信息技術(shù)與高中生物教學(xué)深度融合策略探究

2018年，教育部頒布《教育信息化2.0行動計劃》，明確指出要“積極推進新技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合”。在高中生物教學(xué)中有效融合、運用信息技術(shù)則正是此計劃的具體體現(xiàn)。但是，目前信息技術(shù)發(fā)展迅猛，技術(shù)手段不斷升級，新型軟件、工具層出不窮，如何根據(jù)教學(xué)需要與學(xué)生發(fā)展需要科學(xué)合理地運用信息技術(shù)，真正為高中生物教學(xué)賦予能量，實現(xiàn)信息技術(shù)與教學(xué)的深度融合、推動教學(xué)的轉(zhuǎn)型與升級，仍然是廣大高中生物教師需要深思的課題。

一、信息技術(shù)與高中生物教學(xué)融合意義

（一）打造智能化教學(xué)環(huán)境，實現(xiàn)智慧教學(xué)

信息技術(shù)拓展了傳統(tǒng)意義上的生物教學(xué)環(huán)境，提升了教學(xué)水平，實現(xiàn)了智慧教學(xué)。具體來講，教師可以將多媒體互動屏、無線擴音系統(tǒng)、智慧黑板、智慧錄播系統(tǒng)、智能控制終端等先進設(shè)備融入高中生物教學(xué)，讓它們服務(wù)于教、學(xué)、評、管，使師生在人機協(xié)同基礎(chǔ)上互動交流，打破時間與空間限制，并智能采集學(xué)生的學(xué)習(xí)痕跡，基于自動化分析形成客觀數(shù)據(jù)，反饋學(xué)生需求，支持教師提供精準化、個性化教學(xué)服務(wù)，從而打造智能化、數(shù)字化、個性化的教學(xué)服務(wù)體系。

（二）突出學(xué)生課堂主體性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

在生物教學(xué)過程中，教師可以借助信息技術(shù)突出學(xué)生主體地位，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。一方面，將信息技術(shù)融入教學(xué)中時，教師可應(yīng)用軟件的互動性，如錄播系統(tǒng)與遠程互動系統(tǒng)，與其他院校的老師、學(xué)生、生物學(xué)領(lǐng)域?qū)＜业冉⒙?lián)系，使學(xué)生與教學(xué)資源直接交互，有效增強學(xué)生的視聽感受，增強學(xué)生的參與感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[。另一方面，在信息技術(shù)的支持下，教師可以創(chuàng)設(shè)逼真的學(xué)習(xí)情境，如應(yīng)用AR、VR技術(shù)可以還原細胞在生命體中的活動情況，從而提升教學(xué)的趣味性和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，最終提高課堂教學(xué)效率。

（三）提供定制化教學(xué)服務(wù)，提高教學(xué)質(zhì)量

信息技術(shù)手段多樣，可以準確識別學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，方便教師根據(jù)學(xué)生的具體學(xué)情定制教學(xué)方案，實現(xiàn)教學(xué)資源的精準匹配和高質(zhì)量教學(xué)。例如，智慧教育平臺可全面記錄學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中留下的“痕跡”，供教師動態(tài)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并可對多模態(tài)數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)分析，使教師能有效選擇輔助工具為學(xué)生提供針對性的學(xué)習(xí)資源，從而做到因材施教、因?qū)W定教，完成高質(zhì)量教學(xué)。

二、信息技術(shù)與高中生物教學(xué)深度融合原則（一）發(fā)展性原則

高中生物教學(xué)以發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)為主要目標，而推動信息技術(shù)與高中生物教學(xué)融合的根本目標也是促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。在具體教學(xué)實踐過程中，教師不能簡單地將“深度融合”理解為使信息技術(shù)手段越來越豐富、設(shè)備應(yīng)用越來越靈活，而是以發(fā)展性原則為基本，思考如何發(fā)揮每種新技術(shù)、新工具、新設(shè)備的優(yōu)勢，打造新穎、高效、智能的課堂，激發(fā)學(xué)生的主動性、創(chuàng)造性和積極性，使學(xué)生對生物感興趣，對學(xué)習(xí)中掌握的生物理論有認同感，積極參與理論學(xué)習(xí)和實踐活動，獲得核心素養(yǎng)的發(fā)展[2]。

