信息技术在中学生物学实验教学中的整合应用

信息技术在中学生物学实验教学中的整合应用摘要信息技术与课程教学整合是国家教育信息化的政策导向。中小学教师的信息技术与课程教学整合能力已经成为我国基础教育改革必须考虑的重要问题。生物学是一门以实验为主的科学,实验是该学科的重要组成部分,它对培养学生的基本技能和综合能力是课堂教学所不能比拟的,因此在人才培养方面,实验的作用是不可低估的。在近几年的实验教学工作中,运用信息技术辅助教学和传统实验教学手段相结合,大大提高了实验教学的效率,使学生的实技能和实际应用能力得到了很大的提高,同时也提高了实验器材的利用率。关键词信息技术中学生物学实验教学应用信息技术与课程的整合随着多媒体技术和网络技术应用的不断发展，信息技术环境下的教学也越来越普及。目前对信息技术概念的界定主要有以下两种观点：观点一：认为信息技术就是对信息设备及其软硬件的应用技术，信息技术的教育主要是使学习者学会信息机器及设备的操作。例如对计算机和网络的使用方法和操作技能的学习。观点二：认为信息技术就是对信息资源的搜集分析、选择判断、加工处理、交流和创造，既把信息技术看作是学习者使用信息设备的能力，也视为培养学习者具备信息素养和解决问题的能力。近年来，专家和学者从不同的角度对信息技术与课程教学整合的概念给出了不同的界定，主要有如下观点：1.陈至立第一次从政府的角度提出①，信息技术与课程整合就是利用课程把信息技术与学科教学相融合，以此来转变教学理念、目标和模式。2.李克东老师认为②：信息技术与课程整合是指在教学中为了完成教学任务，把信息技术、资源，课程内容和人力资源等充分结合在一起的新型授课方式。3.何克抗教授概括为③：是一种信息技术与学科教学过程相融合的信息化教学环境，是一种自主、合作、探究的学习方式，是一种“主导－主体”型的教学结构。4.南国农教授认为④：信息技术与课程教学整合就是将信息技术作为工具、教材形态和教学媒体与教学系统相融合，使之形成如自主学习、班级授课和小组学习等学习的手段和对象，来促进教师教学、学生认知和学习。当前无论是我国还是西方发达国家，都把信息技术与课程整合看成是培养创新人才的重要途径。信息技术与课程教学整合就是在理性精神（中国学生发展核心素养）的指导下，使信息技术与各学科教学进行有效的融合，构建一个丰富、逼真的教学环境，把技术看作是一种教与学的工具和手段，激发学生的创新意识，引导学生主动探究，培养学生的关键能力和学科素养，形成主导—主体的教学方式，从而改变传统教学模式、提高教学质量，促进学生全面发展，达到教学的最优。2信息技术在生物学实验教学中的作用2.1打破传统实验教学模式信息技术改变了传统的实验教学模式，极大地丰富了视听感官,降低了实验难度；建立局域网,把实验的相关资料共享；在编制新实验讲义的过程中搜集资料并把实验内容制作成课件，改变了过去抄写板书的模式；用课件和多媒体手段呈现实验内容、操作步骤等，简化了实验教学；计算机演示实验可以帮助学生将不易理解的抽象知识具体化、形象化，使学生通过观察，利用多种感官获得感性认识，在此基础上，再由教师讲解，形成正确的概念和掌握有关知识点，学生理解和接受就更容易；通过局域网学生可预习实验、预做实验处理实验数据和分析实验结果，等等。2.2突出生物学实验教学的直观性利用信息技术教学手段能够真实、生动、形象地展示生物的各种生理活动,显示生物的宏观世界和微观世界,把抽象的内容形象化、直观化。以观察植物细胞根尖分生区细胞的有丝分裂过程为例,在学生观察过程中，可以将学生的实验结果展示给全班同学，给学生以直观的感受。