利用數字化技術優化高中生物教學

中圖分類號：G632 文獻標志碼：A 文章編號：1001-0769（2025）03-0084-03

科學技術的進步改變了人類的生活方式，數字化技術的發展也影響著教育方式。多媒體教學、網絡資源和在線學習平臺已經在高中教學中廣泛應用，不斷進步的數字化技術為教學提供了更加多樣化的教學工具，使教學內容更加生動有趣，滿足學生個性化的學習需求?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017年版2020年修訂）》中指出，“本課程高度關注學生學習過程中的實踐經歷，強調學生學習的過程是主動參與的過程”[1]。在高中生物教學中，教師需要思考如何整合有限資源，結合教學實踐，將科學思維、創新精神和科學探究能力的培養融入教學過程，合理運用數字化技術，結合多種教學方式，促進學生深度參與學習，培養學科核心素養，實現全面發展。

1利用數字化技術開展“真學”課堂

新課改強調以學生學習為教學主體，要求教師關注學生多樣化的學習需求。教師在深入鉆研課標和教材的基礎上，根據學情精心設計教學內容，因材施教、因需施教，從而創設一個真正符合學生需要、讓學生全身心投入的“真學\"課堂[2]。

在選擇性必修三《微生物的培養技術及應用》的教學中，教師在開展微生物培養教學實踐活動前，需了解學生是否掌握移液器的正確使用方法、培養基配制能力等技能。教師可借助數字化技術進行數據分析，評估學生在基礎知識掌握、實驗設備使用、實驗設計等方面的情況，以便開展針對性教學。若個別學生未掌握，可進行課前單獨輔導；若多數學生未掌握，應在課堂上安排專項學習和練習。

在課堂實踐中，教師可利用點陣筆實時追蹤學生的模型構建過程，直觀呈現其思維形成和進階過程，便于抓住關鍵點進行精準指導和提升。對于學生的實驗操作，教師可利用手機攝像并投屏到教室大屏上，通過放大操作細節，便于師生一起進行實驗操作的分析。對于課堂上使用的學案，教師可隨時手機拍照并投屏展示，有效督促學生。教師可通過數字化小程序發放選擇題類的檢測，學生提交后，教師可立即獲取相關數據，便于后續講解和針對性輔導。

生物顯微鏡實驗室也實現了數字化聯網。學生在使用顯微鏡觀察細胞時，目鏡下的圖像可實時顯示在設備自帶的平板上，便于同組學生共享。同時，教師可通過教師端電腦同步監控所有顯微鏡下的鏡像，指導實驗進程，糾正錯誤操作，也可將典型畫面投屏在教室大屏上進行展示和分析。這不僅方便教師落實“真學”課堂，還便于交流展示，提高了教學效率。

2通過數字化實驗落實定量檢測

生物學是一門以實驗為基礎的學科。引導學生積極參與科學實踐活動可加深對生物學概念的理解，培養創新精神。課程標準要求的實驗多以定性為主，如果實驗室配備數字化實驗設備，則可添加定量實驗，使實驗結果以數字化呈現。通過便利的實驗分析工具，實驗現象可以更加直觀，有助于學生理解和掌握實驗原理[3]。

以呼吸作用和光合作用實驗為例，中學實驗室的傳統方法是通過澄清石灰水變渾濁、溴麝香草酚藍變黃色、葉片上浮等現象定性判斷 C0₂ 和0₂ 的產生。現在采用 C0₂ 和 0₂ 傳感器，可實時監測密閉空間內因生物呼吸作用或光合作用導致的 C0₂ 和 0₂ 濃度動態變化。這些數字化結果能實時顯示在計算機屏幕上，并自動繪制成曲線圖。通過數據分析，學生從顏色變化的定性觀察提升到基于具體數據的定量分析，從而有助于他們利用直觀的實驗現象構建抽象的生命觀念。

教師在開展教材實驗時，如果能結合數字化技術，便可同時呈現實驗現象和定量測量數據，有效引導學生建立定性和定量相結合的科學實驗思維。在實驗中，教師可適時引入 C0₂ 和 0₂ 傳感器，幫助學生探索生理過程的本質。數字化技術在教學實驗中可發揮多種作用，教師應積極主動學習數字化新技術，利用其優勢推動教學內容重構與教學方式優化[3]。

