教育數字化轉型理論與生物教學實踐研究

20世紀70年代以來，信息技術迅猛發展，將人類帶入一個全新的數字化信息時代。科學技術的發展在給人們生活帶來便利的同時，也給很多領域帶來了沖擊，尤其是教育領域，如何把數字信息技術運用到生物教學實踐中，是每位生物教師需要潛心研究的問題。本文主要從高中生物課程運用數字化教學的意義、數字化為教師備課帶來便利、數字化在生物課堂教學中的應用、利用數字技術做實驗教學的補充、數字化在生物學科教研中的應用等方面，闡述數字化與生物教學實踐的結合。

一、高中生物課程運用數字化教學的意義

數字化教學是指教師和學習者在數字化的教學環境中，遵循現代教育理論和規律，運用數字化教學資源，以數字化教學模式開展教學活動，以培養適應新世紀需要的具有創新意識和創新能力的復合型人才。數字化教學要求信息技術與課程教學的有機整合，將數字化資源和技術有效地運用到生物學科教學中，為學生營造一種信息化教學環境。在這種環境中，教師充分體現學生的主體地位，引導學生學習，進而積極、主動地去探索生物學的奧秘。

生物學是一門與生活實踐緊密聯系的學科，很多抽象的概念運用傳統教學學生難以理解，而利用數字化教學資源能夠使抽象的概念具象化，促進學生對概念的理解，激發學生學習興趣。因此，將數字化教學手段引入生物課堂，既是社會發展、技術進步大背景下的必然趨勢，也是當下教師提高教學質量、增強課堂活力的有效工具。二者的融合是教師不斷提升自我教學水平的必要途徑，更是教師助力教育強國所必備的技能。

二、數字化為教師備課帶來便利

伴隨著信息技術的迅猛發展，很多學校都相繼組建信息化教學平臺，儲存海量的數據和資料，為教師備課帶來便利。教師運用數字化校園電子平臺進行備課，采用動畫、圖片、微視頻等形式展示授課內容，有助于提高學生專注力、理解力和接受力，使學生在輕松的氛圍中完成教學任務，達到教師備課的目的。

學校傾力打造線上教學平臺，內容涵蓋電子教材、教學大綱、課時安排、教學目標、課后作業、課程筆記等，并進行在線直播教學，為學生答疑解惑。教師利用網絡進行自動化辦公，減輕了工作壓力。教師采用數字化教學，形式多樣的數字化手段能夠吸引學生注意力，促其緊跟教師講解內容，增進理解和吸收，達成課業目標。同時，數字化教學有助于教師根據學情不斷調整教學進度和手段，以提高課堂教學效率。數字化平臺也有助于創新教學反饋形式。比如：檢查學生對基礎知識的掌握情況，教師可以采用音頻、視頻等更加靈活多樣的方式。數字化平臺還可以幫助教師更好地了解學生作業完成情況，對于沒有完成作業或完成不好的學生，教師可以通過微信連線，督促、幫助學生解決疑難問題。教師還可以進行在線課堂檢測，運用小程序判題，快速了解學生知識掌握情況，同時減輕教師判題負擔。對于學生而言，可以在作業提交完成后，查看自己和其他同學作業答題情況，如查詢作業完成時間、作業答題正確率、每道題答題情況等。平臺還有同學間互動互評功能，有助于激發學生學習興趣和參與積極性。

學校創立網上閱卷平臺，為閱卷、評分、評估及數據統計提供便捷。每一次考試后，我校都會通過金航閱卷軟件進行數據化分析，對每一道題、每一個知識點進行統計分析，發現問題學生、問題知識點，建立檔案，進行個別化指導。再者，還可以查找全校主觀題、客觀題得分情況，然后分析問題、解決問題，進而在集體備課中制定專項訓練，以促進學生理解吸收，提高正確率。

三、數字化在生物課堂教學中的應用

（一）創設生動有趣的教學情境

數字化在生物課堂教學中的應用，有助于創設生動有趣的教學情境，提升學生學習效果。在形象生動的情境中，學生的大腦皮層處于興奮狀態，此時思路敏捷、開闊，更容易激發探究欲望。適當的情境，恰當的氛圍，能夠使學生學得愉快，教師教得輕松。例如：講解選擇性必修一《免疫調節》時，我們可以先播放免疫相關視頻《工作細胞》，引導學生從視頻中體會機體免疫機能、免疫防線，思考應如何防衛。視頻的播放，極大刺激了學生感官，激發了學生學習興趣。在這種氛圍中，教師自然而然地提出問題讓學生探究，學生也會積極主動地參與其中，水到渠成。

