信息化教學在高中生物課堂中的應用

楊麗玉

摘 要：生物學是高中階段一門較為重要的學科，其中包含很多抽象難懂的知識，因此，在高中生物課堂教學中可以利用多種現代化信息技術對高中生進行教學，在啟發(fā)學生對生物的學習欲望、提高其對學習生物的探索能力的同時，做到高效率完成教學任務和教學目標。

關鍵詞：信息化教學;高中生物課堂;課堂應用

隨著科技的不斷進步、社會的日益發(fā)展，當前我國對人才的需求標準不斷地提升。設想如果僅依靠傳統的教學模式來培養(yǎng)高中階段的學生，那么這批學生將無法滿足現如今的社會需求，因此需要教師對傳統的教學模式進行一定的改革和創(chuàng)新。在此背景下，不斷發(fā)展的現代信息技術為傳統教學模式的創(chuàng)新提供了一些思路。當今社會，“信息化”已然成為社會進步、科技創(chuàng)新和經濟發(fā)展的代名詞，其中，教育信息化更是高中教學發(fā)展的必然趨勢和重要環(huán)節(jié)。所謂教育信息化，簡而言之，就是在日常的教學進程中，教師采用新型的信息技術手段如視頻游戲、剪輯動畫等，來達到豐富教學內容、引起學生興趣的目的。將信息化的教學手段應用在當前的高中生物教學中具有不可小覷的作用和意義，一方面可以提高學生對生物學習的求知欲，另一方面可在提高生物課堂教學質量的同時，使得課堂效率達到最大化[1]。因此，信息化教學方式在高中生物課堂教學中應用具有十分重要的現實意義。

一、高中生物課堂教學的現有問題

（一）教學理念落后

傳統的應試思維，導致教師將提高學生成績作為追求的最高教學目標，卻忽視了高中生本身的身心發(fā)展規(guī)律。一味地灌輸知識，讓學生對生物學科逐漸喪失興趣，被動地學習，這樣的教學模式必將違背教師育人的初心，也會阻礙學生的全面發(fā)展。

（二）教學內容枯燥

單純的板書或者枯燥乏味的PPT式教學已經讓學生疲憊不堪，其不僅無法活躍課堂氛圍，也無法激起學生的求知欲。當前，教師為了方便，往往會直接利用網絡素材進行PPT制作，甚至直接利用下載的PPT對學生進行講解，缺乏自己的思考，被PPT“牽”著走，在這種情況下，學生不再積極主動思考，而是“被掌握”“被記憶”，這樣一來，學生注意力難以集中，即使記下了知識點，由于沒有很好地理解，也會遺忘得很快，造成學生的學習效果不佳。

（三）以學生為主體的課堂教學優(yōu)勢無法體現

教師在實際教學過程中往往會受前期教學經驗的影響，非常容易忽視學生在課堂學習中的學習主動性，特別是遇到抽象的問題時，由于難度大，學生理解起來較為困難，如果僅靠單一的圖片或動畫，亦無法激發(fā)學生的興趣。此時，需要教師考慮教學內容的連貫性和邏輯性，穿插不同的信息化技術手段，加深學生對知識的理解，引起學生重視。

二、信息化教學在高中生物課堂中的應用——以“基因指導蛋白質合成（第一課時）”為例

（一）“基因指導蛋白質合成”一節(jié)的教材分析

此節(jié)是2019年人教版必修2第4章第1節(jié)的內容，主要講述基因的重要功能——遺傳信息的表達。整節(jié)內容以DNA分子結構和復制作為基礎知識來搭建蛋白質的合成框架。需要說明的是，該內容不僅是遺傳和變異的核心知識點，也是聯系整個教材知識的樞紐。基因控制蛋白質的合成過程及原理是本節(jié)的教學重點，也是難點，因為該部分內容既聯系了DNA復制，又與后面基因突變相關。另外，部分內容涉及了較為抽象的原理及過程，所以在實際教學過程中需謹慎處理?；诖耍梢栽O定以下教學目標：理論方面，教師引導學生掌握“基因”和“遺傳信息”兩者的關系，從而讓學生深入理解“遺傳信息的轉錄和翻譯”過程;指導學生通過現代化信息技術的體驗，在頭腦中建立整個動態(tài)變化的模型;通過感受遺傳信息表達過程，認同生命現象的科學存在，形成科學的價值觀[2]。

（二）學情分析

在本節(jié)課學習之前，學生已經在上一章的學習中了解到DNA的分子結構和其復制過程，以及基因的本質——“通常是有遺傳效應的DNA片段”等知識，有了這些基礎，學生就可以對DNA和RNA初步比較。本章整個章節(jié)旨在探索基因是如何表達為形狀的，通過本節(jié)課的學習，學生能理解一些微觀的生命歷程。本節(jié)課的授課對象為高一學生，他們具有一定的知識水平，但思維邏輯能力仍有待開發(fā)，特別是針對抽象的概念、微觀的生命現象等，因此，在教師教學中，可借助大量的信息化教學手段如動畫、影音等幫助學生理解，加深印象，同時對思維的訓練起到一定作用。

