數(shù)字化生命:信息技術(shù)助力下的高中生物學(xué)探索之旅

張曉彤

當(dāng)前的數(shù)字時代，信息技術(shù)正在逐步成為高中生物學(xué)教學(xué)不可或缺的一環(huán)。隨著數(shù)字工具和互聯(lián)網(wǎng)資源的日益普及，生物學(xué)的教學(xué)與學(xué)習(xí)方式正經(jīng)歷著一場革命性的變革。這一變革超越了簡單的技術(shù)融合，它代表著教學(xué)方式的徹底革新，使生物學(xué)的學(xué)習(xí)過程更加生動、互動而富有吸引力。數(shù)字化手段為生物學(xué)教育帶來了豐富而多元的教學(xué)資源。

一、信息技術(shù)助力高中生物學(xué)教學(xué)的重要性

在當(dāng)前教育領(lǐng)域，信息技術(shù)對高中生物教學(xué)的重要性日益凸顯。這種重要性體現(xiàn)在多個方面，首先是對教學(xué)內(nèi)容的豐富和深化。信息技術(shù)通過提供大量的在線資源、實時數(shù)據(jù)和互動平臺，使得生物學(xué)教學(xué)不再局限于傳統(tǒng)的課本和教室。學(xué)生可以通過互聯(lián)網(wǎng)接觸到最新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)、研究論文以及全球各地的生物學(xué)案例，這些資源極大地豐富了他們的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并幫助他們建立起更全面和深入的生物學(xué)知識體系。信息技術(shù)還在提高教學(xué)效率和便利性上發(fā)揮了重要作用。線上教學(xué)平臺和教育應(yīng)用程序使得學(xué)生可以隨時隨地進行學(xué)習(xí)，不受時間和地點的限制。這種靈活性特別適合當(dāng)今快節(jié)奏和多樣化的學(xué)習(xí)需求，使學(xué)生可以根據(jù)自己的進度和興趣進行個性化學(xué)習(xí)。信息技術(shù)在促進教師專業(yè)發(fā)展方面也發(fā)揮著重要作用，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺分享教學(xué)經(jīng)驗、獲取教學(xué)資源和參與專業(yè)培訓(xùn)，這些都有助于提高他們的教學(xué)水平和專業(yè)技能。同時，教師可以利用技術(shù)工具進行課堂管理和學(xué)生評估，使教學(xué)工作更加準(zhǔn)確和高效。

信息技術(shù)在高中生物學(xué)教學(xué)中扮演著不可或缺的角色，它不僅提高了教學(xué)內(nèi)容的豐富性和實踐性，還增強了教學(xué)的互動性和效率，同時也為教師的專業(yè)發(fā)展提供了便利。在這個數(shù)字化時代，教師有效利用信息技術(shù)已經(jīng)成為提升生物學(xué)教育質(zhì)量的關(guān)鍵。

二、高中生物學(xué)教學(xué)融入信息技術(shù)的重要途徑

（一）微課程應(yīng)用于高中生物學(xué)教學(xué)

在高中生物學(xué)課堂中，微課程的應(yīng)用為“細胞的多樣性和統(tǒng)一性”這節(jié)課帶來了全新的學(xué)習(xí)體驗。微課程的獨特之處在于其高度集中的內(nèi)容和靈活的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生能夠在短時間內(nèi)吸收和理解復(fù)雜的生物學(xué)概念。在生物學(xué)課上，學(xué)生通過微課視頻學(xué)習(xí)了原核和真核細胞的基本結(jié)構(gòu)，然后在課堂上進行了更深入的討論和實驗操作。

在課堂開始，師導(dǎo)入：大家好，今天我們通過微課了解了細胞的多樣性和統(tǒng)一性。××同學(xué)，你能用自己的話簡單描述一下微課里提到的原核細胞和真核細胞的區(qū)別嗎？

生：原核細胞的DNA是散在細胞內(nèi)的，沒有包裹在細胞核里，像我們在微課的動畫中看到的那樣。而真核細胞的DNA則被細胞核膜所包裹。

師：很好。微課的動畫讓這個概念變得更加直觀。現(xiàn)在，讓我們來通過顯微鏡做實驗。我希望大家能夠運用微課中學(xué)到的知識，觀察并比較不同細胞的結(jié)構(gòu)。

