大數據在高中生物實驗教學中的應用

郭祺偉

摘要：雖然大數據在我國教育領域中有了廣泛的應用，但其在高中實驗教學上的應用并不深入，因此，文章以高中生物實驗教學為例，對其在高中生物實驗設計、實驗組織、實驗結果與實驗評價等不同方面上的應用進行了具體的分析，發揮大數據優化高中生物實驗教學思維與方法的作用。

關鍵詞：大數據；高中生物；實驗教學

互聯網等現代信息化技術成果在我國教育領域有了越來越廣泛的應用，大數據興起于2012年，我國在2015年對大數據在教育中的應用進行了指導，明確指出以大數據驅動教育，促進我國迎合時代進行教學變革，并明確大數據在教育領域中的應用是我國教育未來發展的方向與趨勢。基于此，高中生物實驗教學必須落實改革要求，合理的將大數據運用到教學中，促進高中生物實驗教學的創新發展。

一、大數據概述

從學術定義的角度來分析，大數據是指數據對象、技術與應用三者的有機統一；從對象的角度來分析，大數據是指對超過典型數據庫大小的軟件進行采集、存儲、管理、分析、處理等多功能的數據集合；從技術的角度來分析，大數據是指在豐富的信息數據中，快速獲取有效信息的技術以及其技術集成；從應用的角度來分析，大數據是指特定數據在集合、集成條件，大數據技術能夠快速從中過濾出有價值信息的行為。所以，可以看出大數據不僅僅是一種技術，在某種程度其也是一種思維方式，能夠從多角度、多視角、多維度進行數據的處理與分析[1]。大數據有四個特點：一是存儲龐大的信息數據內容；二是數據增長速度快，但可以為數據分析提供最為原始的素材；三是數據搜索、采集形式多元化；四是大數據具有巨大的信息價值。

二、高中生物實驗教學的現狀分析

隨著我國新課程改革的落實，生物學科更側重對學生實驗能力的培養，通過學生自主探索實驗，掌握科學的探究方法以及實驗技能；而我國學生在這一方面的研究也取得了較大成就，研究論文的發表數量也不斷提升。但在實驗教學中仍然存在不足，實驗設計仍存在不合理之處，很多實驗設計與教材存在差異、有些差異嚴重不符合高中生的實驗能力，另外還有些實驗存在安全隱患，這些因素都可能造成實驗失敗，影響學生實驗學習積極性。同時還存在實驗組織不科學的問題。很多高中學校儀器不足，班級幾十人需要輪流使用實驗器材，很多學生連續幾節課都無法使用到器材；而且教師的精力有限，無法全方位了解學生的實驗操作情況，展開有針對性的分層教學，有效提升學生的實驗能力。除此之外，還存在不重視實驗結果分析與實驗結果評價的問題，近一半的高中生物教師在實驗教學后不會針對實驗結果進行分析，從而及時對學生的實驗態度以及實驗操作進行評價，導致學生錯誤操作行為經常出現[2]。

三、大數據在高中生物實驗教學中的應用分析

1.在實驗設計上的應用

高中生物實驗教學中需要深度加工數據才能提供給學生進行利用，通過大數據可以將數據進行重新整合，擷取其中超常規的部分，重新對數據進行分析與處理，使學生獲取更真實的數據資源，為實驗設計的可行性與可操作性提供保障，從而提升實驗的 成功率，使學生通過實驗能夠對客觀現象進行科學、合理的認知與掌握。例如，在進行脂肪、糖類、蛋白質組織檢測實驗中，由于實驗材料的特性，需要對生物體的自身屬性信息、價格信息、獲取難易度信息、地方性信息等數據進行搜集與分析，從而確定實驗材料。單純的依靠學生的搜集以及教師的教學經驗并不能夠滿足實驗要求，而通過大數據技術的整理，能夠為實驗提供準確的數據內容。如結合實驗要求以及材料特性，從獲取難易度的角度可以選擇雞蛋清、豆漿作為蛋白質組織檢測實驗原料[3]。

2.在實驗組織上的應用

教師搜集班級學生的個人信息，了解學生的年齡特征、性格特點、興趣愛好，再結合學生的學習信息，了解學生的基礎能力、學習風格等，依托大數據技術的信息整理、分析功能，科學的對學生進行實驗小組劃分，有針對性的展開實驗教學，為每個實驗小組布置符合其學習能力與認知水平的實驗任務。例如在教學植物細胞吸水與失水的實驗中，學生應自主探究植物細胞的吸水方式與失水方式，但是通過對學生信息的整理發現，第一組學生的生物基礎較差、認知水平低，所以教師在指導實驗教學時應更細致，例如讓學生先進性植物細胞質壁分離實驗與復原實驗，讓學生明確的認識到細胞液受周圍環境濃度的影響較大，并認識原生質層、半透膜，了解其作用，從而得出實驗結果[4]。

3.在實驗結果分析與實驗結果評價上的應用

實驗結果分析是對學生實驗過程中的總結，在實驗條件不發達的情況下，主要是由教師對實驗結果進行最后的總結，強化學生對知識的理解與掌握。而在大數據的支持下，未來高中生物實驗可以通過數字化儀器、人工智能設備、圖形分析技術對實驗結果進行全面的科學分析，并記錄、處理學生的實驗結果，為多元化評價實驗結果提供憑證，也為教師跟蹤學生學習情況提供依據。而實驗結果評價是對學生實驗行為的總結，教師應及時糾正學生的錯誤實驗行為，并通過大數據的記錄跟蹤學生改善情況。

四、結束語

綜上所述，大數據為我國生物實驗教學改革、創新、進步提供了科學力量，提高了教學的信息化水平，同時也為生物實驗教學提供了科學、合理、準確的數據，優化了實驗設計、實驗組織等多個環節，突破了傳統實驗教學的弊端，有效的提升了實驗教學的效率與效果，培養了學生的實驗思維與實驗能力。

參考文獻：

[1]劉慧萍， 谷旭宇， 劉平安， 等.大數據時代中醫院校實驗教學的挑戰與實踐[J].中國中醫藥現代遠程教育，2016，29（9）：1-3.

[2]趙玉紅， 李欣， 李小菊， 等."動物組織中DNA的分離提取及含量測定"實驗教學改革[J].實驗技術與管理，2017，33（11）：214-216，220.

[3]董曉敏， 童學紅， 郝剛.ImpediVET實驗動物體組成測定分析儀在醫學機能學第二課堂實驗教學中的應用[J].中國醫學裝備，2013，21（11）：66-67，68.

[4]楊鎮.大數據時代我國實驗外科發展的機遇和挑戰[J].中華實驗外科雜志，2014，25（10）：2087-2090.

（作者單位：河南省鹿邑縣第二高級中學477200）