三、信息化手段在“基因指導蛋白質合成”中具體的應用

（一）播放影片，激發(fā)興趣，故事化情境導入

教學伊始，播放《侏羅紀公園》片段，教師創(chuàng)設情境故事：假設你和你的弟弟妹妹一起重溫了這部電影，看完后弟弟妹妹問你：“在我們現在所生活的社會，能不能像電影里面描述的那樣，利用恐龍的DNA來使恐龍復活呢？會遇到什么問題？”

設計意圖：在導入環(huán)節(jié)通過設計了一個學生在日常生活中可能遇到的情境，借此情境引發(fā)學生的興趣，從而提高了學生參與課堂的主動性和積極性。學生展開想象，積極思考，踴躍回答。

引導學生猜測基因與蛋白質的合成，以及性狀這三者之間的聯系。教師可引導學生回憶以下關鍵詞：1.是生命活動的承擔者（蛋白質）。2.它的形成離不開蛋白質的作用（性狀）。3.基因控制生物體的性狀，從而得出結論基因通過指導蛋白質的合成來控制性狀。

接著，教師通過設置問題關卡的形式激發(fā)學生思考以下問題：“第一關：我們所謂的基因是什么？它主要是位于哪里？蛋白質合成的場所在哪里？第二關：基因如何指導細胞質中蛋白質合成？第三關：基因中堿基序列代表著遺傳信息，那么一個基因的堿基序列是如何翻譯成蛋白質的氨基酸序列的呢？”通過提出這一系列的問題，引導學生思考整個“基因指導蛋白質的合成”過程亟須跨越的兩大障礙：1.“距離障礙”，即遺傳信息如何跨越核膜到細胞質;2.“語言障礙”，即堿基序列如何被翻譯為氨基酸序列，進而引出接下來所要探究的內容。

本節(jié)課以解決第一個障礙為主。針對基因指導蛋白質的合成過程的“距離障礙”，教師可鼓勵學生大膽提出自己的猜想并進行論證式探究。學生可能提出以下猜想：1.基因能否穿過核膜進入細胞質中去指導蛋白質合成？2.核糖體能否進入細胞核中，然后再合成蛋白質？基于以上猜想，教師可利用PPT投影展示有利的證據來幫助學生完成探究過程。資料一：研究表明核糖體一般呈圓形顆粒，約29nm;核膜上有核孔復合體，具有選擇透過性，其有效直徑是9—10nm，僅允許通過一些離子和小分子，但DNA無法通過。教師順勢提出問題：既然基因無法出細胞核，核糖體又無法進入細胞核，那會不會存在某種物質可以游走在細胞核與細胞質之間，充當信使，從而幫助完成整個過程？教師在拋出新問題后，學生繼續(xù)思考并進行討論。教師給出指導，基因作為有遺傳效應的DNA片段，上面攜帶了特定的堿基序列作為遺傳信息，那還有沒有什么物質上面也是堿基序列呢？

隨后，提供資料二：圖片展示科學家布拉舍利用洋蔥根尖細胞和變形蟲為實驗材料進行實驗的實驗過程，引導學生推測：RNA與蛋白質的合成有關。教師進一步提供材料，給出資料三：通過插入“流程圖”式的動畫來引導學生回顧科學家拉斯特的變形蟲實驗過程。通過以上材料，學生初步得出結論：RNA充當了DNA和蛋白質之間的信使，將遺傳信息從細胞核傳遞到細胞質，這也就解決了最初的“距離問題”。為什么RNA適用于做DNA的信使呢？總結知識點：1.RNA為單鏈，比DNA短，能通過核孔從細胞核進入細胞質中;2.RNA也是由核苷酸連接而成，也能儲存遺傳信息;3.RNA與DNA均遵循堿基互補配對原則，DNA上的遺傳信息可以傳遞到RNA上。

設計意圖：以問題驅動的方式帶動學生思考，通過給出一系列的材料信息，帶領學生分析問題，提高學生的探究能力和深度思維能力。

（二）播放剪輯的視頻動畫，化抽象為形象

解決完“距離問題”后，教師提問：基因上的遺傳信息是怎樣傳給RNA的呢？通過播放剪輯后的動畫，讓學生在動畫中獲取信息。需要說明的是，該視頻動畫是通過將原版英文視頻動畫進行剪輯，再插入教師自己的聲音進行解說，使得學生在觀看過程中沒有距離感，更加親切。學生在觀看完畢后，教師提問：1.RNA合成的場所、模板、原料和酶分別是什么？2.轉錄出的RNA堿基序列與DNA兩條單鏈的堿基序列各有什么相同或不同？

學生嘗試總結出這一過程所需的原料、模板、能量和酶等條件，進而用自己的話語概括出這一過程，最后在教師的引導下，提煉出“轉錄”這一專有名詞：轉錄是在細胞核中，通過RNA聚合酶的作用，以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程。由于學生的知識儲備量有限，由教師介紹轉錄出的RNA有三類：作為遺傳信息傳遞的媒介的信使RNA（mRNA）、作為轉運氨基酸的工具的轉運RNA（tRNA）和參與核糖體的形成的核糖體RNA（rRNA）。

