數(shù)字化推動高中生物“基因”板塊高效教學探究

王磊

摘 要：數(shù)字化技術已成為當今課堂教學中最常見的輔助工具，其可以讓知識直觀呈現(xiàn)，對于提升課堂質量，豐富教學資源有著重要的作用。在如今教育改革的背景下，高中生物教師日常教學要積極利用數(shù)字化技術，增強課堂的趣味性，激發(fā)學生對生物知識的探究和學習熱情。使學生能夠在獲取生物知識的同時感受生命的意義和價值，樹立科學觀念，發(fā)展核心素養(yǎng)。下文就數(shù)字化技術在高中生物“基因”板塊教學中應用的重要性和具體實踐策略進行分析與研究。

關鍵詞：數(shù)字化；高中生物；基因知識

對于高中生物課程而言，實現(xiàn)數(shù)字化教學可以豐富教學資源，增強課堂互動，滿足高中生的個性化學習需求，并實現(xiàn)實時評估反饋，保證評價體系的完善性、準確性、及時性。教師在使用數(shù)字化手段時，要適時適量，尊重學生的個體差異，并重視實驗環(huán)節(jié)，使學生能夠直觀了解生物知識，看到生物現(xiàn)象，增強生物認知。在具體實踐中，可以利用數(shù)字化技術開展線上游戲，增強教學的趣味性。也可以利用VR虛擬技術，讓知識直觀呈現(xiàn)。要充分發(fā)揮數(shù)字化技術的教學輔助功能，加強師生之間的互動與交流，活躍課堂氛圍。也要利用大數(shù)據技術，對學生的學習過程實時跟蹤，精準捕捉，保證評價的多元性、全面性。

一、高中生物課堂數(shù)字化教學現(xiàn)狀

隨著科技的飛速發(fā)展，數(shù)字化技術已廣泛滲透至教育領域，尤其是高中生物教學。數(shù)字化技術的應用為高中生物課堂帶來了新的生機和變革。高中生物課堂已廣泛應用多種數(shù)字教學工具，如電子教材、互動白板、多媒體教學軟件等[1]。這些工具不僅豐富了教學內容，還提高了學生的學習興趣和參與度。數(shù)字教學工具的使用使得課堂教學更加生動、形象，有助于學生更好地理解和掌握生物知識。

數(shù)字化技術使得網絡教學資源得以有效整合，教師可以利用網絡平臺獲取豐富的教學資源，如在線課程、教學視頻、實驗模擬等。同時，學生也可以通過網絡自主查找學習資料，擴寬知識視野。網絡教學資源的整合為高中生物課堂提供了更多的教學選擇和可能。

隨著數(shù)字化技術的發(fā)展，越來越多的學生自主學習平臺應運而生。這些平臺為學生提供了在線學習、作業(yè)提交、自我檢測等功能，方便學生進行自主學習和鞏固知識。學生自主學習平臺有助于培養(yǎng)學生的自主學習能力和探究精神。

雖然數(shù)字化教學為高中生物課堂帶來了諸多優(yōu)勢，但也面臨著一些挑戰(zhàn)，如技術更新迅速、教學資源質量參差不齊等。未來，隨著技術的不斷進步和教育理念的創(chuàng)新，數(shù)字化教學將在高中生物課堂中發(fā)揮更加重要的作用。同時，教師也需要關注數(shù)字化教學可能帶來的問題，如學生沉迷網絡、隱私泄露等，并積極采取措施加以防范和解決，真正發(fā)揮數(shù)字化技術對課堂教學的促進作用。

二、高中生物學科的內涵與教育方向

高中生物學科是自然科學的重要組成部分，旨在讓學生理解生命的本質、生物界的奧秘以及生物技術與人類生活的關系。生物知識體系包括：生命結構與功能、遺傳與變異基礎、生物進化理論、生物多樣性探究、生態(tài)平衡與環(huán)境、生物技術應用、科學研究方法、科學倫理與社會等內容，對于培養(yǎng)學生的生命認知和自然認知有重要意義。