（二）適切性原則

信息技術(shù)形式豐富、手段多樣，但其中也存在不適合高中生物教學(xué)的技術(shù)手段。因此，教師要遵循適切性原則，正確、準確、合理地應(yīng)用信息化設(shè)備與工具，并選擇合適的信息與時間，恰當(dāng)?shù)匕l(fā)揮作用。具體來講，在融合信息技術(shù)的過程中，教師應(yīng)保障其與教材內(nèi)容的適切性。為此，教師需要深入研究教材，圍繞教材內(nèi)容做出選擇，利用信息技術(shù)突出教材內(nèi)容重點，使信息技術(shù)的運用有明確指向性與實際意義；其次，要與學(xué)生的信息技術(shù)能力適切。

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生需要操作信息化軟件、工具，因此，教師應(yīng)選擇與學(xué)生信息技術(shù)能力相符的信息化軟件或工具，保證學(xué)生能夠無障礙操作；最后，要與學(xué)科應(yīng)用適切。高中生物強調(diào)利用生物學(xué)觀點探究與解決現(xiàn)實生活問題，要保證教學(xué)中運用信息技術(shù)引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)回歸生活。

（三）整體性原則

整體性原則是指信息技術(shù)在與高中生物教學(xué)融合過程中，并非簡單地作為一種新型工具或手段存在，而是需要在發(fā)揮其工具性的同時，將其作為高中生物教學(xué)的一部分來理解，使信息技術(shù)成為促進教學(xué)改革、升級課堂的核心力量，利用信息技術(shù)完成生物課程的開發(fā)、再造、生成；作為學(xué)生必備的一種素養(yǎng)來理解，通過學(xué)生參與生物學(xué)習(xí)過程，培養(yǎng)學(xué)生獲取、整理、運用的知識的能力。

三、信息技術(shù)與高中生物教學(xué)深度融合策略

（一）將信息化演示工具與知識演示環(huán)節(jié)深度融合

高中生物知識具有細微、抽象、動態(tài)等特征，如分離定律在生物遺傳中如何體現(xiàn)的，是一個“看不見”且“摸不著”的過程，教學(xué)過程中若以抽象的語言描述，不易于學(xué)生理解，也會使學(xué)生的邏輯混亂。而教師借助信息化演示工具，結(jié)合直觀的圖形、動畫、圖片等資源，能夠幫助學(xué)生準確理解。目前，希沃白板5是教學(xué)中常用的信息化演示工具，其可以演示多種類型的資源。在遇到理解難度較高的學(xué)習(xí)內(nèi)容時，教師可以通過其演示知識，幫助學(xué)生梳理生物變化、運動過程，深化學(xué)生對知識的理解和掌握。

以人教版高中生物學(xué)必修1“主動運輸與胞吞、胞吐”部分的“主動運輸”知識教學(xué)為例，為了讓學(xué)生牢牢掌握主動運輸過程，形象且深刻地記憶主動運輸?shù)奶攸c，教師可以利用希沃白板5演示主動運輸過程的動畫，動畫中將主動運輸比喻為一個人從山下向山上踢球，需要使足力氣，幫助學(xué)生記住主動運輸需要能量，而且是一個“從低到高”的過程，所以為逆向過程。再結(jié)合Na⁺ 人 K⁺ 1 Ca²⁺ 等離子的主動運輸過程演示，幫助學(xué)生理解什么是逆濃度梯度。在演示中，希沃白板呈現(xiàn)出三維立體畫面，學(xué)生可以觀察到，在細胞中， Na⁺ 、 K⁺ 、Ca²⁺ 等離子先與膜上載體細胞的特定部位結(jié)合，比較離子與具體結(jié)合位置，可以發(fā)現(xiàn)結(jié)合部位由離子的類型、性質(zhì)所決定，并發(fā)現(xiàn)每種載體蛋白通常只適合一種離子。最后，動畫顯示，載體蛋白裝有一個小開關(guān)，離子與其結(jié)合后，開口部分打開，在能量的推動下使離子從細胞膜的一側(cè)進入，另一側(cè)釋放，完成轉(zhuǎn)運[3]。通過演示，學(xué)生能夠快速理解主動運輸?shù)倪^程，并在觀看動畫的過程中確定此過程的特點是：從低濃度轉(zhuǎn)運至高濃度、需要載體、消耗能量。

綜上，希沃白板5可為高中生物教學(xué)中生動、直觀演示知識提供合適的載體，能夠幫助教師把生物動態(tài)變化客觀地呈現(xiàn)出來。這種方式既能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也方便學(xué)生理解，從而產(chǎn)生事半功倍的效果。