設計意圖：教師利用插入了自己聲音的視頻，讓學生打破陌生感的同時，對“轉錄”這個抽象的過程有了一個更加形象直觀的認識，并通過觀看視頻，提升學生對信息的獲取能力，同時，教師引導學生進行總結，提高學生的歸納概括的能力。

（三）利用程序化材料，變煩瑣為簡單

利用教學軟件，設計符合學生心理特征及思維能力的程序，讓學生以提供的堿基序列為模板，拖動“游離的核糖核苷酸”來“人工合成”一段RNA，達到進一步深化基因指導蛋白質合成過程的目的。設計意圖：在前期視頻的基礎之上，讓學生親身實踐，“手動合成”一段RNA序列，幫助學生深入理解知識，提高課堂效率。

（四）多方位評價，促進學生發(fā)展

此環(huán)節(jié)的目的是通過多方位的評價，了解學生對本節(jié)內容的掌握和理解情況并加以說明，為下一步的教師的“教”和學生的“學”提供方向。在此過程中，教師要求學生根據本節(jié)課所學進行總結回顧并與之前所學進行比較，進一步促進學生對知識的理解掌握。

教師利用教學軟件，隨機抽取2個學生的填寫結果進行展示。在學生自評和互評的過程中，教師發(fā)現學生對整個過程的把握，以及一些細節(jié)性問題進行綜合評價，以達到課堂效率的最大化。

另外，教師也可布置任務：假設一條單鏈DNA的堿基序列為5-AAGCTTACTCCGA-3，請寫出與它互補的另一條單鏈的堿基序列，并寫出以它作為模板轉錄出mRNA的堿基序列。通過此任務，使學生進一步掌握堿基互補配對原則，并深入理解RNA的堿基序列和DNA的兩條鏈的序列有什么關系。

設計意圖：充分利用信息化教學資源，設計多種學生活動，加強學生的學習積極性和創(chuàng)造性，提高學生的思維能力。

（五）情境貫穿，鍛煉學生思維

通過以上學習，教師進行最后總結，并順勢發(fā)問：通過本節(jié)課的學習，現在你能回答你弟弟妹妹們的問題了嗎？

學生踴躍發(fā)言，促進其養(yǎng)成嚴謹的邏輯思維習慣。

設計意圖：教學情境的貫穿，讓學生重新回答課堂前的問題，再度思考，加強學生對知識的理解與運用。

（六）教學反思

整個教學過程以情境故事為餌，貫穿始終，同時通過各種現代化的信息技術手段，使學習過程變得輕松，也使課堂氣氛變得活躍，學生收獲到不一樣的學習體驗和良好的學習效果[3]。具體而言，教師通過一系列問題，讓學生自己提出猜想、得出結論并嘗試自己概括出“轉錄”的初步概念和過程;隨后通過多種信息化手段，將復雜的問題簡單化，化抽象為形象，變煩瑣為簡單，讓學生進一步理解掌握該部分內容;通過信息化手段，利用學生的自評和互評將課堂氛圍再次推向高潮，讓學生在整個輕松愉悅環(huán)境下真正地“樂學”。但是，教學過程也暴露了一些不足，例如，在導入環(huán)節(jié)中，由于時間關系導致想象探究未盡興便草草結束。另外，由于學生較為活躍，容易沉浸在相關環(huán)節(jié)的信息技術素材中，導致忽略重要的知識點?？偟膩碚f，本次課程將信息化教學的方式應用在高中生物課堂教學中具有一定的現實意義。

結束語

隨著信息技術的不斷發(fā)展，身處一線的教師開始意識到信息技術的實用性和重要性，逐漸將現代信息技術應用到實際教學中，以期課堂效率達到最大化。利用現代化的信息技術可以優(yōu)化教師對教學情境的塑造，改善以往沉悶的課堂學習氛圍。除此之外，信息化的課堂可以讓學生在教師設定好的情境中學習生物知識，這不僅可以有效降低學生的學習難度，還可以對學生的自主探究能力和思維能力起到一定的作用[4]。在實際課堂教學中，合理地運用相關信息技術手段，不僅有利于學生對課堂知識的鞏固，也有利于提高學生的自主學習能力。盡管如此，教師應注意規(guī)避信息化教學存在的一些弊端，只有這樣才能使信息化教學的積極作用充分發(fā)揮出來，最大限度地提高高中生物課堂教學的有效性，以期更好地實現教學目標。

參考文獻

[1]黃靜娜，張鋒.基于“5E”教學模式的高中生物學概念教學實踐：以“基因指導蛋白質的合成”一課為例[J].中學生物學，2021，37（2）：23-25.

[2]辛光珠，潘龍龍.故事化情境教學模式在高中生物學課堂中的應用：以“基因指導蛋白質合成”為例[J].中學生物教學，2018（14）：63-64.

[3]高學成.信息技術在高中課堂的有效應用[J].新課程（中學），2017（1）：114.

[4]何世超.論信息化教學在高中化學課堂中的應用[J].中國校外教育，2016，547（3）：73.