2.3提高实验效率利用信息技术进行数据采集、信息处理、实验控制以及使用多媒体教学软件，可以使实验教学过程实现智能化，从而大大提高实验效率。这方面的应用主要表现在：减少了仪器的调试,实验数据的记录和分析实现了计算机化。在验教学过程中，学生可以有更多的时间去掌握基本的实验操作技术，动手能力得到更好的培养，综合素质得到全面提高，能够迅速得到漂亮、整洁的实验结果图，从而提高了实验效率。2.4突破实验时间的限制课堂时间很有限，而有些演示实验需要较长时间，因而在课堂上只能演示其中的一部分，或者只演示实验开始的几个步骤，或者只演示实验的最终结果，而利用信息技术可通过一定的技术处理，缩短实验时间。例如，可以将实验拍成录像,通过剪辑，制作成课件，只播放关键处理部分和结果，既一目然，又节省时间有些实验需要一边演示一边讲解，实验中间可能要停顿数次来引导学生讨论或者板书等，而这时实验又不允许有停顿，这就产生了矛盾，但是，利用信息技术就可以轻松解决，通过预先拍成录像的方式制成课件展示,让学生在讨论实验结论的同时，还可以反复观看课件。例如，通过观察青蛙的脊髓反射现象，学习反射和反射弧的实验，实验操作比较复杂，需要当场制备青蛙的脊髓，并进行相关处理，帮助学生理解反射的完成需要完整的反射弧。这些操作必须紧凑，中间的间隔时间过长容易造成看不到实验结果，导致实验失败，而实验恰恰需要在中间做相应的讲解和学生讨论，利用课件就可以解决这个难题。将实验的整个过程拍成录像，剪掉冗余部分制作成为课件，这样，在演示过程中，只要鼠标轻轻一点，就可以暂停实验，便于学生讨论和教师讲解，然后继续播放后续实验，非常方便。同时，只需一只青蛙就能完成整个年级的教学任务，有利于保护生物资源、降低实验成本。演示实验的内容与实验教学内容是相关联的，很多生物材料是有季节性的，有时由于教学进度安排，在需要实验时不能采集到合适的生物材料，这时就可以提前利用最佳的实验材料进行实验，并拍成录像、照片制作成为课件在需要演示实验时使用。2.5强化实验过程与效果在传统演示实验教学中，适当利用信息技术辅助教学，可以提高演示实验的教学效果：(1)利用投影展示演示实验的过程。对于比较复杂的实验，可以先制作课件，展示演示实验的过程，这样学生能更清楚地看到实验的过程，理解实验的原理，增强演示的直观效果。例如演示“光合作用需要光和叶绿素”时，可利课件展示实验的过程，投影在屏幕上：遮光—光照几小时一取叶一酒精脱去叶绿素—加碘一遮光部分不变蓝，这样的处理更有利于学生学习，提高效果。(2)利用投影引导学生观察实验的详细过程和实验现象，学会正确观察，提高教学效果。一般做演示实验时，教师会利用讲解和谈话的方式组织学生进行观察，但由于学生的注意力都在实验上，教师往往需要多次重复讲解内谷，效率比较低，重点利用投影，在演示前向学生阐明实验目的，演示中需要学生重点观察的现象、需要思考的问题等都投影在屏幕上，可提高学生观察，思考的针对性。(3)利用计算机技术来模拟实验。对于在现有的条件下无法完成或效果不明显的一些经典实验，如植物生长素发现过程中，达尔文(C.Darwin)、詹森(B.Jensen)、温特(F.W.Went)的诸多实验，用计算机动画模拟技术来制作动，通过生命现象情境的观察、分析，可以很好地激发学生的学习兴趣，体验科学家的科学探究过程，培养科学探究的方法，提高学生观察和思考能力。(4)利用计算机技术来虚拟实验。用声像图文及二维动画、三维动画组成的虚拟实验课件辅助演示实验，可以缩短时间和空间，如生物的进化在很短时间内可以演示、细胞分裂可以在很大的屏幕上演示。