數(shù)字化生命:信息技術(shù)助力下的高中生物學探索之旅

張曉彤

當前的數(shù)字時代，信息技術(shù)正在逐步成為高中生物學教學不可或缺的一環(huán)。隨著數(shù)字工具和互聯(lián)網(wǎng)資源的日益普及，生物學的教學與學習方式正經(jīng)歷著一場革命性的變革。這一變革超越了簡單的技術(shù)融合，它代表著教學方式的徹底革新，使生物學的學習過程更加生動、互動而富有吸引力。數(shù)字化手段為生物學教育帶來了豐富而多元的教學資源。

一、信息技術(shù)助力高中生物學教學的重要性

在當前教育領(lǐng)域，信息技術(shù)對高中生物教學的重要性日益凸顯。這種重要性體現(xiàn)在多個方面，首先是對教學內(nèi)容的豐富和深化。信息技術(shù)通過提供大量的在線資源、實時數(shù)據(jù)和互動平臺，使得生物學教學不再局限于傳統(tǒng)的課本和教室。學生可以通過互聯(lián)網(wǎng)接觸到最新的科學發(fā)現(xiàn)、研究論文以及全球各地的生物學案例，這些資源極大地豐富了他們的學習內(nèi)容，并幫助他們建立起更全面和深入的生物學知識體系。信息技術(shù)還在提高教學效率和便利性上發(fā)揮了重要作用。線上教學平臺和教育應用程序使得學生可以隨時隨地進行學習，不受時間和地點的限制。這種靈活性特別適合當今快節(jié)奏和多樣化的學習需求，使學生可以根據(jù)自己的進度和興趣進行個性化學習。信息技術(shù)在促進教師專業(yè)發(fā)展方面也發(fā)揮著重要作用，教師可以通過網(wǎng)絡平臺分享教學經(jīng)驗、獲取教學資源和參與專業(yè)培訓，這些都有助于提高他們的教學水平和專業(yè)技能。同時，教師可以利用技術(shù)工具進行課堂管理和學生評估，使教學工作更加準確和高效。

信息技術(shù)在高中生物學教學中扮演著不可或缺的角色，它不僅提高了教學內(nèi)容的豐富性和實踐性，還增強了教學的互動性和效率，同時也為教師的專業(yè)發(fā)展提供了便利。在這個數(shù)字化時代，教師有效利用信息技術(shù)已經(jīng)成為提升生物學教育質(zhì)量的關(guān)鍵。

二、高中生物學教學融入信息技術(shù)的重要途徑

（一）微課程應用于高中生物學教學

在高中生物學課堂中，微課程的應用為“細胞的多樣性和統(tǒng)一性”這節(jié)課帶來了全新的學習體驗。微課程的獨特之處在于其高度集中的內(nèi)容和靈活的學習方式，使學生能夠在短時間內(nèi)吸收和理解復雜的生物學概念。在生物學課上，學生通過微課視頻學習了原核和真核細胞的基本結(jié)構(gòu)，然后在課堂上進行了更深入的討論和實驗操作。

在課堂開始，師導入：大家好，今天我們通過微課了解了細胞的多樣性和統(tǒng)一性。××同學，你能用自己的話簡單描述一下微課里提到的原核細胞和真核細胞的區(qū)別嗎？

生：原核細胞的DNA是散在細胞內(nèi)的，沒有包裹在細胞核里，像我們在微課的動畫中看到的那樣。而真核細胞的DNA則被細胞核膜所包裹。

師：很好。微課的動畫讓這個概念變得更加直觀?，F(xiàn)在，讓我們來通過顯微鏡做實驗。我希望大家能夠運用微課中學到的知識，觀察并比較不同細胞的結(jié)構(gòu)。

