基于3D 全息投影的生物課堂實踐探究

潘彩霞，趙小剛

（甘肅省甘南藏族自治州合作第一中學，甘肅合作 747000）

生物是自然科學領域的課程，反映了自然科學的本質。傳統的生物教學弊端凸顯，已經不適應時代發展的趨勢，教師只注重知識的灌輸，不考慮學生的學習感受，使生物教學陷入僵局。隨著時代的發展，生物教學面臨著新的機遇和挑戰，既要教授基礎知識，還要滲透科學素養，鍛煉高中生解決實際問題的能力，讓每一次生物課程都記憶深刻。為此，作為前沿信息技術之一的3D 全息投影被應用到生物課堂教學中，改變了教學內容的呈現方式，增強了課堂的趣味性，為學生創造了一個生動、形象、立體、直觀的教學環境，給學生的生物學習帶來了更多的科技感和新鮮感。高中生物教師需要不斷探究和發展，選擇更加先進的教學模式，激發學生的求知欲，讓生物課堂重新煥發生機與活力，全面提升生物科學素養。

一、生物課堂教學中應用3D 全息投影的積極作用

（一）有助于學生深化理論認知

生物是研究生命科學的學科，很多知識都是抽象、復雜的，還有些知識是人們在日常生活中看不見、摸不著的，學生在學習的時候會感到困惑，而且僅憑教師的口述難以讓學生深入理解，造成生物知識的遺漏，消磨學生對生物學習的激情，不利于學生實踐能力的提高。而3D 全息投影技術以其三維立體直觀的優勢，可以讓學生清晰、直觀地看到生物體的內部結構以及生命物質的動態變化過程，也可以準確反映各個知識點之間的關系，還可以構建虛擬實驗室，讓學生進行生物知識的探究，實現了復雜知識的簡單化、抽象知識的具體化，加深了學生對生物知識的理解與掌握，鞏固了學生的生物基礎。

（二）有助于學生獲得多元發展

以前，生物課堂都是采用“教師講，學生聽”的模式，教師一味地向學生灌輸書本上的理論知識，而學生則是教師講什么就記什么，缺乏學習的主動性，知識學習和思維活動存在很大的局限性，不利于學生的全面發展。而3D 全息投影技術的應用，改變了傳統灌輸式的教學方法。在教學中，教師可以利用3D 全息投影創設充滿趣味性和知識性的課堂情境，給學生創造學習生物的機會和空間，吸引學生繼續探究生物理論。教師還可以在全息影像的基礎上進行知識的外延與拓展，讓學生看到課本以外更廣闊的生物世界，提升學生的學習情感，促進學生的多元發展。

（三）有助于激發學生探究能力

生物課堂教學的主要目標是發展學生的生物綜合素養，轉變高中生的學習方式和思維方式，利用學到的生物知識去解決生活問題，使高中生形成良好的學習習慣。在日常教學中，高中生物教師要創造實踐機會，引導學生參與科學探究活動，加強生物與生活的聯系，利用3D 全息投影展示生活中的生物現象，讓學生借助自身的生活經驗來理解生物知識。在生物教學中有很多實驗無法在實驗室中開展，這時教師就可以利用3D 全息投影模擬實驗過程，通過三維圖像讓學生更加真切地看到實驗現象、得出實驗結論，用科技的力量增強高中生的探究能力。

二、3D 全息投影在生物課堂中的應用策略

（一）創設虛擬環境，增強學習體驗

對于學生而言，形象的事物更容易理解與接受，也更加符合學生的認知規律。生物教師在教學時，可以利用3D 全息投影沉浸感強的優勢創設虛擬環境，激發學生的心理體驗，讓學生在極具沉浸感的環境中主動提取生物知識，感受生物知識的來龍去脈，培養學生的思維能力。在3D 全息投影創設的虛擬環境中，教師和學生不再是傳統“教”與“學”的關系，而是共同成為虛擬環境的探究者，教師和學生共同研究生物知識，達到教學相長的目標。學習也成為師生的共同目標，增進了師生關系，使課堂氣氛變得更加和諧融洽，為教學活動的有效開展提供了保障，豐富了學生的學習體驗。