在實驗環(huán)節(jié)，學(xué)生輪流觀察顯微鏡下植物細胞和動物細胞的標(biāo)本。

師：××同學(xué)，你能描述一下你觀察到的植物細胞和動物細胞有什么不同嗎？

生：在微課里我們學(xué)到，植物細胞有細胞壁和葉綠體，而動物細胞沒有。實際上通過顯微鏡觀察后，我發(fā)現(xiàn)確實如此。

師：非常棒。你能聯(lián)系微課內(nèi)容談?wù)劶毎亩鄻有院徒y(tǒng)一性嗎？

生：雖然細胞在形態(tài)和功能上有差異，但他們都有細胞膜、細胞質(zhì)和遺傳物質(zhì)。這就是細胞的統(tǒng)一性。

師：非常好。通過微課和實驗，我們更深入地理解了這一概念。微課程讓復(fù)雜的生物學(xué)知識變得更容易理解和記憶。

課堂結(jié)束時，教師總結(jié)：“今天的課程展示了微課程在生物學(xué)教學(xué)中的強大作用。這種結(jié)合視頻學(xué)習(xí)和實踐操作的方法，有效提高了學(xué)習(xí)的趣味性和效率。”通過這樣的教學(xué)策略，高中生物課堂變得更加生動和高效，同時激發(fā)了學(xué)生對生物學(xué)深入學(xué)習(xí)的興趣。最后用思維導(dǎo)圖總結(jié)本節(jié)課的教學(xué)重點。（見圖1）

（二）情境教學(xué)在生物學(xué)課堂的實踐

教師在高中生物學(xué)教學(xué)中融入信息技術(shù)進行情景教學(xué)，尤其是在探討“細胞的多樣性和統(tǒng)一性”這一主題時，可以通過多媒體演示、互動軟件和在線模擬實驗來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理解能力。這種教學(xué)方法使復(fù)雜的生物學(xué)概念通過視覺和互動元素變得更加生動和易于理解。

在這種教學(xué)模式下，教師可以使用信息技術(shù)輔助講授光合作用的過程。

師：今天我們會用這個互動軟件來探索光合作用。××同學(xué)，你能從軟件中找出葉綠體，并描述它的功能嗎？

生：在這個互動界面中，葉綠體是負責(zé)光合作用的細胞器官，它們看起來像綠色的小豆子。

師：非常好。現(xiàn)在我們來看看光合作用的兩個主要階段。××同學(xué)，你能用軟件輔助來解釋光反應(yīng)和暗反應(yīng)嗎？

生：當(dāng)然，老師。軟件顯示，光反應(yīng)在葉綠體的類囊體膜上發(fā)生，需要陽光并產(chǎn)生能量和氧氣。暗反應(yīng)則在葉綠體的基質(zhì)中進行，它不需要光照，但會利用光反應(yīng)產(chǎn)生的能量來合成糖。

師：很好。接下來，我們用這個在線模擬實驗來觀察不同光照強度對光合作用的影響。××同學(xué)，你能調(diào)整一下光照強度，并告訴我們看到了什么嗎？

生：當(dāng)我增加光照強度時，軟件顯示光合作用速率也隨之增加。這表明光照是影響光合作用的關(guān)鍵因素之一。

師：非常好。通過今天的互動軟件和在線模擬，我們不僅學(xué)到了光合作用的理論知識，還體驗了它的運作過程。信息技術(shù)的應(yīng)用使我們能夠更加深入和直觀地理解這一復(fù)雜的過程。

教師運用信息技術(shù)在生物學(xué)教學(xué)中創(chuàng)建了一個富有互動性和參與感的學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生不僅通過視覺化的方式學(xué)習(xí)了理論知識，還通過模擬實驗加深了對科學(xué)現(xiàn)象的理解。這種教學(xué)模式有效地提升了學(xué)生的興趣和參與度，同時也提高了他們的科學(xué)探究能力。

（三）拓展學(xué)習(xí)資源，豐富生物學(xué)教育

在高中生物學(xué)教育中，教師使用信息技術(shù)拓展學(xué)習(xí)資源對于深入理解復(fù)雜的生物學(xué)概念至關(guān)重要。特別是在探討“DNA的結(jié)構(gòu)”這一內(nèi)容時，通過多媒體資源、在線數(shù)據(jù)庫和互動學(xué)習(xí)工具，學(xué)生能夠更加直觀地理解DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建過程。

教師為了使學(xué)生更好地理解DNA的結(jié)構(gòu)特點和雙螺旋模型的構(gòu)建歷程，運用了一系列信息技術(shù)工具和資源。

師：今天我們將利用這些互動教育軟件來探索DNA分子的結(jié)構(gòu)。××同學(xué)，你能從這個數(shù)字模型中識別出DNA分子的主要結(jié)構(gòu)特點嗎？

生：在這個模型中，我可以看到DNA是由兩條互相纏繞的長鏈組成的，它們形成了一個雙螺旋結(jié)構(gòu)。而且每條鏈由磷酸和糖組成的骨架，以及連接這兩條鏈的堿基對。

師：很好。接下來，我們將使用這個軟件來制作一個DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。××同學(xué)，你能嘗試操作這個軟件，模擬DNA雙螺旋的形成過程嗎？

生：是的，老師。我在這個軟件中選擇了不同的堿基，然后看到它們?nèi)绾闻鋵Σ⑿纬闪诉@個雙螺旋結(jié)構(gòu)。

師：非常好。現(xiàn)在，讓我們一起討論DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程。××同學(xué)，你能根據(jù)我們之前看的視頻來談?wù)剢幔?/p>