在實驗環(huán)節(jié)，學生輪流觀察顯微鏡下植物細胞和動物細胞的標本。

師：××同學，你能描述一下你觀察到的植物細胞和動物細胞有什么不同嗎？

生：在微課里我們學到，植物細胞有細胞壁和葉綠體，而動物細胞沒有。實際上通過顯微鏡觀察后，我發(fā)現(xiàn)確實如此。

師：非常棒。你能聯(lián)系微課內(nèi)容談談細胞的多樣性和統(tǒng)一性嗎？

生：雖然細胞在形態(tài)和功能上有差異，但他們都有細胞膜、細胞質(zhì)和遺傳物質(zhì)。這就是細胞的統(tǒng)一性。

師：非常好。通過微課和實驗，我們更深入地理解了這一概念。微課程讓復雜的生物學知識變得更容易理解和記憶。

課堂結(jié)束時，教師總結(jié)：“今天的課程展示了微課程在生物學教學中的強大作用。這種結(jié)合視頻學習和實踐操作的方法，有效提高了學習的趣味性和效率?！蓖ㄟ^這樣的教學策略，高中生物課堂變得更加生動和高效，同時激發(fā)了學生對生物學深入學習的興趣。最后用思維導圖總結(jié)本節(jié)課的教學重點。（見圖1）

（二）情境教學在生物學課堂的實踐

教師在高中生物學教學中融入信息技術(shù)進行情景教學，尤其是在探討“細胞的多樣性和統(tǒng)一性”這一主題時，可以通過多媒體演示、互動軟件和在線模擬實驗來提高學生的學習興趣和理解能力。這種教學方法使復雜的生物學概念通過視覺和互動元素變得更加生動和易于理解。

在這種教學模式下，教師可以使用信息技術(shù)輔助講授光合作用的過程。

師：今天我們會用這個互動軟件來探索光合作用?！痢镣瑢W，你能從軟件中找出葉綠體，并描述它的功能嗎？

生：在這個互動界面中，葉綠體是負責光合作用的細胞器官，它們看起來像綠色的小豆子。

師：非常好?，F(xiàn)在我們來看看光合作用的兩個主要階段?！痢镣瑢W，你能用軟件輔助來解釋光反應和暗反應嗎？

生：當然，老師。軟件顯示，光反應在葉綠體的類囊體膜上發(fā)生，需要陽光并產(chǎn)生能量和氧氣。暗反應則在葉綠體的基質(zhì)中進行，它不需要光照，但會利用光反應產(chǎn)生的能量來合成糖。

師：很好。接下來，我們用這個在線模擬實驗來觀察不同光照強度對光合作用的影響?！痢镣瑢W，你能調(diào)整一下光照強度，并告訴我們看到了什么嗎？

生：當我增加光照強度時，軟件顯示光合作用速率也隨之增加。這表明光照是影響光合作用的關(guān)鍵因素之一。

師：非常好。通過今天的互動軟件和在線模擬，我們不僅學到了光合作用的理論知識，還體驗了它的運作過程。信息技術(shù)的應用使我們能夠更加深入和直觀地理解這一復雜的過程。

教師運用信息技術(shù)在生物學教學中創(chuàng)建了一個富有互動性和參與感的學習環(huán)境。學生不僅通過視覺化的方式學習了理論知識，還通過模擬實驗加深了對科學現(xiàn)象的理解。這種教學模式有效地提升了學生的興趣和參與度，同時也提高了他們的科學探究能力。

（三）拓展學習資源，豐富生物學教育

在高中生物學教育中，教師使用信息技術(shù)拓展學習資源對于深入理解復雜的生物學概念至關(guān)重要。特別是在探討“DNA的結(jié)構(gòu)”這一內(nèi)容時，通過多媒體資源、在線數(shù)據(jù)庫和互動學習工具，學生能夠更加直觀地理解DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建過程。

教師為了使學生更好地理解DNA的結(jié)構(gòu)特點和雙螺旋模型的構(gòu)建歷程，運用了一系列信息技術(shù)工具和資源。

師：今天我們將利用這些互動教育軟件來探索DNA分子的結(jié)構(gòu)。××同學，你能從這個數(shù)字模型中識別出DNA分子的主要結(jié)構(gòu)特點嗎？

生：在這個模型中，我可以看到DNA是由兩條互相纏繞的長鏈組成的，它們形成了一個雙螺旋結(jié)構(gòu)。而且每條鏈由磷酸和糖組成的骨架，以及連接這兩條鏈的堿基對。

師：很好。接下來，我們將使用這個軟件來制作一個DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型?！痢镣瑢W，你能嘗試操作這個軟件，模擬DNA雙螺旋的形成過程嗎？

生：是的，老師。我在這個軟件中選擇了不同的堿基，然后看到它們?nèi)绾闻鋵Σ⑿纬闪诉@個雙螺旋結(jié)構(gòu)。

師：非常好?，F(xiàn)在，讓我們一起討論DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程。××同學，你能根據(jù)我們之前看的視頻來談談嗎？