生物學是自然科學中的一門基礎性學科，是研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的科學，其有著特殊性、基礎性、過程性、應用性特征。生物科學的研究經歷了從現(xiàn)象到本質，從定性到定量的發(fā)展過程，并與工程技術相結合，對社會經濟和人類生活產生了較大的影響。高中階段的生物課程體系是一個結論豐富的知識體系，既包含了生物學的基本知識，還包括人類認識自然現(xiàn)象和規(guī)律的一些特有的思維方式和探究過程，對于培養(yǎng)高中生的理性思維、探究精神有著重要意義。除此之外，高中生物課程還包含人文性思想，可以讓學生逐漸明白生物的意義，了解自然的本質，從而樹立積極的價值觀念[2]。高中生物研究的對象是復雜的系統(tǒng)，是有生命、有思想的，他們是歷史的產物。還涉及許多以人為主體的研究內容，這就意味著這門學科更貼近學生的心理需求，也決定了其育人價值的不可替代性。

高中生物課程標準對課堂教學有明確的要求，要注重生物概念、理念、歷史、現(xiàn)狀、實踐等內容的呈現(xiàn)，幫助學生全面掌握生物學知識體系。并引入生活、社會等多元化的內容，加強高中生對生物學的新技術、新方法、新知識、新研究等內容的理解。為了體現(xiàn)生物學科的價值，高中生物課堂要改變傳統(tǒng)的教育理念和課堂模式，尊重學生的個性特點，追求學習的自主性，圍繞學習的整體性和可持續(xù)性開展多元化教學，并注重學科知識的融合，培養(yǎng)高中生綜合運用知識的意識和能力。除此之外，要建立科學合理高效的教學模式，以實踐為主，以游戲、討論、實驗為輔，打造“躍遷式”課堂。讓學生經歷信息獲取到信息掌握的過程，探究生物科學知識與實踐，并逐漸提升解決問題的能力，促進生物核心素養(yǎng)的發(fā)展。

三、高中生物學科實現(xiàn)數(shù)字化教學的關鍵點

（一）適時適量使用

現(xiàn)代教育背景下，數(shù)字化教學逐漸成為一線教師開展教育教學工作最常用的工具。生物學科本身就是一門理論與實踐相結合的學科，利用數(shù)字化技術可以提升教學效果。通過生動的圖片、視頻、3D模型等教學資源，學生可以直觀地理解生物學概念和現(xiàn)象，對于強化他們的生物認知有著重要的意義。但是在具體教學時，教師使用數(shù)字化技術要做到適時適量。雖然數(shù)字化教學可以為課堂帶來極大的便利，但過度或不當使用可能導致學生的注意力分散，影響教學效果。

教師要根據學生的實際需求和教學內容適當選擇并確保使用的時機和頻率恰到好處。高中生物課程中需涉及許多微觀和宏觀的生物過程，利用數(shù)字化技術可以將抽象的文字概念以直觀的視頻動畫呈現(xiàn)在課堂，增強學生的學習熱情。但數(shù)字化技術只是一種教學輔助工具，不應替代傳統(tǒng)的教學方法。教師仍然要以講授、討論、實驗為主，并將其與數(shù)字化教學相結合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，形成有效的教學合力，進一步提升課堂教學效果與質量[3]。

（二）尊重個體差異

數(shù)字化時代為一線教師的教育教學工作帶來了前所未有的變革，為課堂提供了更多的可能性。對于高中生物教師而言，在開展數(shù)字化教學時要關注學生的個體差異，每個學生的學習能力、興趣、風格都是不同的，這就需要教師充分考慮這些因素，凸顯數(shù)字化教學的優(yōu)勢，確保每個學生都能從中受益。

學生的學習能力因個體差異而異，數(shù)字化教學要提供多種學習資源和學習路徑，滿足不同能力學生的學習需求。同時，也要關注學生的興趣愛好，為其提供多樣化的學習內容和形式，激發(fā)學生的學習興趣和動力。除此之外，每名學生的學習風格也有較大的差異，有的學生喜歡視覺學習，有的則喜歡聽覺學習，還有的喜歡動手實踐。數(shù)字化課堂要通過多樣化的教學方式和工具，保證課堂滿足不同風格學生的學習需要。

（三）強化實驗環(huán)節(jié)