3通過引入虛擬實驗落實實踐操作技能

目前，我國普通中等教育主要采用課堂教學模式，教學設備單一。在生物教學中，實驗占據重要地位。以人民教育出版社出版的選擇性必修三《生物技術與工程》為例，該教材內容以實驗為主，如單克隆抗體的制造、動物體細胞核移植、基因工程等。但這些實驗往往周期長、操作復雜、技術要求高，部分涉及危險試劑或成本高。在傳統教學模式下，學生難以理解和掌握其核心原理和操作流程，而這些實驗內容經常在各類考試中出現。因此，需探索并應用先進技術，以改進實驗教學模式。

學生通過平板、電腦或手機等設備，在課堂或課后可操作一些專業實驗軟件。這些軟件可模擬實驗現象，有助于增強學生在課堂上的自我探索與成功體驗。如果學生操作有誤，軟件將無法呈現正確結果，并會給出原因，引導學生調整并重新嘗試。尤其是對于學習困難的學生，這些軟件提供了課后反復練習實驗操作的機會，打破了實驗教學的課堂局限性。

目前，NOBOOK虛擬實驗平臺開發出了系列生物實驗。以“香蕉催熟的正確打開方式”實驗為例，該平臺可在幾分鐘內模擬實際需數周的催熟過程，還可以反復操作，具有操作便捷、趣味性強、成本低廉等優勢?！耙粋€動畫看懂紅細胞吸水和失水”實驗通過動畫同步呈現細胞形態變化與跨膜運輸過程，讓學生順利跨越宏觀辨識與微觀探析的鴻溝，構建了物質跨膜運輸的模型，提高了課堂教學效率，培養了學生的科學探究精神。

4借助數字化技術拓展學生創新思維

高中課堂教學任務緊，高考壓力大，難以給學生提供充分放飛思維和拓展的時間，導致學生積極性和主動性調動不足，創新思維能力的培養尤為艱難。基礎教育課程改革要求將國家課程地方化、校本化，校本課程可設置成綜合實踐活動。在校本課程中，教師更像藍圖規劃者，擔當“設計師”角色，選擇學生感興趣的問題形成研究課題，并根據活動策劃的初衷和主題思路，從不同視角引導學生生成探究活動的小課題。在教師主導下，盡可能發揮學生主體作用，給學生充足的時間和空間，讓他們獨立思考問題，探究解決方法。

在校本課程中，學生可研究生物電的種類、功能和用途等教材外的知識點，通過網絡查找資料，并設計實驗。如在實驗室進行蛙坐骨神經實驗，測量心電圖、肌電圖、腦電圖。若學校資源不足，可尋求醫院和研究所的支持。對于微觀世界的原電池電流產生機制，可與計算機專業人員合作，利用虛擬現實（virtualreality，VR）技術模擬其分子結構。學生通過佩戴VR眼鏡可沉浸式體驗陰、陽離子的定向運動。同時，通過制作水果電池和原電池，將宏觀現象的微觀原理具象化，加深學生對生物電知識的理解。

創新思維是以新穎獨創的方法解決問題的思維過程。教師應引導學生從本質出發，思考不同條件可能導致的不同結果或表達形式。這種方式不僅能鍛煉學生的發散思維，還有助于培養其創新能力。在校本課程關于生物電應用的教學中，鼓勵學生進行多向思考，例如：恐懼時腦電波是否發生變化？怎樣檢測和評價？這種檢測方法能否用于評定恐怖電影級別或測謊？記憶時腦電波是否發生變化？怎樣檢測和評定？能否通過儀器影響腦電波來增強記憶力？在教學過程中，教師需精心設計教學情境，通過問題鏈逐步推進，引導學生深度學習以構建知識體系、促進概念遷移并學以致用，引導學生從不同角度去思考問題，點燃思維火花，從而提升科學思維能力。

5結語

數字化賦能高中生物教學成效顯著。一方面，課堂從傳統的教師“板書 +PPT 講解”，發展為學生“平板 + 手機實拍”的全新數字課堂。學習活動更加多樣，富有趣味性，提高了學生參與度、問題解決能力和高階思維能力。教師要堅持以培養學生學科核心素養為目標，積極學習數字化教學新工具，為教學過程注入新能量，為學生全面發展提供支撐，從而推動高中生物教學邁向新高度[4]。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部．普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）[S]．人民教育出版社，2020.

[2]吳亞梅．“真學”理念下的數字化教學實踐［J]．中學課程輔導，2024（11）：45-47.

[3]李同靈，顧鋒．指向科學思維發展的化學數字化教學探究——以“飽和溶液與不飽和溶液”為例［J].中小學數字化教學，2024（4）：18-22.

[4]趙潔瓊．數字化賦能小學科學高階教學初探以“光的反射 ① ”為例［J]，上海課程教學研究，2024（4）：56-61.

作者簡介：劉欣，一級教師；E-mail：397118840@qq.com