生：當然，老師。我記得視頻中說，沃森和克里克是首次提出DNA雙螺旋模型的科學家。他們使用了X射線晶體學的數(shù)據(jù)來確定DNA的這種獨特結(jié)構(gòu)。

師：很好。通過今天的數(shù)字模擬和視頻學習，我們不僅學習了DNA的結(jié)構(gòu)特點，還了解了科學家是如何發(fā)現(xiàn)這個結(jié)構(gòu)的。信息技術(shù)的應用讓我們能夠更深入地理解DNA結(jié)構(gòu)的復雜性和美妙性。

課程結(jié)束時，教師總結(jié)：“利用信息技術(shù)拓展的學習資源為我們提供了一種全新的學習DNA結(jié)構(gòu)的方式。它不僅使復雜的科學概念變得更加直觀和易于理解，而且還激發(fā)了大家對生物學深入學習的興趣。”通過這種方法，學生不僅在視覺上理解了DNA的結(jié)構(gòu)，還通過互動學習工具加深了對DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的理解。這種理論和實踐結(jié)合的教學方法有效提升了學生的學習效率和參與度。

（四）線上課堂提升生物學互動性

在高一生物學的線上課堂中，探討“基因突變和基因重組”這一內(nèi)容時，信息技術(shù)的運用顯得尤為重要。通過在線平臺，教師可以構(gòu)建互動豐富的教學環(huán)境，讓學生在遠程學習的情況下也能積極參與到課堂討論中。

教師利用線上課堂的工具，帶領(lǐng)學生深入理解基因突變和基因重組的概念、原因和意義。

師：今天我們的線上課堂將聚焦于基因突變和基因重組。首先，××同學，你能告訴我們基因突變的一些特點和原因嗎？

生：基因突變是指DNA序列發(fā)生變化，它可能由多種因素引起，如環(huán)境因素、輻射或化學物質(zhì)的影響。

師：非常好?，F(xiàn)在，讓我們通過鐮刀型細胞貧血癥的實例來理解基因突變。××同學，你能從這個角度解釋一下基因突變的根本原因嗎？

生：在鐮刀型細胞貧血癥中，基因突變導致血紅蛋白的氨基酸序列發(fā)生變化，這是因為DNA分子中的某個堿基對發(fā)生了突變。

師：很好。那么基因重組有什么意義呢？××同學，請談談你的理解。

生：基因重組是自然界和實驗室中發(fā)生的一種現(xiàn)象，它可以導致生物多樣性的增加，對進化和遺傳研究都很重要。

師：很好。現(xiàn)在，我們討論一下細胞癌變?！痢?，你能談談細胞癌變的原因和預防方法嗎？

生：細胞癌變可能由基因突變導致，例如某些基因的失活或激活。預防方法包括避免暴露于輻射和有害化學物質(zhì)，以及保持健康的生活方式。

師：非常好。通過今天的線上課堂，我們不僅學習了基因突變和基因重組的概念和意義，還討論了它們在生物學和社會中的影響。信息技術(shù)的使用給我們提供了討論和互動的機會。

課程結(jié)束時，教師總結(jié)：“利用線上課堂和信息技術(shù)，我們能夠更有效地進行生物學教學。這種教學模式不僅提升了課堂的互動性，還激發(fā)了學生對科學探究的興趣?！蓖ㄟ^這種方式，學生在理解復雜科學概念的同時，也能夠形成正確的價值觀和社會責任感。

隨著信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的深入應用，我們見證了生物學教學方式的重大轉(zhuǎn)變。從微課程的靈活運用、情境教學的互動體驗，到線上課堂的廣泛參與和拓展學習資源的無限可能，這些創(chuàng)新的教學策略不僅極大地豐富了學生的學習體驗，還拓寬了教師的教學視野。

展望未來，我們有理由相信，隨著技術(shù)的不斷進步和教育理念的更新，生物學教育將進入一個更加開放、互動和多元的新時代。學生將有機會通過更加多樣化的途徑探索生命科學的奧秘，從而更深入地理解復雜的生物學概念。同時，這種多樣化的教學方式也將激發(fā)學生的創(chuàng)造力和批判性思維，把他們培養(yǎng)成具有科學素養(yǎng)和社會責任感的公民。

（作者單位：呼和浩特第十四中學）

編輯：曾彥慧