實驗作為高中生物課程的重要內容，通過分析近年來的高考試題，我們可以發(fā)現(xiàn)，實驗內容的考查方式越來越多元，更注重對學生實驗能力和生物素養(yǎng)的考查。為了提高學生的生物綜合能力，在實現(xiàn)數(shù)字化教學時，要強化實驗環(huán)節(jié)，設計實驗時要遵循科學性、可行性、可重復性和對照性原則，保證實驗有明確的目的，提高實驗教學的有效性和可靠性。

對于一些難以真實呈現(xiàn)的實驗，可以通過線上實驗模擬軟件展開，讓學生完成虛擬實驗，觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據。在分析實驗結果時，也可以借助數(shù)字化技術對生物學原理進行有效的解釋和推理，這樣可以提高實驗教學效果，加強學生對實驗知識的理解。

四、高中生物學科實現(xiàn)數(shù)字化教學的優(yōu)勢

（一）豐富教學資源

數(shù)字化技術作為如今高中生物教學的重要輔助工具，可以為學生提供多樣化的教學資源，滿足不同學生的學習需要。數(shù)字化教材與資料是高中生物數(shù)字化教學的基礎，這些通常包含豐富的文本、圖片、圖表、多媒體元素，可以為學生提供直觀生動的學習內容[4]。而學生也可以根據自己的需要，隨時隨地地訪問這些資源，實現(xiàn)自主學習和知識鞏固。

數(shù)字化技術有實驗模擬與演示的功能，學生可以利用電子軟件實現(xiàn)模擬實驗，直觀觀察實驗現(xiàn)象，理解實驗原理。這種實驗模式不僅可以節(jié)省時間，還能讓學生對每一個實驗的過程和結果都有全面的掌握。除此之外，數(shù)字化平臺可以實現(xiàn)在線檢測和實時互動，需要教師根據教學內容，為學生制定檢測題目，學生則要利用電子設備完成習題。這樣的習題訓練更符合高中生的興趣需要，可以調動他們學習的積極性。

（二）增強課堂互動

數(shù)字化技術以獨特的方式為高中生物課堂注入了新的活力，顯著增強了課堂的互動性和學生參與程度。在傳統(tǒng)的課堂上，學生往往處于被動接受知識的狀態(tài)，而在數(shù)字化環(huán)境下，學生則可以通過互動平臺積極參與討論，提出自己的意見和疑問。這種互動不僅增強了學生對課堂的參與，也讓課堂氛圍變得更加活躍，熱烈。此外，數(shù)字化教學豐富的教學內容和形式可以進一步激發(fā)學生的學習興趣，通過數(shù)字教材、實驗模擬、科學視頻動畫等形式，將抽象復雜的理論知識變得直觀且形象，降低學生的學習難度，減輕學習壓力。

（三）滿足個性學習

大部分高中生都有了一定的生物基礎，但由于他們的學習能力、認知水平差異較大，所以在生物知識學習方面也會體現(xiàn)出一些不同。素質教育理念推崇個性化教育，認為教育要具備公平性和針對性。為了保證高中生物課堂滿足素質教育理念的根本要求，教師在日常教學時要利用數(shù)字化技術，滿足高中生的個性化學習需求。數(shù)字化平臺能夠為學生提供個性化的學習路徑，通過分析他們的學習數(shù)據，智能推薦適合他們的學習資源和活動[5]。這意味著每名學生都能得到符合個人特點和需求的學習方案，從而實現(xiàn)高效學習。除此之外，數(shù)字化教學資源可以加強學生對知識的直觀理解，學生也可以根據自己的學習風格和喜好選擇合適的資源，提高學習過程的趣味性和有效性。當然，數(shù)字化資源還能為高中生提供自主學習的機會，打破課堂時間和空間的限制，讓學生自主安排學習計劃，培養(yǎng)其自我管理能力。

（四）實時評估反饋

評價作為課堂教學的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的評價體系大多需要圍繞習題測試展開，不僅浪費時間，還會影響評價結果的客觀性和公正性。對于學生而言，實施評估反饋可以讓他們及時了解自己的學習狀況，利用數(shù)字化平臺可以實時記錄學生的學習數(shù)據，并及時給予反饋，幫助他們及時發(fā)現(xiàn)并改正自己的錯誤，從而提升學習的有效性。同時，恰當?shù)脑u估反饋可以幫助教師了解具體學情，通過分析學生的學習數(shù)據，為其提供個性化的學習建議。利用數(shù)字化技術實現(xiàn)教學評估可以改變以往習題測試滯后性的缺點，讓教師實時掌握全班學生的學習數(shù)據，了解學生的學習需求和問題所在，從而調整和優(yōu)化教學策略，提高教學質量。

