智能3D仿真工具在初中生物教學中實踐應用案例

薛爽

一、智能3D仿真工具在初中生物教學中的應用價值

（一）利用智能3D仿真工具提高教學直觀性

利用智能3D仿真工具，有助于建立直觀教學，學生通過觀察生物體原型而在腦海中想象與還原抽象的知識，提高教學直觀性。

（二）利用智能3D仿真工具發展學科核心素養

從認知心理學角度出發，借助智能3D仿真工具構建模型，揭示生物學的本質，體現特征與本質，讓學生既能抓住表象，也能深入理論、概念、規律與原理。

（三）利用智能3D仿真工具激發思維創新性

在全新的生物課堂上，積極應用智能3D仿真工具，喚醒學生主觀能動性，他們認真地觀察三維模型，甚至還可以親自動手制作，這一過程中不斷深化知識運用，并能自主發現問題、探究問題與解決問題。

（四）利用智能3D仿真工具提高學習有效性

在初中生物教學活動中運用智能3D仿真工具，由此活躍課堂氛圍，促進師生之間、生生之間的互動交流。

二、智能3D仿真工具在初中生物教學中的實踐應用案例

為了更好地體現智能3D仿真工具的應用價值，筆者在教學設計時精心準備、尊重學情，有序推進課堂教學活動。本文結合初中生物教學目標，對“蘇科版生物教材八年級上冊第15章第1節《人體內物質的運輸》——心臟”一課進行教學實例分析。

（一）聽音辯心——導入新課

通過播放強有力心臟跳動的聲音，學生聽音辯聲，迅速指向特定的教學目標——心臟。自然發問“那么心臟都有哪些結構與功能？”，引發了學生探究心臟奧妙的好奇心。

設計意圖：通過播放具有韻律心臟跳動聲音，有效地集中學生的注意力，激發學生探究心臟奧妙的好奇心和內驅力。

（二）主動探究，獲取新知

明心見性——認識位置與功能

1.心臟的位置

學生活動1：利用聽診器感受心跳、心率及心臟的位置。初步感知不同體質（班級體育隊的同學與其他同學）的人在安靜狀態下的心率，并與上節課測量脈搏次數進行比較。

教師出示"人體體腔解剖圖”和心臟透視圖，使學生對“心臟在人體中的位置”具有一定的感性認識，自主構建“心臟在人體中的準確位置”，有效地強化了學生對心臟位置的認識。

2.心臟的功能

引導學生觀察心臟的結構組成，復習回憶肌肉組織的功能，推測心臟的功能：心肌收縮和舒張，像泵一樣，將血液輸送至身體各個部位。從而溫故知新，通過分析心臟的結構與功能之間的關系，進一步明白結構與功能相適應的辯證關系。

設計意圖：通過學生活動初步感知心臟的位置與功能，為學生對心臟的認識由感性向理性認知過渡做鋪墊。溫故知新，達到培養學生舊知向新知遷移的思維能力。

將心比心——認識外部結構

3.心臟的形態、大小和方位的區分

引導學生自主觀察心臟實物標本：描述心臟的形態，猜測人的心臟大小，學會區分心臟的前后、上下和左右的方法。然后利用備課助手展示三維仿真心臟結構展示人體心臟的外部形態，強化學生的認識。

設計意圖：利用三維立體的直觀性，真實、形象、清晰的呈現心臟結構能使學生輕松、愉快地構建“心臟的形態、大小”知識。同時充分體現自主學習的教學理念。在操作過程中，學生能發現問題并積極想辦法解決問題，不同程度地享受到了成功的喜悅。

敞開心扉——認識內部結構

1.展示心臟解剖圖和模式圖，引導學生測量并比較心臟四個腔心肌壁的厚薄，再辯心臟的左右：心壁較厚的一側為左半部分，較薄的一側為右半部分。

2.結合課本7-8頁內容和備課助手三維立體模型，思考：

（1）觀察心臟，它是由幾個腔構成的？它們之間是否相通？

（2）各心房和心室分別與什么血管相連？仔細觀察，在心房和心室之間，心室和動脈之間有什么結構？

3.拖動標簽對應到心臟結構，鞏固心臟四個腔及與心臟各腔相連的血管的名稱。

教師引導學生利用備課助手動態三維立體模型通過放大、縮小、旋轉等方式分別觀察人體心臟的四個腔，使學生明確左心房與左心室相通，右心房與右心室相通，左右兩邊不相通。在此基礎上，引導學生繼續觀察，找出與心臟四腔相連的幾條大血管。同時教師邊講邊在黑板上畫出心臟簡易結構圖，表示出左心房連通肺靜脈，左心室連通主動脈，右心房連通上、下腔靜脈，右心室連通肺動脈。進一步利用三維仿真模型，使學生觀察到心室心房之間和心室動脈之間的瓣膜結構，認識瓣膜的作用。

這樣，由部分到整體，最后形成整體概念，突出重點，使學生掌握人體心臟的結構。

幫記口訣：左右房室四個腔，房室瓣膜橫中央，房上室下血順流，左右隔絕屬正常，心房連靜室連動，左室最厚連主動。

設計意圖：三維立體仿真動畫既能避免實物結構復雜，學生解剖困難;又能打破時間空間的限制，將傳統教學二維圖形轉化為立體結構，解決學生需要運用空間想象力重構心臟模型的問題，使學生獲得身臨其境的真實體驗。能夠更加清晰地觀察心臟各個結構，將抽象的數據變為立體真實體驗，從而實現沉浸式的學習過程，獲取心臟結構的知識。

心路歷程——認識血液流動方向

合作探究：心臟是如何工作的呢？在心臟內部，血液是如何流動的呢？

你能解釋心臟璧的薄厚為什么存在不同？

教師引導學生利用三維模擬視角追蹤，逐步觀察心臟的工作原理，了解血液在心臟的流動方向：靜脈→心房→心室→動脈。嘗試解釋心臟璧薄厚不同的原因。

設計意圖：取代靜態的圖片或視頻資料，動態可控逐步分解的演示心臟的工作原理，

循序漸進，通過視角追蹤演示血液的流向，不僅幫助學生突破難點，也為下節課血液循環的學習進行鋪墊，為學生的主動學習提供了豐富多彩、直觀形象的思維材料，提高學生的實踐探究能力。

堅強的心——促進心臟強健

分組討論：結合課堂活動測量分享同伴的心率，及教師所給表格分析：

生活中怎么做才能使心臟更加健康強健？

設計意圖：心臟作為人體重要的器官，通過本節課的學習，結合資料分析，讓學生意識到保護心臟的重要性，并能說出常見的促使心臟強健的保健方法，培養學生的創新人格。

（三）歸納小結，當堂檢測

結合板書設計，請學生自己歸納本節課的學習內容。完成當堂檢測。

基金項目：文章系寧夏教育科學“十四五”規劃“互聯網+教育”示范區建設專項課題“智能化學習工具輔助中學生物教學的實踐研究”階段性成果.課題編號：NXJKG21107