信息技术与生物实验教学整合策略初探.doc

信息技术与生物实验教学整合策略初探 张晓虹 邓东花 以多媒体和网络为核心的信息技术已成为拓展人类的创造性工具。如何将学科教学与信息技术整合并融为一体，改进传统的教学模式，提高教与学的效率，改善教与学的效果，成了目前信息技术应用的核心问题。生物学的学科属性决定了实验在生物学教学中所处的重要地位。根据信息技术的特点、作用，以及对硬件设备的要求和实验学习方式、教学内容、教学目标的差异，可以建构以下三种实验教学新模式。 一、“多媒体组合”实验教学模式 “多媒体组合”实验教学模式是指在实验教学中，根据教学内容和教学目标的需要，继承传统教学媒体的优点，适当地引入现代教学媒体，使两者发挥其各自优势，相互补充，各展其长，构成教学信息传输和反馈调节的优化媒体群，共同参与实验教学的全过程，达到教学过程的优化，这是信息技术与实验教学整合的最基本的层次。在这个过程中，信息技术主要作为演示工具营造生动活泼的教学情境，激发学生学习兴趣，提高教学效果。该模式包含三个具有可操作性的教学子模式。 1“示范模仿”实验教学模式 “示范模仿”实验教学模式是指学生通过模仿教学媒体的动作示范，然后通过反复练习，逐渐形成训练的操作技能的一种模式。该模式主要适用于以动作技能学习为主要目标的实验教学，其操作程序及教学案例如下： 其一，操作程序：激发动机示范模仿反复练习技能形成。其二，教学案例：显微镜的使用实验的教学过程。 2“程序验证”实验教学模式 “程序验证”实验教学是指用多媒体将固有实验程序呈现给学生，学生按照实验程序重复已有结论的实验过程，通过验证现有生物学原理或知识的正确性，帮助学生理解原理、掌握知识的一种教学模式。“生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”、“验证光合作用发现的系列实验”、“DNA的粗提取与鉴定”等验证性类型的实验课教学和“观察叶绿体”、“观察细胞质的流动”、“观察植物细胞的有丝分裂”、“观察植物细胞的质壁分离与复原”等生命活动观察类型的实验课教学适用于该模式。 其一，操作程序：熟知实验过程按照程序操作提出实验结论。其二，教学案例：生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定的实验教学过程。 3“情境发展”实验教学模式 “情境发展”实验教学模式是指教师运用多媒体技术提供背景材料，诱发学生“探疑”动机，同时学生在教师的指导下，以实验活动为基础，以改进、完善、设计实验为切入点，发展学生的创新能力、培养学生积极的个性特征和科学态度的一种教学模式。该模式适用于“探究酶的催化作用的高效性和专一性”、“探究酶的催化作用需要适宜的条件”等系列实验。 其一，操作程序：情境设疑方法指导实验探究反馈评价。其二，教学案例：探究酶的催化作用的专一性实验的教学过程。 二、“教学模拟和虚拟”实验教学模式 教学模拟是利用计算机建模和仿真技术来表现某些系统(自然的、物理的、社会的)的结构和动态，为学生提供一种可供他们体验和观测的环境。生物实验教学模拟是指在控制状态下对真实的生命现象和生命活动过程的一种表现，它可以帮助学生加深对生物原理的理解。 1模拟物质细胞结构 分子空间结构和细胞立体结构等内容是较难用语言描述清楚的，而利用计算机的三维图功能则可轻易解决分子空间结构和细胞立体结构模型的问题。例如：我们可以用3DS或AUTOCAD等工具软件制作相应的模型，向学生展示蛋白质、DNA、细胞的结构；同时可以利用PpenGL等图形库编制程序，使教师学生可以随意旋转、放置拆装分子和细胞结构来观察它们的特点。 2模拟生物化学反应过程 生物化学反应比较抽象，难以用语言将其说明，而通过模拟生物化学反应过程，可以加深学生对生命基本概念和生命基本规律的理解。例如：我们可以利用三维图来模拟基因控制蛋白质的合成和通过DNA分子杂交鉴定人猿间的亲缘关系。 3虚拟生命的生理活动和生命现象 生命的生理过程往往是看不见、摸不着的；或者是生命的生理活动太快和太慢，现象不易观察；还有一些生物体的活动范围太大，不能全面观察。如果能让学生在模拟的情境中进行探索，去发现隐藏在其中的规律，实际上就是让学生自行找出该模拟世界所依赖的模型。 例如：“虚拟果蝇”模拟实验。可以让学生通过做果蝇交配实验来发现孟德尔遗传定律。学生首先选一只雄果蝇和一只雌果蝇作为亲本，它们有不同颜色的眼睛和不同形状的翅膀。过了几秒钟，这一对“新婚”果蝇就会繁殖出许多小果蝇，他们中有的像“父亲”、有的像“母亲”、有的是二特征兼而有之。计算机揭示学生仔细观察这些后代果蝇，记录不同形态果蝇的数目。然后，从这些果蝇中再选择一对作交配，看看它们会产生什么样的后代。经过几代交配实验后，学生最多花几小时就能独立地“发现”生物的遗传定律，而如果用真实果蝇做实验则需要几个星期。 三、“网络化”实验教学模式 基于Internet的网络教学模式是一种全新的教学模式。学习者可以按照个人的意愿和需要在家里或学校中学习。网络技术可以实现下列功能：一是查阅和访问信息资料；二是分析、加工和存储信息资料；三是进行咨询、辅导、讨论和交流；四是信息资料共享。在上述网络功能的支持下，学习者既可以进行个别化教学，又可以进行协作型学习，也可以将“个别化”和“协作型”二者结合起来，另外还可以大规模地开展研究性学习。所以，这种教学模式是生物学科教育的主要发展方向。该模式在高中生物实验教学中主要有三方面应用： 一是利用网络查找实验教学资料。例如：在进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，我们布置学生共同协作查找网络、资料文献，对教科书上提到的有关实验材料、试剂、用具，以及实验操作加以改进，并不断进行试验，提出了比较符合实际的方法，有效地将网络信息技术与生物实验进行整合。 二是利用网络辅导个别化学习。教师与学生之间可以通过电子邮件和网上聊天解决疑难问题。如果校园网接入互联网，就可以实现远程教学。 三是利用网络开展研究性学习。利用网络为学生提供开展研究性学习所需的丰富的背景资料、展示多种媒体信息、创设虚拟的实验情景，学生通过查阅这些信息，再结合自身知识积累和社会经验，就可有针对性地确定研究课题，灵活选择学习内容和学习方式。如：学习者组成一个小组或多个小组进行合作，学生之间进行网上协作、讨论，或者通过电子邮件等网上通讯工具向教师或有关专家、学者请教。 (作者单位：石家庄市第六中学，河北石家庄050051)