大數(shù)據(jù)在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

郭祺偉

摘要：雖然大數(shù)據(jù)在我國(guó)教育領(lǐng)域中有了廣泛的應(yīng)用，但其在高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)上的應(yīng)用并不深入，因此，文章以高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，對(duì)其在高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)組織、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)等不同方面上的應(yīng)用進(jìn)行了具體的分析，發(fā)揮大數(shù)據(jù)優(yōu)化高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)思維與方法的作用。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；高中生物；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息化技術(shù)成果在我國(guó)教育領(lǐng)域有了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，大數(shù)據(jù)興起于2012年，我國(guó)在2015年對(duì)大數(shù)據(jù)在教育中的應(yīng)用進(jìn)行了指導(dǎo)，明確指出以大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教育，促進(jìn)我國(guó)迎合時(shí)代進(jìn)行教學(xué)變革，并明確大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用是我國(guó)教育未來(lái)發(fā)展的方向與趨勢(shì)?；诖?，高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須落實(shí)改革要求，合理的將大數(shù)據(jù)運(yùn)用到教學(xué)中，促進(jìn)高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展。

一、大數(shù)據(jù)概述

從學(xué)術(shù)定義的角度來(lái)分析，大數(shù)據(jù)是指數(shù)據(jù)對(duì)象、技術(shù)與應(yīng)用三者的有機(jī)統(tǒng)一；從對(duì)象的角度來(lái)分析，大數(shù)據(jù)是指對(duì)超過(guò)典型數(shù)據(jù)庫(kù)大小的軟件進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理、分析、處理等多功能的數(shù)據(jù)集合；從技術(shù)的角度來(lái)分析，大數(shù)據(jù)是指在豐富的信息數(shù)據(jù)中，快速獲取有效信息的技術(shù)以及其技術(shù)集成；從應(yīng)用的角度來(lái)分析，大數(shù)據(jù)是指特定數(shù)據(jù)在集合、集成條件，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠快速?gòu)闹羞^(guò)濾出有價(jià)值信息的行為。所以，可以看出大數(shù)據(jù)不僅僅是一種技術(shù)，在某種程度其也是一種思維方式，能夠從多角度、多視角、多維度進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與分析[1]。大數(shù)據(jù)有四個(gè)特點(diǎn)：一是存儲(chǔ)龐大的信息數(shù)據(jù)內(nèi)容；二是數(shù)據(jù)增長(zhǎng)速度快，但可以為數(shù)據(jù)分析提供最為原始的素材；三是數(shù)據(jù)搜索、采集形式多元化；四是大數(shù)據(jù)具有巨大的信息價(jià)值。

二、高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀分析

隨著我國(guó)新課程改革的落實(shí)，生物學(xué)科更側(cè)重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，通過(guò)學(xué)生自主探索實(shí)驗(yàn)，掌握科學(xué)的探究方法以及實(shí)驗(yàn)技能；而我國(guó)學(xué)生在這一方面的研究也取得了較大成就，研究論文的發(fā)表數(shù)量也不斷提升。但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍然存在不足，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)仍存在不合理之處，很多實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與教材存在差異、有些差異嚴(yán)重不符合高中生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，另外還有些實(shí)驗(yàn)存在安全隱患，這些因素都可能造成實(shí)驗(yàn)失敗，影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)積極性。同時(shí)還存在實(shí)驗(yàn)組織不科學(xué)的問(wèn)題。很多高中學(xué)校儀器不足，班級(jí)幾十人需要輪流使用實(shí)驗(yàn)器材，很多學(xué)生連續(xù)幾節(jié)課都無(wú)法使用到器材；而且教師的精力有限，無(wú)法全方位了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作情況，展開(kāi)有針對(duì)性的分層教學(xué)，有效提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α３酥?，還存在不重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)的問(wèn)題，近一半的高中生物教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)后不會(huì)針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，從而及時(shí)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)態(tài)度以及實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行評(píng)價(jià)，導(dǎo)致學(xué)生錯(cuò)誤操作行為經(jīng)常出現(xiàn)[2]。

三、大數(shù)據(jù)在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用分析

1.在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中需要深度加工數(shù)據(jù)才能提供給學(xué)生進(jìn)行利用，通過(guò)大數(shù)據(jù)可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行重新整合，擷取其中超常規(guī)的部分，重新對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，使學(xué)生獲取更真實(shí)的數(shù)據(jù)資源，為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性與可操作性提供保障，從而提升實(shí)驗(yàn)的 成功率，使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)陀^現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)、合理的認(rèn)知與掌握。例如，在進(jìn)行脂肪、糖類、蛋白質(zhì)組織檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中，由于實(shí)驗(yàn)材料的特性，需要對(duì)生物體的自身屬性信息、價(jià)格信息、獲取難易度信息、地方性信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集與分析，從而確定實(shí)驗(yàn)材料。單純的依靠學(xué)生的搜集以及教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并不能夠滿足實(shí)驗(yàn)要求，而通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)的整理，能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)內(nèi)容。如結(jié)合實(shí)驗(yàn)要求以及材料特性，從獲取難易度的角度可以選擇雞蛋清、豆?jié){作為蛋白質(zhì)組織檢測(cè)實(shí)驗(yàn)原料[3]。

2.在實(shí)驗(yàn)組織上的應(yīng)用

教師搜集班級(jí)學(xué)生的個(gè)人信息，了解學(xué)生的年齡特征、性格特點(diǎn)、興趣愛(ài)好，再結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)信息，了解學(xué)生的基礎(chǔ)能力、學(xué)習(xí)風(fēng)格等，依托大數(shù)據(jù)技術(shù)的信息整理、分析功能，科學(xué)的對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)小組劃分，有針對(duì)性的展開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組布置符合其學(xué)習(xí)能力與認(rèn)知水平的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。例如在教學(xué)植物細(xì)胞吸水與失水的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生應(yīng)自主探究植物細(xì)胞的吸水方式與失水方式，但是通過(guò)對(duì)學(xué)生信息的整理發(fā)現(xiàn)，第一組學(xué)生的生物基礎(chǔ)較差、認(rèn)知水平低，所以教師在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)應(yīng)更細(xì)致，例如讓學(xué)生先進(jìn)性植物細(xì)胞質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)與復(fù)原實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生明確的認(rèn)識(shí)到細(xì)胞液受周?chē)h(huán)境濃度的影響較大，并認(rèn)識(shí)原生質(zhì)層、半透膜，了解其作用，從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果[4]。

3.在實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)上的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的總結(jié)，在實(shí)驗(yàn)條件不發(fā)達(dá)的情況下，主要是由教師對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行最后的總結(jié)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與掌握。而在大數(shù)據(jù)的支持下，未來(lái)高中生物實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)數(shù)字化儀器、人工智能設(shè)備、圖形分析技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全面的科學(xué)分析，并記錄、處理學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為多元化評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供憑證，也為教師跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)情況提供依據(jù)。而實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)行為的總結(jié)，教師應(yīng)及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)行為，并通過(guò)大數(shù)據(jù)的記錄跟蹤學(xué)生改善情況。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，大數(shù)據(jù)為我國(guó)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、創(chuàng)新、進(jìn)步提供了科學(xué)力量，提高了教學(xué)的信息化水平，同時(shí)也為生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了科學(xué)、合理、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)組織等多個(gè)環(huán)節(jié)，突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端，有效的提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率與效果，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：河南省鹿邑縣第二高級(jí)中學(xué)477200）