數字化技術在高中生物教學中的應用研究

摘 "要：教育數字化是擴大優質教育資源覆蓋面、促進教育公平的重要抓手。將信息技術融入教育教學的全過程，能打破時空限制，有效支持學生的自主學習和教師專業發展。高中生物學科可以提升學生的實驗探究、獲取信息、綜合運用能力，是學生高中階段的重要學科之一。將信息技術融入高中生物課堂，可以進一步提升學生的核心素養和綜合能力。如今，利用數字化技術手段提升高中生物課堂教學效能，已經成為高中生物教師重點研究的課題。基于此，文章主要對數字化助力高中生物教學效能的提升進行了分析，希望能夠對進一步提高高中生物教師的教學效率等方面起到參考和幫助作用。

關鍵詞：高中生物；數字化技術；教學效能

2023年2月13日至14日，由教育部、中國聯合國教科文組織全國委員會共同舉辦的首屆世界數字教育大會在北京開幕。會議主題為“數字變革與教育未來”，會議指出利用數字化手段擴大優質教育資源的覆蓋面，顯著提高數字資源共享的效率和效果。

生物學是一門自然學科，它在高中生的學習生涯中扮演著重要“角色”，并與人類的生產生活密切聯系。高中生物傳統課堂的教學模式單一、枯燥，學生在學習過程中容易失去對生物學的學習興趣，最終造成整體學習效率下降。而教師應用數字化教學模式，可以增強學生的互動和參與意識，改變學生的學習方法和方式，擴寬學生的學習資源范圍。

數字化教育作為現代教育的重要形式，為學生創造了更多全新的學習機會，增加了學習的趣味性和互動性，并讓高中生物真正地融入學生的日常生活中，有利于學生高效地利用碎片化時間。在新技術的支持下，數字化教育介入高中生物教學已成為常態。基于此，文章主要對數字化技術助力高中生物教學效能的提升展開了探討。

一、高中生物課堂教學現狀

（一）對數字化技術的理解存在偏差

現階段，部分高中生物教師在實際教學的過程中，對數字化技術的理解不夠透徹，甚至存在一些誤解。他們片面地認為：學生會用電子設備在課堂上做與學習無關的事情，同時因為電子設備的過度使用而感到疲憊，并對課堂紀律產生負面影響，所以認為數字化教學并不能夠更好地輔助生物課堂教學。但是，根據當下的教學實際情況進行分析，無論什么類型的教學，都可以通過數字化教學來實現。因此正是因為部分高中生物教師對數字化技術在理解方面存在問題，導致教學效率差強人意。

（二）授課方式缺乏創新

受到傳統思想的影響與束縛，部分高中生物教師并沒有及時更新自己的教學思維與方式，在實際教學過程中，依舊通過教材和板書為學生講解知識內容。雖然這樣的授課方式已歷經多年，但是從整體的角度分析，教師長時間使用單一的教學模式開展教學，會讓學生感到枯燥乏味、失去對知識學習的興趣。實際上，教育界對教師數字素養的相關要求在不斷變化，目前，要求教師提升“數字素養與技能”，具有“應用數字技術優化、創新和變革教育教學活動的綜合素養”，才符合現代教育的發展趨勢。

二、高中生物教學中數字化技術的應用價值

（一）激發學生學習興趣

“教育”就是應該讓知識點活躍在書本上，而數字化信息技術真正使教材上的文字由靜態轉變為動態，將枯燥的文字內容轉變成妙趣橫生的動畫。形、光、聲和色等多種功能作用于學生的多個感官，從而聚集了學生的注意力；教師利用生物學虛擬仿真實驗軟件，不僅能夠讓學生在多種虛擬環境中進行模擬操作，提升學生的空間思維能力，還可以讓學生避免實驗操作中可能發生的意外事故。

例如，在設計“神經調節的結構基礎”的教學情境導入時，教師可以帶領學生在觀看一段世界杯的足球賽視頻后，設問：“足球隊員如何及時獲得來自同伴、對手、裁判和足球的信息？隊員獲得信息后，如何經過自身的處理迅速做出反應？”順勢引入新課：“這個快速協調的過程需要體內多個器官、系統的配合，而神經系統扮演了主要角色。”學生在學習“擴散”的相關知識時，教師通過動畫模擬分子運動的過程，展示出“分子在永不停息地做無規則運動”的特點。動態的動畫能夠化抽象為直觀，使學生身臨其境，加深對知識的理解。

