模擬動畫對中學生理解生物學抽象問題的應用

李華 楊曉杰 杜聰

中學階段是學生全面發展的重要時期，這一階段，學生打好扎實基礎尤為重要。但中學生抽象思維并不完善，大多數學生都被中學生物學抽象問題深深困擾著。隨著科技的進步，現代信息技術逐漸應用于實際教學中，其中模擬動畫對于輔助生物學科教學具有重要意義，它可以將文字、圖形、圖片、聲音集成于一體，設計出讓人賞心悅目的多媒體學習課件，其強大的交互性更便于學生對抽象知識的理解和接受，本文對如何利用模擬動畫來提高學生抽象問題理解力進行分析，為學校、教師更有效地利用模擬動畫指導學生全面發展提供了依據。

一、中學生物學抽象問題的背景

中學生在學習生物課程的過程中，涉及的許多問題需要用抽象的方法去理解，而多數中學生抽象思維不完善，對抽象類知識難以掌握。許多教師對于如何引導學生有效突破這一認知困難頗感棘手。模擬動畫是教師利用先進的電腦模擬動畫軟件和技術進行仿真、模擬或再現學生實際操作，使學生身臨其境，增強教學效果的現代信息技術手段。是按照教師在課堂中講授的教學意圖，使用各種相應的軟件和技術制作出的虛擬圖像結合二維動畫、三維動畫，從深、縱、橫3個方向來控制虛擬圖像所產生的。

模擬動畫包含語言、聲音、圖片，如果加上板書，幾乎囊括各種多媒體的要素，可將抽象類文字，定義或過程轉化為具體的內容呈現出來。生物學科是一門以實驗為基礎的自然學科，生物實驗是高考考查的重要內容。教學過程中，部分地區由于實驗器材等條件的限制，一些實驗的具體操作無法進行，使學生難以親身實踐，導致理解上的困難。可以想象如果模擬動畫作為一種教學輔助手段應用到課堂教學中，定將極大引起學生的學習興趣，亦能將諸如實驗等的抽象內容具體化，有助于學生理解生物學抽象知識，使學生收獲更好的學習成績。

二、模擬動畫研究現狀

新時代，是科技高速發展的時代，教育應符合時代要求，學校教育面臨教育科技化改革趨勢。近年來，模擬動畫教學方式廣泛應用于各學科之中，旨在更好引導學生學習知識，尤其是抽象問題，模擬制作了水中生物水母的運動動畫，將其應用于中學生物學教學中，則可以讓學生清晰地了解軟體動物的行動方式;研究表明有效使用動畫技術對提高教學實效具有一定的啟發和引導作用。研究證實實驗視頻或動畫的展示與教師對相關知識點的講解進行有機的結合，把枯燥、抽象的理論變得形象生動、直觀，學生可以迅速掌握重點、建立概念、穩固知識，學習興趣大增。研究表明微視頻及動畫有全方位刺激感官、內容專業的優勢，因此在教學中有廣泛的應用前景，既能夠將專業知識以別具一格的方式呈現，又能吸引學生注意力，讓學生對所學的內容有興趣學下去。

科技不斷進步，模擬動畫研究就會不斷上升新的高度，如何將其與教學完美的結合起來，提高學生對于抽象問題的理解，是我們必須思考的問題。

三、模擬動畫在生物教學中的應用

中學生物學知識包含概念、原理、生理過程等，是一門理論與實驗相結合的學科。在中學階段，學生被要求在掌握基礎生物學知識外，還要學習更加深入的知識，如分子與細胞、遺傳與進化、基因工程等方面，進而提升生物學素養，以及為將來某些學生繼續深造生物學打下基礎。但中學資源有限，部分復雜生物學抽象實驗難以進行，某些抽象概念難以理解，例如基因工程中動物體細胞雜交實驗、遺傳與進化中的孟德爾雜交實驗、染色質概念等，模擬動畫可以將這些在常規教學中難以實現的實驗過程或者抽象概念展現得淋漓盡致，學生通過觀看模擬動畫，可以更快理解抽象問題，加深對知識的印象，記憶更持久。

例如：高中生物必修一，學習蛋白質結構，書中圖像為平面圖，而蛋白質三級結構為空間立體結構，由n條肽鏈進行三維盤曲折疊而成，部分學生難以理解其三維立體模型，而類似這樣的抽象內容教師的口語表達即使費時費力，可能也達不到想要的教學結果，事倍功半。利用三維動畫演示蛋白質如何從一個氨基酸結合為肽鏈，繼而空間折疊為三級結構，輕而易舉地解決了這個抽象問題，學生能夠輕松理解，并且記憶深刻。