在生物學習中，生物科學史是生物教學的重要內容，它向人們展示了生物學的發展歷程，揭示了生物學概念的產生過程，使抽象的問題具體化，讓學生對每一節課都感到新鮮，堅定學習生物的信念。在課堂教學中，生物教師可以利用3D 全息投影為學生創設歷史情境，讓學生在三維立體畫面中看到生物學家的科學研究過程，在歷史追溯中促進學生的理性思考，使其體驗到學習的成就感。生物學是一門與生活密切相關的學科，要想讓學生透徹了解生物知識、學會靈活運用生物知識，教師就需要聯系學生的生活實際，創設生活情境。教師可以利用3D 全息投影為學生展示生活中的畫面，使學生在多重感官的刺激下自然產生學習興趣，學會觀察生活，品味生活，感知生物的價值和功能，培養學以致用的科學意識。生物是一門以實驗為基礎的學科，有很多生物知識都是通過實驗獲得的。生物實驗既是輔助理論教學的一種重要教學方式，也是生物教學中的重難點內容。在傳統生物教學中，教師往往需要利用實驗器材和相關材料來完成實驗操作，費時又費力。而應用3D 全息投影，教師可以模擬實驗過程，實現實驗教學的情境化，將一些不可能完成的實驗變成了可能，使學生對生物知識有了更直觀的了解，進而豐富學生的學習體驗，激發學生學習與探究的熱情。

（二）引導課前預習，優化教學過程

好的開始是成功的一半，課前預習是生物教學中必不可少的環節，對課堂教學效果具有事半功倍的作用。傳統的課前預習以閱讀教材為主，學生對知識的理解局限在教材的表述上，缺少感性材料的支持，影響了學生對知識理解的深度。而3D 全息投影的引入創新了課前預習形式。在新課開始之前，教師可以為學生準備與新知教學相關的學習資源，并且用3D全息投影為學生播放與教學內容相關的視頻資料，讓學生在觀看中積累感性認識，對新知學習產生興趣，利用具象幫助學生構建初步的知識概念。教師還可以給學生留出自由討論的時間與空間，讓學生針對全息投影所展現的學生感興趣的內容開展交流與討論，讓學生在思想的交織與碰撞中獲得新的知識與感悟，培養學生的自主探究意識，加深學生對生物知識的印象，為課堂教學做好鋪墊。

在信息化的背景下，3D 全息投影已經成為生物教學中最主要、最有效的教學方式，能夠提高課堂教學效率，吸引學生的學習興趣。在新課導入階段，生物教師可將教學視頻、課件等通過3D 全息投影播放出來，調動學生課堂參與的熱情，使學生的注意力快速回到課堂上，跟隨生物教師共同探究和實踐，真正活躍在生物課堂上。教師還可以組織學生開展小組合作學習，讓學生在課前預習的基礎上，對教師提出的問題進行深入探討，培養學生的合作意識，讓學生在合作交流中達成共識，提出解決問題的方案。為驗證學生方案的正確性，教師在課堂教學中可以利用3D 全息投影對相關教學內容進行詳細的現場講解，為學生展示復雜的生態鏈結構，突破生物教學的重點和難點，讓學生集中精力來主動思考，從感性認識上升到理性認識，加深學生對理論知識的掌握。在新知教學結束后，教師還可以利用3D 全息投影技術為學生呈現課堂練習，讓學生利用所學知識解釋3D 全息投影所展現出的生物現象，提高學生解決實際問題的能力。在課后鞏固階段，對于學生在課堂上沒有掌握的知識點，教師可以利用3D 全息投影為學生進行針對性的講解和演示，也可以讓學生近距離進行觀察，以強化學生對課堂所學知識的理解與掌握。

（三）立體直觀演示，提升學習效率

在傳統的生物課堂上，教師經常利用實物模型開展教學，雖然進行了直觀演示，但受教室空間距離的限制，只有前排少數學生才能看到模型的細節，其他學生只能看個大概，不利于學生對生物知識的全面了解。將3D 全息投影技術引入到生物課堂教學中，能把靜態、單調的書本文字和圖片進行立體展示，將抽象的知識直觀化、平面的知識立體化，滿足了每個學生的學習需求，使課堂教學真正實現了面向全體學生，加深了學生對生物知識的理解，提升了教學的有效性。教師還可以利用3D 全息投影在教室的整個空間內展示生物模型，讓學生置于模型當中，產生身臨其境的感覺，更加真實地去感受生物模型的結構，充分了解生物模型，從而降低教師在教學中描述的難度。高中生喜歡新奇的事物，生物教師要遵循學生的成長特點，挖掘貼近學生“最近發展區”的內容，鍛煉學生的空間立體思維，促進其學習能力的增長。

