学科教育论文-计算机辅助生物实验在教学中的应用.doc

学科教育论文-计算机辅助生物实验在教学中的应用【摘要】一、计算机辅助生物实验教学的意义二、计算机辅助生物实验教学的特点三、计算机辅助生物实验教学应注意的问题【关键词】计算机辅助生物实验【正文】生物学是一门以实验为基础的自然学科，实验教学在课堂教学中占有重要的地位。随着学校教学条件的不断改善，很多学校都配置了先进的多媒体计算机教室，现代化的教学手段已经很方便地进入了教室。利用计算机辅助生物实验教学，可以帮助学生形成生物学概念、理解和掌握生物学知识，培养学生的观察力、注意力和思维力。实践证明，计算机将成为培养学生实验教学的一条重要途径。一、计算机辅助生物实验教学的意义。21世纪是信息技术和生物技术飞速发展的世纪，对社会各个领域都将产生深刻的影响。计算机可以帮助教师进行生物学实验的教学活动，可以通过一个现代化的网络帮助学生巩固生物学知识，激发学生兴趣、调动学生积极性，培养学生实验的基本技能，并可提高学生探索和创新能力。1、巩固生物学知识。生物学实验分为两大类：探索性实验和验证性实验。探索性实验是学生探索未知世界的活动；验证性实验是学生对研究对象有了一定的认识并提出了假说以后，对所提出的假说理论进行确证的实验。在生物教学中开展的实验多数是验证性的。计算机演示实验的一个显著特点就是直观性，它可以帮助学生将不易理解的抽象化知识具体化、形象化，使学生通过观察，利用多种感官获得感性认识，然后，在此基础上，由教师来讲解，形成正确的概念和掌握有关知识点，学生理解和接受起来就容易多了。2、激发学生兴趣，调动学生积极性。兴趣是最好的老师，学生只有对学习生物学有浓厚的兴趣，才会产生学习的动力，投入全部的热情，津津乐道地喜欢上生物学。利用计算机技术，模拟自然界、生命体等生物学领域中的某些规律，产生各种与现实世界类似的现象或直接呈现自然生命现象，再现实验过程，供学生观察。这种方法，比教师照本宣科、生搬硬套更能激发学生兴趣、调动学生积极性，学生的注意力和观察力都会有明显地提高。3、培养学生生物学实验的基本技能。学生必须要掌握一定的实验技能，才能确保实验的顺利完成。因此，教师在进行实验的时候，要有目的、有计划的培养学生的基本技能。大多数情况下，生物实验教学都是先由教师在讲台上演示实验过程，介绍实验中注意的各项问题，然后由学生操作。但是，由于受到实验室过大、实验仪器过小的限制，教师在演示过程中不可能面面俱到，总会遮住一部分学生观察的视线，学生不能清楚地看到实验过程，也就不可能规范地操作实验。应用计算机技术，将实验的标准过程制成课件，放大图像，进行全方位的展示，学生就可以很清楚地看到整个实验过程，并可以掌握规范的操作程序。这样，不仅培养了学生生物学实验的基本技能，也为学生进一步学习生物学知识打下了坚实的基础。4、提高学生探索和创新的能力。激发学生分析生活中的事实或现象，培养学生的创新能力是素质教育的要求。许多生物学成果也都是前人在经历了无数次的探索和研究后才获得的。利用计算机进行的探索活动完全不同于传统的教学的探索，他要求学生自主地寻找、收集和组织相关的信息，在特定的内容领域提出假设和预期，寻找材料来模拟实验操作、验证假设，从而获得生物学原理。这种方式对于培养学生良好的科学品质、坚强的意志力、实事求是的科学态度有着重要作用。二、计算机辅助生物实验教学的特点。传统的生物实验教学模式是程序化、统一化的教学模式，这种教学模式虽然可以满足教育的需求，但极大限制了学生的自由，忽视了学生自身的主动性，不利于个性化教育和创新精神的培养。计算机辅助教学与其相比，具有自己独特的特点：1、直观性。生物学是一门非常深奥的学科，它的发展建立在各种各样的实验中。但是，受到学校条件的限制，我们无法了解到生物体内微观的变化，而这变化是静态的挂图、模型所不能诠释的。利用计算机技术，把肉眼看不到的微观生物现象，用动态的图形展示出来，直观性大大加强了，而且实验过程清晰、结果一目了然。例如，利用动画演示植物茎的向光性实验。在单侧光的照射下，生长素由向光一侧向背光一侧转移，使得背光一侧生长素分布得多，背光一侧的细胞纵向伸长生长得快，结果使茎朝向生长快的一侧弯曲，也就朝向光源的一侧弯曲。这种生动直观的教学方式为学生提供了丰富的感性认识，具有很强的吸引力，能大大激发学生的兴趣。2、省时性。中学生物实验是对时间要求比较强的一种教学形式，它要求一个实验尽可能的在一定的时间内完成。在不影响教学效果的前提下，要尽量考虑选择采用节省时间的办法。对于时间跨度比较长的试验，有时就只能观察实验的某个部分。这样，不仅不利于学生掌握整个实验过程，也不利于学生建立整体思维方式。某些经典的实验对于启发学生的思维非常有帮助，而重现其过程难度很大，也不可能在中学实验室里进行。利用计算机技术就可以使其再现。例如，孟德尔的杂交实验，真正的实验经过了八年的时间，利用计算机将过程模拟出来，几分钟之内就可重现。这样，既可让学生在某种程度上“亲身经历”实验过程，又可感知科学的发展是一个艰辛而又曲折的历程。3、可重复性。实验设计的关键一步是实验必须具有可重复性，而实验课件恰巧可以满足这一要求。例如，观察洋葱根尖有丝分裂的实验中，可以将实验过程设计成课件，用鼠标点击来代替实验过程，并将显微摄影技术与动画技术整合，把有丝分裂各个时期染色体的变化特点逐步播放，教师可以随时调取，学生可以反复观察，反复练习，并可以自己判断知识的掌握程度。这种方式在实验的复习中应用广泛，而且效果比较明显。4、低成本性。计算机具有巨大可靠的存储能力，快速精确的计算处理能力，重复而又可变的工作方式和丰富多彩的人机交互功能。利用计算机的辅助实验的教学系统，可以创设各种情境，提供众多的实验工具，建立一个功能完备的实验室，其功能上的健全与设置比普通实验是更加完善，其造价以及维护的经济性都大大降低了。而且计算机还可以直接模拟实验，特别是模拟一些费用昂贵或者不可能在实验室里完成的实验。这种功能节省了大量的人力、物力，因而降低了教学成本。三、计算机辅