（二）提升新知教學和復習質量

在數字化教學中，學生可以以任意的效率吸收知識，無限回顧舊知，提升新知學習質量。教師將數字化技術加入生物教學過程中，能夠為學生構建出一個全新的教學課堂。新冠疫情期間，我國部分地區不得不停止線下教學，因此教師使用在線平臺進行遠程教學，居家的學生則合理地利用網絡云平臺、數字課程教學資源和專題教育資源學習知識，并利用Git Mind、Mind Master、iMind Map構建生物思維導圖，輔助知識的理解和記憶。

（三）提高教學效率

將數字化教學與傳統教學模式相結合，能夠提高學生的學習熱情。教師利用數字化的動畫、視頻等，能夠提高教學效率和增強學生的自主學習意識，讓課堂更加融洽，學習氛圍更加濃厚。同時信息技術可以在不受規模限制的前提下準確刻畫每個學習者的個性化特征，進而提供高質量的定制化教學支持服務，顯著提升了教育教學質量。

（四）解決生物教學實驗中的難題

動物仿真軟件的出現為生物教學帶來了新的變革。傳統的動物實驗需要耗費大量的時間和經濟成本，同時也涵蓋了倫理道德問題，而動物仿真軟件則解決了這些問題。動物仿真軟件可以呈現真實的動物解剖、病理和生理學等方面的信息，能夠讓學生更加深入地了解動物的內部結構和功能。與此同時，動物仿真軟件還可以提供多種場景模擬，讓學生在虛擬環境中開展不同類型的實驗，從而更加深入地學習生物相關的知識。另外，生物教學過程中的很多實驗由于設備限制或實驗中難以快速觀測生物細胞的變化而無法開展，并且課堂上也不便于研究復雜的問題。而數字化實驗室通過高精度、高速度的數據采集，能夠實時記錄實驗的每一個過程，把轉瞬即逝的實驗數據記錄下來，更加高效、直觀，便于學生仔細觀察、加深理解，從而輕松解決教學中的難題。

（五）培養學生的自主學習能力和探究精神

數字化教學可以使學生更具體地認識到自己的知識薄弱點和不足，提高自主學習能力。在數字化教學的支持下，學生可以深入了解自己感興趣的生物領域，從而培養研究精神。

三、數字化技術在高中生物教學中的應用策略

（一）情景導入環節的運用

生物課堂教學過程中，一個非常重要的組成部分便是課堂導入環節。教師通過對課堂導入內容的巧妙設計，能夠吸引學生的注意力和目光，激發學生的學習興趣，幫助學生在學習的過程中展開想象力，提高分析能力、探究能力。

開展高中生物教學時，教師可以在網絡上下載相關資源，利用資源開展教學。例如，在設計“細胞的能量‘貨幣’ATP”的情景導入時，教師可以利用多媒體播放螢火蟲在黑暗里發光的動畫，讓學生體會“輕羅小扇撲流螢”的意境，緊接著提問“螢火蟲為什么能發光”，從而引發學生尋找螢火蟲發光原理的興趣。教師層層設問，學生在回答問題的過程中，完成新課內容ATP的學習。在講解利用基因工程制備藥物時，教師可以利用多媒體介紹創制抗瘧藥—青蒿素、雙氫青蒿素，以及獲得諾貝爾醫學獎的屠呦呦。

再如，針對高中生物選擇性必修三“生物技術與工程”中轟動世界的“克隆羊多莉”，教師可以提前準備網絡資源，讓學生了解克隆羊多莉制造的整個流程。當學生了解了克隆羊多莉的故事之后，想必也會產生疑問：“能不能用同樣的方法克隆人？”雖然克隆技術對改造人類社會大有裨益，可以保護瀕危物種、保留優秀基因，也可以解決醫療領域器官移植供體短缺的問題。但是教師需要教育學生：克隆這項充滿誘惑的技術，注定會打破一些固定的平衡，甚至違背社會的倫理道德，沖擊社會秩序，需要時刻警醒。教師在課堂利用網絡資源通過情景導入環節，加入故事與案例，發散了學生的思維，增強了學生的思考能力。