生物學涉及很多微觀生物界的知識，這些知識往往是學生用肉眼看不到的，教師的語言描述很難讓學生構建起立體的形象。還有一些生命發展過程也需要教師用信息技術幫助學生構建起感性認知。對此，教師就可以利用3D 全息投影技術為學生展示微觀的生物世界，用全息影像的立體感讓學生獲得與觀看原物完全相同的視覺效果，使學生可以更加準確地把握微觀生物的特征與本質。教師還可以利用3D 全息投影技術為學生展示生命的發展過程，用三維立體動畫豐富學生的感性認識，讓學生可以更加清楚、直觀地看到生命成長每個階段的特征，引導學生從感性認知的積累中抽象出理性的概念，讓學生在理解的基礎上學習生物知識，降低學習難度，提高學生學習效率。生物知識是無窮無盡的，僅靠課本學習是遠遠不夠的，教師還要善于挖掘與課本內容相關的課外教學資源，豐富教學內容，引導學生從多角度理解生物知識。教師可以根據教學內容從網絡中搜集與之相關的視頻、圖片等資料，也可以利用手機拍攝一些與教學內容相關的生活事物、生活場景、工農業生產活動等，并利用相關的電腦、手機軟件將這些教學素材制作成3D 全息投影所需的視頻，擴充教學資源，用熟悉的生活資源喚起學生的情感共鳴，感受生物知識對生產生活的意義。

（四）仿真實驗模擬，培養核心素養

生物實驗是學習生物的基礎，也是提升學生科學素養的關鍵。通過生物實驗可以激發學生的學習興趣，幫助學生鞏固所學生物知識，還可以讓學生掌握科學、系統的知識探究方法，有助于學生的思維發展。所以，有效開展生物實驗對生物教學和學生的個人發展具有十分重要的意義。高中生物教師應該努力提升自身專業素養，加強對投影技術的鉆研，為高中生提供展示才華的舞臺，一邊學習生物知識，一邊增長創新能力，在樂趣中獲取知識，鞏固知識。

在生物教學中，有些生物實驗具有一定的危險性，不適合學生在實驗室中進行操作；有些實驗對實驗環境、實驗器材等要求較高，是普通實驗室無法實現的；還有些生物實驗需要等很長時間才能觀察到實驗現象，受教學時長的限制無法在課堂上完成。對于這些實驗，很多生物教師都習慣通過自己的講述來代替學生思考，阻礙學生的思維發展，同時學生缺乏真實的實驗體驗，很難深入理解其中所蘊含的生物知識。而在基于3D 全息投影的生物課堂中，教師可以利用3D 全息投影技術，結合電腦軟件創建3D 生物學虛擬仿真實驗室，模擬真實的實驗環境，并根據教學內容在其中擺放所用的實驗設備和實驗試劑，學生通過動手點擊設備或試劑進行交互，就可以模擬真實的實驗操作，讓學生獲得與真實實驗相同的學習體驗。教師還可以開啟實時評分功能，讓學生可以實時看見當前操作的分數，當學生操作正確時會有正確的提示，當學生操作錯誤時會出現扣分的情況，以此來規范學生的實驗操作行為。對于實驗操作中的重要步驟，教師還可以利用虛擬實驗室的易錯提示功能，利用3D 全息投影彈出動畫或圖片，引導學生注意操作的細節和關鍵點。教師還可以在實驗的過程中加入背景音樂或語音提示，提高模擬實驗的趣味性和可操作性。對于一些重難點的知識，教師還可以利用3D 全息投影的交互性，通過點擊屏幕上的感應器，對虛擬實驗室中的場景、實驗設備、實驗試劑等進行旋轉、放大等操作，使學生可以近距離地觀察實驗現象，達到理論與實踐相結合，有利于生物高效課堂的構建。

三、結語

總之，3D 全息投影在生物課堂教學中的應用創造了沉浸式的虛擬環境，使枯燥的生物知識變得立體、形象、直觀，降低了理解與接受的難度，增強了學生的自信心。在今后的教學中，高中生物教師需要不斷探索3D 全息投影與生物教學融合的新方法、新路徑，使3D 全息投影技術可以更好地在生物課堂上發揮作用，激發學生的求知欲，提高課堂教學效果。同時，還要創新生物實驗教學方式，提升學生探索和解決生物問題的意識與能力，培養學生的核心素養。