例如：高中生物選修三，學習DNA重組技術的基本工具，包括限制性核酸內切酶，DNA連接酶和“分子運輸車”載體，對于這兩種酶及一種載體的理解，學生常常沒有實質性的概念，不理解如何切割基因，如何連接基因，只是機械背誦工具酶及其作用，導致多數學生書背得很好，應用于解題時卻極容易出錯。基因亦是我們學習的一個抽象概念，肉眼無法看見，因此，這種抽象知識內容配合模擬動畫以及教師生動的描述使學生比較容易理解整個基因工程的抽象過程。

模擬動畫的發展趨勢可謂大有空間，其所起到的作用也許遠超出我們現在所知，對于理論教學，教師應該打破傳統一味的灌輸、機械的重復，而是將抽象的理論還原為形象的影像，結合模擬動畫，將抽象問題通俗化，使學生深入理解生物知識。同時，動畫教育讓教學進入一個全新的發展時期，優化教學過程，吸引學生注意力，充分調動了學生主動學習的熱情和積極性。

四、模擬動畫應用效果比較

為深入探討模擬動畫對學生學習抽象問題的影響，可以設計一個小實驗，對比采用模擬動畫輔助教學和單一傳統講授法教學后學生在抽象知識的掌握情況。

選擇兩個生物成績無顯著差異（p>0.05）的理科班，每班學生均為50人，教學內容同為植物體細胞雜交技術，兩個班分別采用模擬動畫輔助教學和單一傳統講授法教學，觀察、記錄并分析兩班學生的上課狀態、聽課效果以及對知識的理解消化程度，結果如下表。

調查結果顯示，通過兩種不同的教學方法講解概念性問題，例如植物體細胞雜交概念，什么是原生質體等，學生理解效果差異不顯著（p>0.05），大部分學生對于概念性問題理解的不錯，但對于抽象知識，例如植物體細胞雜交過程，植物體細胞雜交過程中的注意事項等，兩種不同教學方法的教學效果差異顯著（p<0.05），通過模擬動畫輔助教學的班級，學生對于抽象過程理解的要顯著好于傳統講授法的班級。通過教師課堂觀察，運用傳統講授法教學的班級學生積極性較差，教師提出問題后學生不愛回答。運用講授法和模擬動畫教學相結合的班級，學生比較活躍，對于模擬動畫表現出較為興奮和好奇的狀態，更愿意與教師進行問題探討。模擬動畫有利于提高學生理解生物學抽象問題，把枯燥、抽象的理論內容變得形象生動。

五、模擬動畫應用及注意事項

模擬動畫應用于教學中，應注意以下問題：

1.教學過程中不宜過度使用模擬動畫教學，學生若過于關注動畫，會影響理論知識學習。一堂課中教師應適當應用模擬動畫輔助教學。如果撇開課堂教學教師的主導作用，一味地去追求模擬動畫的奢華和大容量，結果分散學生的注意力甚至搞得學生在課堂上顧此失彼，反而降低課堂效率。

2.應用模擬動畫應精心準備好教學內容，有目的地引導學生觀看模擬動畫。例如：動物細胞工程一課中，首先可以利用小羊多利克隆過程的模擬動畫作為課前導入，既起到吸引學生注意力、激發學生學習興趣的效果，又可以直接引入動物細胞工程相關概念。在整節動物細胞工程抽象知識（如細胞貼壁，接觸抑制，單克隆抗體等）講解后，通過完整動物細胞工程的模擬動畫來從頭至尾回顧整節課抽象問題，既總結課程內容，又可以通過動畫輔助學生加深對抽象問題的理解。

3.學生觀看動畫期間，教師應與學生有互動，課堂教學并不僅僅是信息的傳遞和教授，更重要的是為了提高學生的各種技能。在觀看動畫之前給學生留一些思考性的問題，讓學生在動畫中尋找答案，亦可以在觀看期間提出一些問題，在觀看結束后，教師對學生進行提問。既給學生一種暗示，即動畫內容很重要，需要你們認真觀看，并尋找答案，集中學生注意力，也讓學生感受到挑戰性，激發學習興趣。通過模擬動畫提高學生對于抽象問題的理解能力，在眾多知識中篩選重要信息，提高抽象思維能力，一舉多得，事半功倍。

模擬動畫輔助教學應用于生物教學實際中時獲得大部分學生的喜愛和認可，根本原因是適應時代需求，符合當代學生學習興趣，在生物學科中，部分知識難以理解，抽象性大，因此與模擬動畫教學相結合，更容易引導學生學習和思考，將抽象內容形象化、具體化，學生的學習積極性明顯提高，變被動學習為主動學習，有助于提高學生的生物科學素養。如今越來越多的學科都在應用模擬動畫教學，在實踐中不斷完善模擬動畫教學方法，在未來發展中，教師應該掌握模擬動畫的發展趨勢，將其與教學實際緊密結合，培養學生抽象思維，讓學生真正學會生物知識乃至各個學科知識，讓模擬動畫在教學應用中發揮更大作用。

編輯/王? ? 波