（二）智慧教學平臺的應用

在國家教育信息化快速發展的背景下，各個高中校園把握住國家中小學智慧教育平臺正式運行的寶貴機會，同時結合新課程改革的需要，明確工作思路，融通國家、省級、校級平臺，支撐學校的數字化教育轉型，希望可以提升教師的專業水平；以期通過“教”與“學”方式的變革培養更多的專業人才。國家平臺具有綜合性的特點，平臺上都是優質的課程資源，包括德育、課程教學、體育、美育、勞動教育、課后服務、家庭教育等教育欄目。

為此，教師在開展人教版高中生物課堂《細胞的凋亡》一課教學的過程中，可以應用“雙師”課堂進行導學，對教學資源進行科學調整，幫助學生解決教學的重點與難點。在該過程中，教師需要將“以人為本”作為原則，明確教學的關鍵環節；在國家平臺的“課程教學”欄目中找到需要播放的教學課程，并將“觸屏”與線下教學活動相結合，開展“雙師”課程教學。在學生遇到重難點時，教師需要暫停播放，并使用畫板功能標注、圈畫，進行詳細指導，這有利于學生更好地吸收知識。國家中小學智慧教育平臺為學校深化信息技術與校本教研融合應用提供了有力保障。在該平臺，學生了解了人出生到死亡的全過程，對生命產生了敬畏之情。在這個案例中，教師通過視頻讓學生了解了人在不同的成長時期，體內的細胞數量也會有很大差異。通過觀看視頻，學生學會珍愛生命，并保持樂觀、積極的生活態度。

（三）微課教學的運用

在數字化教育的背景下，微課以一種全新的教學方式出現在人們面前。微課教學主要指教學開展期間，教師以視頻作為重要載體，圍繞某一知識點展開針對性較強的教學活動。眾所周知，高中生物課程非常復雜，內容較多，這時教師應用微課教學，能夠充分利用學生的零碎時間激發學生學習的興趣；學生也可以結合自己的學習情況，調整學習進度，找到適合自己的學習節奏。教師也可以將教學過程中的重點和難點內容編制成微課視頻發送給學生，這樣學生可以不受時間與空間的限制，合理安排時間觀看視頻，理解微課視頻中的知識點，利用碎片時間進一步提高學習效率。

例如，在開展人教版高中生物《光合作用的原理和應用》一課的教學時，教師將光合作用過程中的光反應和暗反應知識做成微課視頻，凝聚課程重點，突出課程難點。3～10分鐘短小、精煉的內容是微課最明顯的特點。教師利用微課視頻，使復雜內容的簡單化、碎片化，能夠促使學生充分利用零碎時間進行有效學習，最終取得事半功倍的效果。生物素材課件、練習測試、學生反饋、教師點評等輔助性教學資源，各內容相結合，共同營造了一個半結構化、主題式的資源單元應用小環境。微課結束后，教師進行教學反思，將教學過程中的體會如實寫下來。與此同時，學生也可以對教師的微課教學做出正確評價，即學生結合自己的評價和感受進行總結，最終做出對微課教學效果的正確判斷，找出自己的不足并彌補，從而大幅度提高了微課質量，提升了自身的專業水平。

目前，我國的經濟發展正由高速增長階段轉向高質量發展階段，為滿足人民群眾的高品質、個性化學習需要，教育界需要以數字化賦能全民教育，供給更高質量的教育服務。將數字化技術加入高中生物課堂是教學過程中，能夠提升教學效率。當教師在實際教學中，需要結合學生學習的特點以及教學要求，更為合理、靈活地應用數字化技術，將多種教學模式和數字化技術進行充分融合，只有這樣，才能在課堂教學中將其優勢全面發揮出來，推動課堂教學獲得更好的發展，并進一步提高教學的水平和效率。

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（責任編輯：張涵淋）