之一[1]，这也要求广大高中生物学教师设法充分利用信息技术，收集、开发和整合课程资源提高课堂教学效率，以满足学生多样化的需求，促进学生个性化发展。信息技术突出的互动性优势，应用于课堂教学，可增加师生间和生生间的互动交流，改进课堂教学方式，提高课堂教学效率；学生利用课件、微课、微视频等资源，开展自主学习，可巩固课堂所学或拓展学科视野。笔者结合教学实际，拟从虚拟实验、微课、电子白板等信息技术应用于课堂辅助教学策略，使学生逐步养成知、情、意、行四个方面的生物学科素养。一、虚拟实验，解决难题，提高学习积极性实验是提高学生创新和实验探究能力的重要手段，也是激发学生学习积极性、促进学生掌握实验原理的重要方法，并且，开展生物实验教学也有助于提升学生高考的应试能力及技巧。但在实际教学中，一方面，许多学校不具备相关的实验场地、器材和设备，而无法正常进行必要的实验，另一方面，由于生物探究实验一般都需要较长的准备时间，且有些实验药品有一定的危险性或不易购买，使老师们开展实验教学遇到阻碍，最终使“操作实验”变成黑板上的“文字实验”。信息技术支持下的虚拟实验室能够轻松解决实验教学中所遇到的一些难题。精确设计虚拟实验室系统能充分调动学生的感官，使学习者沉浸在虚拟3D的环境中，不仅使学生获得了与真实实验相媲美的学习经验，也提高了学生的实验素养和教学效果[3]。比如：必修一“探究植物细胞的吸水和失水”，是高中生物学第一个探究性重点实验。作为情境导入的土豆条“研究植物组织的渗透作用”实验，若课堂实物操作耗时较长，为了能够加深学生记忆和理解，教学中就可以依托虚拟实验室和数码生物显微镜，开展实验教学。笔者通过布置学习任务，学生操作渗透作用的虚拟实验，得出植物细胞可以吸水和失水。整个模拟实验，过程形象生动，学生感受直观，该实验的成功完成，无论是学生在实验操作熟练度上、还是在实验知识掌握上，都取得了较好的效果，而且提高了学生的动手实践能力。接着，利用数码生物显微镜观察紫色洋葱鳞片叶的外表皮，连接多媒体大屏，更直观更方便。充分利用现代信息技术教学手段，把多媒体和网络技术有机地整合到高中生物实验教学中去，可以优化实验过程，拓宽实验教学渠道，大大提高实验教学的效果。二、微课制作，突破难点，提高学习兴趣培养学生自主学习、合作探究的能力是新课改的教育理念之一。高中生物教学中，传统教学模式是教师在课堂上直接灌输知识，课后通过题海战术布置作业，让学生在运用过程中吸收知识。但这种教学方式将学生放在了被动位置上，其思维能力、探究能力等都难得到开发。在新型的教学方式中，引入微课，能够为枯燥而单调的生物课堂注入新的活力，突破学科的难点和重点，进而提高教学质量。在互联网+教育信息化背景下，微课制作是教师必备技能之一，是突破课堂难重点的重要手段，是课前预习、课后复习的重要资源。笔者在教学中利用focusky动画大师、芦笋、剪映等软件制作生物微课视频，提高学生的学习兴趣，加强记忆，突破了课堂上的难重点。比如：必修一“细胞呼吸的原理和应用”是每年高考的热点，其中液滴移动问题是教学难点，学生不易理解和记忆。微课中先通过“酵母菌呼吸小实验”视频情境激发学生学习兴趣，观察实验现象后，引导学生思考：“引起气球膨胀的气体量是酵母菌有氧呼吸产生的还是无氧呼吸产生的？”，从而总结判断出酵母菌细胞呼吸方式的三种方式，进一步解决并突破液滴移动问题的难点，课堂效果颇具成效。微课环节，学生注意力集中，主动参与课堂学习，积极思考并热烈讨论，很大程度上提高了课堂效率，加深了学生对知识点的理解和记忆。