五、高中生物學科實現(xiàn)數(shù)字化教學的具體策略

（一）創(chuàng)意游戲，趣味教學

高中生面臨著繁重的課業(yè)壓力和緊湊的學習節(jié)奏，使他們往往沒有釋放壓力、舒緩心情的出口。對于生物學科而言，教師可以利用數(shù)字化技術組織創(chuàng)意游戲，喚醒課堂活力，并讓學生在參與游戲的過程中潛移默化地學習知識，感受生物規(guī)律與生物現(xiàn)象。這樣的課堂對于高中生而言更容易接受，也更容易喚醒他們的學習熱情。教師在制訂教學計劃時，要根據高中生的年齡特征和生物學科特點展開，向學生展現(xiàn)生物學神奇、神秘的一面，使學生可以對生物有較強的學習動力和熱情。

例如：在學習《基因的本質》這節(jié)課時，完成日常教學后，教師要帶領學生梳理重要知識點。這時，就可以利用數(shù)字化技術，組織學生進行小組游戲。整體游戲圍繞思維導圖展開，將學生分成若干個小組，每組8—10人，3—4名成員負責梳理基因的本質的相關概念性知識，并繪制思維導圖。剩余的成員則要將文字的內容以圖片的方式展現(xiàn)，利用智能軟件制作基因模型。每名成員都有自己的任務，以接龍的形式展開，最后由教師檢驗每組學生完成任務的情況。在游戲中，學生要保證知識的準確性和全面性，還要保證速度。以小型競賽的方式，由教師提前提出評分標準，并將學生完成任務的成果與標準意義對照，給予分值。得分第一名的小組可以向最后一名小組提出要求，最后一名的小組則要盡力辦到。這樣的游戲活動可以實現(xiàn)趣味教學，還能幫助學生梳理基因本質的知識體系。使學生明確重點，完善生物知識結構，在游戲的過程中潛移默化地厘清知識間的關系，提升學習效果。

（二）虛擬技術，直觀呈現(xiàn)

對于高中階段的生物課程而言，許多知識是真實存在的，但卻是人的肉眼看不到的，這也是一些學生認為生物學科難的主要原因。對于沒有真正看見且了解過的生物現(xiàn)象，學生往往難以理解。為了解決這個問題，在實現(xiàn)數(shù)字化教學時，可以利用VR虛擬技術，讓生物現(xiàn)象直觀呈現(xiàn)。由教師提前做好程序，根據不同學生的興趣改變程序，展現(xiàn)不同的生物現(xiàn)象。既能滿足學生的個性化學習需求，又能讓學生直觀地看見生物知識，減輕傳統(tǒng)以文字為主的枯燥感，使學生充滿熱情，課堂充滿活力。

以“基因的表達”為例，為了讓學生掌握基因表達的基本概念以及DNA轉錄和翻譯的過程，可以通過VR技術模擬，讓學生觀察基因表達的過程，形成直觀的感知。首先，向學生展示基因的結構與功能，轉錄和翻譯過程以及調控機制，基因表達與遺傳疾病的關系。接著，利用情境導入，讓學生戴上VR眼鏡，觀看模擬的生物世界，了解基因表達的具體過程。然后，讓學生將自己看到的內容與同組的成員分析討論。最后，搭建虛擬實驗室，讓學生在虛擬環(huán)境中進行基因表達的實驗操作，以提高他們的實驗技能和科學探究能力。在課堂中，可以通過具體的VR教學實例，如觀察基因轉錄過程、模擬基因表達的調控機制等，確保教學案例中包含詳細的操作步驟和觀察要點，使學生能夠借助VR設備深入探究基因表達的相關知識。對于高中生而言，這樣的課堂不僅新奇有趣，還能將知識以直觀的畫面呈現(xiàn)在眼前，更符合他們的學習需要和認知規(guī)律，可以進一步提升教學質量。