生：當(dāng)然，老師。我記得視頻中說，沃森和克里克是首次提出DNA雙螺旋模型的科學(xué)家。他們使用了X射線晶體學(xué)的數(shù)據(jù)來確定DNA的這種獨特結(jié)構(gòu)。

師：很好。通過今天的數(shù)字模擬和視頻學(xué)習(xí)，我們不僅學(xué)習(xí)了DNA的結(jié)構(gòu)特點，還了解了科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)這個結(jié)構(gòu)的。信息技術(shù)的應(yīng)用讓我們能夠更深入地理解DNA結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和美妙性。

課程結(jié)束時，教師總結(jié)：“利用信息技術(shù)拓展的學(xué)習(xí)資源為我們提供了一種全新的學(xué)習(xí)DNA結(jié)構(gòu)的方式。它不僅使復(fù)雜的科學(xué)概念變得更加直觀和易于理解，而且還激發(fā)了大家對生物學(xué)深入學(xué)習(xí)的興趣。”通過這種方法，學(xué)生不僅在視覺上理解了DNA的結(jié)構(gòu)，還通過互動學(xué)習(xí)工具加深了對DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的理解。這種理論和實踐結(jié)合的教學(xué)方法有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和參與度。

（四）線上課堂提升生物學(xué)互動性

在高一生物學(xué)的線上課堂中，探討“基因突變和基因重組”這一內(nèi)容時，信息技術(shù)的運用顯得尤為重要。通過在線平臺，教師可以構(gòu)建互動豐富的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生在遠程學(xué)習(xí)的情況下也能積極參與到課堂討論中。

教師利用線上課堂的工具，帶領(lǐng)學(xué)生深入理解基因突變和基因重組的概念、原因和意義。

師：今天我們的線上課堂將聚焦于基因突變和基因重組。首先，××同學(xué)，你能告訴我們基因突變的一些特點和原因嗎？

生：基因突變是指DNA序列發(fā)生變化，它可能由多種因素引起，如環(huán)境因素、輻射或化學(xué)物質(zhì)的影響。

師：非常好。現(xiàn)在，讓我們通過鐮刀型細胞貧血癥的實例來理解基因突變。××同學(xué)，你能從這個角度解釋一下基因突變的根本原因嗎？

生：在鐮刀型細胞貧血癥中，基因突變導(dǎo)致血紅蛋白的氨基酸序列發(fā)生變化，這是因為DNA分子中的某個堿基對發(fā)生了突變。

師：很好。那么基因重組有什么意義呢？××同學(xué)，請談?wù)勀愕睦斫狻?/p>

生：基因重組是自然界和實驗室中發(fā)生的一種現(xiàn)象，它可以導(dǎo)致生物多樣性的增加，對進化和遺傳研究都很重要。

師：很好。現(xiàn)在，我們討論一下細胞癌變。××，你能談?wù)劶毎┳兊脑蚝皖A(yù)防方法嗎？

生：細胞癌變可能由基因突變導(dǎo)致，例如某些基因的失活或激活。預(yù)防方法包括避免暴露于輻射和有害化學(xué)物質(zhì)，以及保持健康的生活方式。

師：非常好。通過今天的線上課堂，我們不僅學(xué)習(xí)了基因突變和基因重組的概念和意義，還討論了它們在生物學(xué)和社會中的影響。信息技術(shù)的使用給我們提供了討論和互動的機會。

課程結(jié)束時，教師總結(jié)：“利用線上課堂和信息技術(shù)，我們能夠更有效地進行生物學(xué)教學(xué)。這種教學(xué)模式不僅提升了課堂的互動性，還激發(fā)了學(xué)生對科學(xué)探究的興趣。”通過這種方式，學(xué)生在理解復(fù)雜科學(xué)概念的同時，也能夠形成正確的價值觀和社會責(zé)任感。

隨著信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的深入應(yīng)用，我們見證了生物學(xué)教學(xué)方式的重大轉(zhuǎn)變。從微課程的靈活運用、情境教學(xué)的互動體驗，到線上課堂的廣泛參與和拓展學(xué)習(xí)資源的無限可能，這些創(chuàng)新的教學(xué)策略不僅極大地豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，還拓寬了教師的教學(xué)視野。

展望未來，我們有理由相信，隨著技術(shù)的不斷進步和教育理念的更新，生物學(xué)教育將進入一個更加開放、互動和多元的新時代。學(xué)生將有機會通過更加多樣化的途徑探索生命科學(xué)的奧秘，從而更深入地理解復(fù)雜的生物學(xué)概念。同時，這種多樣化的教學(xué)方式也將激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和批判性思維，把他們培養(yǎng)成具有科學(xué)素養(yǎng)和社會責(zé)任感的公民。

（作者單位：呼和浩特第十四中學(xué)）

編輯：曾彥慧