2.6提高实验复习效率实验复习往往令教师为难，最好的办法当然是开放实验室，让学生把相关的实验重新做一遍，但时间和实验室安排方面不允许，效果也未必最佳。将现代信息技术运用到实验复习中，既省时又省力，复习效果极好。教师预先把所有复习的各种实验归类，例如分成“细胞与组织”“新陈代谢”“生命活动的调节”“遗传和变异”等类型，将实验的目的、过程、结论、注意事项及相互间的关系进行认真梳理，制成多媒体专题课件，同时添加一些学生实验时的录像、照片，方便学生弄清实验知识的脉络。这样既能加大实验复习的容量，又能让学生在短时间内将经历过的实验知识条理化、系统化。2.7降低实验费用利用信息技术制成的多媒体实验课件(包括模拟课件和虚拟课件)制作完成以后，就可以由学生操作计算机完成实验教学，因而摆脱了对实验仪器的依赖以及对实验材料的消耗。实验课件可以经拷贝广泛传播应用，大大降低了实验成本，节省了实验经费。对于缺乏实验仪器设备、实验经费的学校，更有特殊的重要意义。3信息技术在生物学实验教学中的应用3.1.演示实验课件将信息技术应用到生物学分组实验教学中，给学生进行演示，不仅可以解决一些传统实验教学无法解决的难题，而且还带来了传统教学手段所不具有的效果。3.2演示实验过程在生物学实验中，有许多实验是复合实验，整个实验由多个连续的过程连而成，其变化过程十分复杂，学生往往只能观察到实验条件和结果，而对中间的变化过程根本无法观察。有些实验过程则是瞬间就完成了，学生根本无法细致观察，只能抽象地进行推断。做这类实验时，可以用摄录机将整个实验过程录下制成演示脚本，在播放时运用多媒体控制器，根据需要应用拆分、回放，慢放成定格等手段进行自主观察，有时还可以配备文字或语音解释，学生能清楚地感知每个细节，效果很好，例如，在做植物细胞吸水和失水实验时，先在显微镜下将细胞失水、吸水的过程全程摄录下来，制成演示脚本，将细胞失水吸水过程和水分子进出过程用Authorware或FInsh制成课件，根据需要，进行拆分、慢放和定格，让学生分步、分段观察，让学生能观察得更加清楚、直观。还有些微型实验，例如在显微镜下观察草履虫、洋慈鳞片叶表皮细胞等。教师在指导学生观察的时候，难以做到对每一个学生进行指导，对学生的实验效果也不方便进行评价和比较，如何做到面向全体学生呢?可以采用显微镜拍照的方法，再通过计算机、投影机在大屏幕上放映，将微观变为宏观，在大图像下，师生可以一起从多方位、多角度观察、分析和比较，达到了良好的教学效果。3.3指导实验过程信息技术整合到生物学实验中最显著的特征就是“互动”，既可以通过计算机屏幕，也可以通过投影实现教师与学生“点对点”“点对面”的图像传输与交流。例如，在观察装片的时候，有学生在视野里找不到某结构时，可以按电子举手按钮，教师就会在屏幕上发现，随即打开该学生的观察画面，并与之交流讨论。如果大多数学生有相同的问题，教师就可以集中一起讲解，信息技术整合到生物学实验中师生之间不仅可以相互交流，而且可以存储有关的实验学习成果。3.4展示实验成果在信息技术整合到生物学实验中时，如果在学生观察的切片中发现有特殊或典型的结构，或者学生的实验结果突出，随时可将图像切换到大屏幕，让全体学生共享，或者由该学生向全班同学进行示范，同样，完成实验的学生，可以通过电子大屏幕向全班同学展示，老师也可以从中看出各组学生实验的进展情况，给予肯定或相应的指导。参考文献[1]陈至立.抓住机遇，加快发展，在中小学大力普及信息技术教育[J].[2]李克东.信