（三）輔助課堂，實時互動

在高中生物課堂上，主體是學生，教師與教材都是合作者和輔助者。在利用數(shù)字化技術實現(xiàn)創(chuàng)意教學的過程中，仍然要突出學生的主體地位。教師要與學生實時互動，構建活力課堂。在具體教學時，可以圍繞課程內容設置恰當?shù)幕顒?，要求學生以彈幕或聊天群的方式，發(fā)表自己對知識的理解和疑問，教師則要給予針對性的解答。這樣的課堂環(huán)節(jié)可以輕松調動學生的熱情，也能增強有效互動，幫助教師全面把握具體學情。

例如：在學習“基因突變”這一知識點時，可以圍繞生活中的現(xiàn)實案例實現(xiàn)線上學習與討論?；蛲蛔兪侵窪NA分子中堿基對的替換、增添或缺失，導致基因結構的改變，這種改變會影響蛋白質的合成和功能，進而影響生物體的性狀表現(xiàn)?？梢岳脭?shù)字化技術，實現(xiàn)場景模擬。將學生分為兩大陣營，一組負責表演，一組負責觀察與討論。在一個特定的環(huán)境中，有許多果蠅，將果蠅的臉換成學生的臉，讓學生站在果蠅的視角，參與課堂活動。這時，我們發(fā)現(xiàn)，有一部分果蠅的眼色突變由紅眼變成白眼，這是為什么呢？學生要針對這一現(xiàn)象加以討論。負責觀察的學生要通過數(shù)字化技術，觀察果蠅的基因排列情況，找到眼色突變的原因。在師生互動的過程中，可以讓教師了解學生對知識的理解和掌握情況，也能使學生之間的關系有所親近，增強班級凝聚力。

（四）數(shù)據跟蹤，多元評價

大數(shù)據在高中生物課堂上的應用可以實現(xiàn)科學、精準的教學追蹤，為教師提供教學優(yōu)化的重要依據。大數(shù)據追蹤的首要步驟是收集與整合數(shù)據，可以通過課堂互動、在線測試、作業(yè)提交等多種渠道，收集學生的學習數(shù)據，并將這些數(shù)據進行整合分析和應用。教師通過收集到的數(shù)據，可以了解學生在課堂上的具體表現(xiàn)，如哪些知識點掌握較好，哪些知識點存在困難，哪些學生表現(xiàn)出較高的學習積極性等，這樣可以為教師提供有針對性的教學建議。除此之外，大數(shù)據追蹤還能用于預測學生的學習行為，通過歷史數(shù)據的分析，預測學生未來的學習趨勢和可能出現(xiàn)的問題。這樣教師就能夠提前進行干預和指導，幫助學生更好地理解和掌握知識。

在高中生物課堂評價體系中，教師可以利用大數(shù)據追蹤技術保證評價的多元性。完成基礎知識教學后，可以通過系統(tǒng)性的測試，收集學生的學習數(shù)據。大數(shù)據技術則要將測試結果和學生在課堂上的具體表現(xiàn)進行整合分析，幫助教師準確提取學情信息。接著，要根據學生的實際情況，制訂針對性的教學計劃，并給予學生客觀公正的評價。當然，除了教師的評價外，還應當有學生自評。教師將習題上傳于自主學習軟件中，學生完成習題后會將結果提交AI智能，AI智能則會指出學生在解題時存在的問題和不足之處。通過分析這些內容，學生可以全面了解自己對知識掌握存在的不足，從而實現(xiàn)有效的自我評價和學習優(yōu)化。

結束語

綜上所述，在如今教育改革的背景下，高中生物課堂實現(xiàn)數(shù)字化教學可以促進學生的個性化發(fā)展，以豐富的教學資源，調動高中生學習的積極性。同時，還可以發(fā)揮數(shù)字化技術實時評估反饋的功能，保證評價的完整性和多元性。在使用數(shù)字化技術時，要適時適量，尊重學生的個體差異，并重視生物實驗活動。教師可以利用數(shù)字化技術組織課堂創(chuàng)意游戲，實現(xiàn)趣味教學，增強課堂活力。要發(fā)揮虛擬技術的優(yōu)勢，讓知識直觀呈現(xiàn)，以信息技術為輔助，實現(xiàn)課堂實時互動。在評價環(huán)節(jié)，要借助大數(shù)據追蹤功能，保證評價的針對性、客觀性，完善多元化的評價體系。

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