（二）數字化展示探究過程

必修一《光合作用的探究歷程》的教學中，光合作用的條件、場所、過程、產物的得出，需依靠一系列實驗。這些實驗現象及每個實驗過程，如果用文字來展示，或者用語言來表達，都顯得有些蒼白無力。如果把恩格爾曼的實驗、魯賓/卡門實驗、阿爾農的實驗制作成微視頻，播放給學生，教師再給予一定的引導，能夠調動學生學習積極性，促使學生根據教師提問進行交流討論，并最終得出結論。緊接著，教師播放光合作用的視頻，形象生動地介紹光合作用的條件、場所、過程、產物，極大刺激了學生的感官，在學生的大腦皮層留下深刻記憶。

（三）數字化動畫演示微觀世界

講解必修二《DNA的復制、轉錄、翻譯》時，需要弄明白：DNA分子如何解螺旋，堿基如何配對，新的DNA分子的兩條鏈是什么樣的；RNA聚合酶如何啟動轉錄，轉錄怎么停止；翻譯時核糖體如何在mRNA上移動，如何識別密碼子，轉運RNA怎樣按照密碼子的要求運來對應的氨基酸，氨基酸如何脫水縮合成肽鏈。這樣一系列復雜的過程，僅靠教師反復講解與學生努力思考，很難實現理想的教學效果。如果教師做成微視頻演示給學生，就能把微觀的內容具體、直觀地呈現在學生面前，變抽象為具體，促進學生理解和掌握。

四、利用數字技術做實驗教學的補充

生物學是一門從實驗中延伸出來的學科，實驗是生物教學的重要組成部分。教師利用信息技術制作精細的課件，能夠將實驗器材結構、實驗原理及預期實驗現象介紹得清晰明白，實現形象化、具體化、實用化。例如：《觀察根尖分生區組織細胞有絲分裂》的實驗教學，由于實驗操作過程要求精細，學生極容易出錯，從而觀察不到實驗現象。為此，我用手機錄制操作流程視頻，并且對每一個步驟進行重點拍攝，做成PPT展示給學生。學生觀看視頻，關注每個步驟細節，操作時就不容易出錯，實驗易于成功。

教師運用數字技術制作相應課件，注重細節及注意事項，便于學生操作時參考對照，使實驗操作步驟更加規范、準確，從而順利得到實驗結論，同時保障實驗的安全性。比如：《高倍顯微鏡的使用》的實驗中，高倍顯微鏡操作步驟要求特別嚴謹。顯微鏡是很多生物實驗課經常用到的觀察儀器，熟練、準確地使用顯微鏡關系到很多實驗成功與否。為此，我利用數字技術制作微電影、幻燈片，把如何對光、如何在低倍鏡下觀察、怎樣轉化成高倍鏡再進一步觀察，一步一步清晰地展現出來，在學生的大腦中畫下深刻的軌跡，讓操作步驟更加精確、規范。

中學生物實驗對時間要求比較嚴格，需要在有限的時間內完成。這就要求教師盡量選擇節省時間的教學方法。很多實驗耗費時間比較漫長，一節課45分鐘只能完成實驗的一部分。這樣，學生無法掌握整個實驗過程，也不利于整體思維的構建。很多經典實驗對于學生情感態度和價值觀目標的達成很重要，然而再現該過程難度太大，不可能在中學實驗室里進行。于是，我們利用數字技術制作微課、微視頻，以縮短實驗時間，再現經典實驗。例如：奧地利帝國遺傳學家孟德爾以豌豆做實驗材料，潛心研究了8年，最終總結出兩大遺傳定律。利用數字技術將這一過程用微視頻模擬出來，幾分鐘之內就可重演。這樣，既可讓學生仿佛親身經歷實驗過程，又可體會科學發現的艱難及科學家的艱辛。

五、數字化在生物學科教研中的應用

數字化信息時代，生物學科教研也可以摒棄老舊的面對面教研，建立網絡教研平臺，大家一起研究課程標準、學科發展，進行聽評課活動，相互交流經驗，分析學情，制定作業難度，安排周測日測等。還可以網絡連線一些專家，獲得教學科研中的經驗。數字化拉近了我們之間的距離，實現了資源共享，促使我們能夠直觀地分析每道高考題的難度系數、考查的知識點，進而把握題型方向，為今后教學打下基礎。

總之，數字化與生物教學的有機融合，對生物教學的改革起到推動作用，產生多重效果：方便了教師備課，為教師的進修與發展提供更加廣闊的空間；激發了學生學習興趣和主動性，促進學生深度學習；為課堂教學帶來巨大變革，提高了課堂效率。

（柳艷芳）