（二）將智慧化教學(xué)平臺與課堂互動環(huán)節(jié)深度融合

師生與生生之間的互動是提高高中生物教學(xué)效果的重要手段，但刻意制造互動機會的方式給予學(xué)生的選擇性較少，也讓學(xué)生處于被動狀態(tài)。智慧化教學(xué)平臺可以結(jié)合教學(xué)流程、學(xué)習(xí)情況，為學(xué)生提供不同的互動方式，也可以使學(xué)生在感知具體學(xué)習(xí)場景的過程中自然產(chǎn)生互動需求。教師可以選擇合適的智慧化教學(xué)平臺，發(fā)揮其互動功能，使學(xué)生能夠根據(jù)真實的學(xué)習(xí)需要選擇互動形式，從而有效加強生生、師生之間的互動和交流。

以人教版高中生物學(xué)選擇性必修1“免疫調(diào)節(jié)”部分的“過敏反應(yīng)”知識教學(xué)為例，為了引導(dǎo)學(xué)生認知與理解過敏反應(yīng)的發(fā)生機制，教師可應(yīng)用UMU互動學(xué)習(xí)平臺，引導(dǎo)學(xué)生積極互動。在教學(xué)期間，教師可以向?qū)W生端發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，即“過敏反應(yīng)的發(fā)生機制”，明確學(xué)生需要完成以下學(xué)習(xí)內(nèi)容：1.以語言描述過敏反應(yīng)的發(fā)生機制；2.繪制過敏反應(yīng)模型；3.總結(jié)過敏反應(yīng)的特點及其預(yù)防、治療方法。

學(xué)生點擊每項學(xué)習(xí)任務(wù)后，系統(tǒng)會自動給出“師生討論”“合作學(xué)習(xí)”“跨區(qū)域研討”等三種互動形式。學(xué)生如果點擊“師生討論”，則代表向教師端發(fā)起討論請求；點擊“合作學(xué)習(xí)”則向其他學(xué)生發(fā)出合作請求，組成合作學(xué)習(xí)小組，建立單獨的“學(xué)習(xí)群”，通過相互幫助共同完成學(xué)習(xí)內(nèi)容；“跨區(qū)域研討”則可以與其他地區(qū)相同學(xué)段的學(xué)生或其他學(xué)校的高中生物教師展開研討。學(xué)生可以按照自身的學(xué)習(xí)情況選擇互動方式，無互動需求則可以忽視以上方式。互動過程中雙方保持同屏，可以啟動互動白板寫下文字結(jié)論、繪制過敏反應(yīng)模型。完成學(xué)習(xí)任務(wù)后，教師可以啟動學(xué)生響應(yīng)系統(tǒng)，組織學(xué)生匯報學(xué)習(xí)成果，并允許其他學(xué)生參與，以便及時

糾正錯誤。

探究內(nèi)容，拓寬學(xué)生眼界，提升實驗教學(xué)效果。

（三）將數(shù)字化技術(shù)手段與實驗教學(xué)環(huán)節(jié)深度融合 （四）鼓勵移動式學(xué)習(xí)，強化課后知識鞏固

高中生物主張通過實驗引導(dǎo)學(xué)生探索知識。實驗強調(diào)動手操作，但高中生物實驗抽象化、微觀化、時間跨度大，經(jīng)常出現(xiàn)實驗材料難獲取、獲取不全面與連續(xù)性差等情況。而信息技術(shù)在實際運用過程中早已將技術(shù)手段具體化，其中，數(shù)字化技術(shù)可以實現(xiàn)信息資源的電子化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，有助于解決高中生物實驗教學(xué)的困境。教師可以通過數(shù)字化技術(shù)手段，為學(xué)生提供虛擬的實驗器材、藥品，由學(xué)生自主嘗試實驗，在三維立體場景下還原實驗過程，完成信息技術(shù)與實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的深度融合。