三、希沃交互式电子白板，创造活力课堂新课改教育理念下，教师要加快自身学习新理念的速度，转变传统教学思维，做教学的引导者，给予学生更多的学习自由，促使学生享受学习的快乐[4]。生物课堂上，老师要充分发挥信息教学的辅助作用，助力传统课堂实现有益的创新突破。希沃白板5的引入能够解决高中生物教学中面临的一些实际问题，例如借助希沃白板5的动画演示、蒙层、图形移动、课堂游戏、思维导图、计时器、放大镜等交互式互动，有助于学生理解生物学的概念，给学生营造新颖的教学环境，降低生物学习的难度。比如：在学习必修1“细胞膜的结构和功能”时，“细胞膜的组成成分和结构的探索历程”的学习环节，学生小组合作探究并利用希沃白板5，拖动动画构建细胞膜的结构模型，各小组展示成果，笔者以“问题串”的引导方式，一步步引导学生思维：为什么选择大面积的磷脂分子？为什么磷脂分子是双层分布，而且头部朝外尾部朝里？等等。借助信息技术形象化的突破难点，培养了学生的科学思维，直指学科核心素养，促进学习目标的完成。笔者还借助希沃交互式小游戏、计时PK、希沃授课助手的方式完成课堂检测，学生在愉快课堂中进一步掌握并区分细胞膜的结构特点和功能特点。课堂最后，利用思维导图模板，引领学生将零碎知识整体化，培养结构和功能相适应的生命观念。在互联网+信息技术辅助下，创造了有活力、有趣的、动起来的生物课堂。四、创设有效教学情境，直观感受源于高考压力和课时紧张的问题，很多高中课程的教学重点都是提高成绩，让学生对生物知识有兴趣，产生自主探究的内驱力是有效延长学生课堂学习时间重要方法。借助信息技术创设有效教学情境是激发学生兴趣一种良好方式，让抽象的知识变得生动形象，趣味性更强，有助于学生以课堂主体的身份展开自我探究。比如：在学习“细胞膜的结构和功能”一节，借助多媒体教学一体机展台创设情境，在多媒体教学一体机展台下学生将教师课前准备的新鲜鸡蛋打在培养皿中，多媒体大屏呈现，学生之间互动观察。这个环节借助信息技术，以生活经验为切入点，形象生动、直观感知膜的存在，创设情境激发了学生的兴趣。教师还可通过抖音、百度、bilibili网站、微信公号等软件搜索相关教学视频资料，进行情境导入，比如：在学习选择性必修3“基因工程”时，通过多媒体播放“新冠病毒的核酸检测”动画视频，呈现核酸检测的原理，结合生活实际培养社会责任意识。这样的教学情境可以活跃课堂的气氛，对学生的吸引力更强，更好地辅助课堂知识的内容讲解，提高课堂教学效率。五、信息技术与教学评估融合，查漏补缺以往的生物课堂，学生的不足不能及时反馈，难以实现高效的课堂效果。新课标提出要重视“以评促进”的教学方式，在评价中掌握学生的个体差异和发展需求，帮助学生认识自我、树立自信、改进学习方法、促进生物学学科核心素养的形成。在新课改背景下，利用人工智能分析系统，根据学生真实作答数据，对学生学情数据进行采集与分析，诊断对知识点掌握情况，精准定位学生的薄弱知识点，使教师及时了解学生的学习情况，进而为每位学生构建知识与类型题图谱进行强化学习。智能分析系统的引入，可以使学生有效订正错题，并在此基础上举一反三，巩固薄弱知识点，实现有效的学习提升。比如:在学习必修2“DNA是主要的遗传物质”时，老师对知识点进行分析和讲解，并通过课堂小测，运用智能化分析系统对学生内容的掌握情况进行评价，能够在教学中及时追溯学生对于知识的掌握情况，便于教师明确教学中的重点讲解环节，针对性的在之后的课堂上进行强化和补充[5