例如，在人教版高中生物必修2“染色體變異”部分的“低溫誘導(dǎo)植物細胞染色體數(shù)目的變化”實驗教學(xué)中，教師可以采用VR技術(shù)，組織學(xué)生到VR實驗室自行完成實驗。在實驗過程中，學(xué)生首先確定實驗步驟，并在材料庫中挑選實驗資源。在誘導(dǎo)培養(yǎng)環(huán)節(jié)，可供學(xué)生選擇的實驗材料有洋蔥、大蔥、蒜、蠶豆等植物，學(xué)生選擇后提供培養(yǎng)容器廣口瓶，需要學(xué)生將水倒入容器中，隨后插入植物。植物底部與瓶內(nèi)水的接觸深度可以自行調(diào)節(jié)；繼而營造低溫誘導(dǎo)環(huán)境，剪下植物根系，放置于冰箱培養(yǎng)，剪下長度、冰箱溫度、培養(yǎng)時長可由學(xué)生自行調(diào)節(jié)[5]。

將培養(yǎng)完成的根系進行處理，學(xué)生可以自行挑選處理溶液，按照先卡諾氏液浸泡、后酒精沖洗的流程固定細胞形態(tài)，最后經(jīng)顯微鏡觀察得出結(jié)論。實驗結(jié)束后，學(xué)生可以重新回到可挑選環(huán)節(jié)，選擇其他類型的實驗資源繼續(xù)實驗。如最初的實驗選擇洋蔥，重新實驗選擇蠶豆；最初實驗選擇卡諾氏液與酒精，重新實驗選擇改良苯酚品紅溶液。由此獲得不同的實驗結(jié)論。

將VR技術(shù)手段融入高中生物實驗教學(xué)，可以使實驗突破時間限制，不受條件束縛；也能讓學(xué)生身臨其境地感受實驗過程，并進行多樣化的嘗試，從而豐富實驗

鞏固知識通常在高中生物新知教學(xué)結(jié)束后進行。在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生的需求更加多樣化、個性化，學(xué)習(xí)中遺留的問題各異，需要不同的資源、不同的工具解決。教師應(yīng)鼓勵學(xué)生采用移動式學(xué)習(xí)，并根據(jù)學(xué)生的實際情況為其提供個性化服務(wù)或定制化學(xué)習(xí)資源，提升教學(xué)的靈活性與針對性。教師可以將手機、平板電腦等設(shè)備引入高中生物課堂，結(jié)合教學(xué)中掌握的學(xué)情數(shù)據(jù)，以及學(xué)生提出的學(xué)習(xí)需求，在相關(guān)平臺或電子書包上發(fā)布資源，并為學(xué)生提供自主查詢資料、溝通交流的空間，以加強學(xué)生在課后對知識的鞏固學(xué)習(xí)。

例如，在人教版高中生物學(xué)選擇性必修3“蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用”知識教學(xué)中，個別學(xué)生在蛋白質(zhì)工程的具體應(yīng)用上存疑，與基因工程知識點混淆。為解決上述問題，需要利用合適的學(xué)習(xí)資源引導(dǎo)學(xué)生從微觀層面了解蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用，與基因工程加以區(qū)分，從而有效鞏固該部分新知。為此，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)中存在的問題記錄下來，先通過手機或平板電腦自行解決一部分問題，將宏觀的問題細化，明確知識理解上的癥結(jié)。根據(jù)學(xué)生反饋，明確癥結(jié)為知識點混淆，教師則可以整理手中的資源，在手機或平板電腦上通過電子書包傳輸某多肽鏈的一段氨基酸序列，引導(dǎo)學(xué)生分析蛋白質(zhì)工程基本思路的應(yīng)用，并讓其與基因工程做對比，比較出兩者應(yīng)用環(huán)節(jié)中對象、起點、過程、目標、結(jié)果上的差異，從而幫助學(xué)生鞏固并深化所學(xué)知識。

四、結(jié)束語

信息技術(shù)是助力教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智慧化升級的重要引擎。高中生物教師應(yīng)持續(xù)將信息技術(shù)與教學(xué)相融合，創(chuàng)新教學(xué)方法，滿足教學(xué)的多場景、個性化需求，重塑高中生物教學(xué)形態(tài)，提升整體的教學(xué)質(zhì)量。

作者單位：張建民白銀市第八中學(xué)

參考文獻

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[3]曾槐.高中生物教學(xué)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合研究[J].中國新通信，2023，25（13）：227-229.

[4]李倩，楊翠萍.淺談信息技術(shù)與高中生物教學(xué)的融合[J].中小學(xué)電教，2022，（09）：25-27.

[5]鄭靜.信息技術(shù)與高中生物教學(xué)深度融合實踐探索[J].中學(xué)課程資源，2021，17（04）：45-46.