智能3D仿真工具在初中生物教学中实践应用案例

薛爽

一、智能3D仿真工具在初中生物教学中的应用价值

（一）利用智能3D仿真工具提高教学直观性

利用智能3D仿真工具，有助于建立直观教学，学生通过观察生物体原型而在脑海中想象与还原抽象的知识，提高教学直观性。

（二）利用智能3D仿真工具发展学科核心素养

从认知心理学角度出发，借助智能3D仿真工具构建模型，揭示生物学的本质，体现特征与本质，让学生既能抓住表象，也能深入理论、概念、规律与原理。

（三）利用智能3D仿真工具激发思维创新性

在全新的生物课堂上，积极应用智能3D仿真工具，唤醒学生主观能动性，他们认真地观察三维模型，甚至还可以亲自动手制作，这一过程中不断深化知识运用，并能自主发现问题、探究问题与解决问题。

（四）利用智能3D仿真工具提高学习有效性

在初中生物教学活动中运用智能3D仿真工具，由此活跃课堂氛围，促进师生之间、生生之间的互动交流。

二、智能3D仿真工具在初中生物教学中的实践应用案例

为了更好地体现智能3D仿真工具的应用价值，笔者在教学设计时精心准备、尊重学情，有序推进课堂教学活动。本文结合初中生物教学目标，对“苏科版生物教材八年级上册第15章第1节《人体内物质的运输》——心脏”一课进行教学实例分析。

（一）听音辩心——导入新课

通过播放强有力心脏跳动的声音，学生听音辩声，迅速指向特定的教学目标——心脏。自然发问“那么心脏都有哪些结构与功能？”，引发了学生探究心脏奥妙的好奇心。

设计意图：通过播放具有韵律心脏跳动声音，有效地集中学生的注意力，激发学生探究心脏奥妙的好奇心和内驱力。

（二）主动探究，获取新知

明心见性——认识位置与功能

1.心脏的位置

学生活动1：利用听诊器感受心跳、心率及心脏的位置。初步感知不同体质（班级体育队的同学与其他同学）的人在安静状态下的心率，并与上节课测量脉搏次数进行比较。

教师出示"人体体腔解剖图”和心脏透视图，使学生对“心脏在人体中的位置”具有一定的感性认识，自主构建“心脏在人体中的准确位置”，有效地强化了学生对心脏位置的认识。

2.心脏的功能

引导学生观察心脏的结构组成，复习回忆肌肉组织的功能，推测心脏的功能：心肌收缩和舒张，像泵一样，将血液输送至身体各个部位。从而温故知新，通过分析心脏的结构与功能之间的关系，进一步明白结构与功能相适应的辩证关系。

设计意图：通过学生活动初步感知心脏的位置与功能，为学生对心脏的认识由感性向理性认知过渡做铺垫。温故知新，达到培养学生旧知向新知迁移的思维能力。

将心比心——认识外部结构

3.心脏的形态、大小和方位的区分

引导学生自主观察心脏实物标本：描述心脏的形态，猜测人的心脏大小，学会区分心脏的前后、上下和左右的方法。然后利用备课助手展示三维仿真心脏结构展示人体心脏的外部形态，强化学生的认识。

设计意图：利用三维立体的直观性，真实、形象、清晰的呈现心脏结构能使学生轻松、愉快地构建“心脏的形态、大小”知识。同时充分体现自主学习的教学理念。在操作过程中，学生能发现问题并积极想办法解决问题，不同程度地享受到了成功的喜悦。

敞开心扉——认识内部结构

1.展示心脏解剖图和模式图，引导学生测量并比较心脏四个腔心肌壁的厚薄，再辩心脏的左右：心壁较厚的一侧为左半部分，较薄的一侧为右半部分。

2.结合课本7-8页内容和备课助手三维立体模型，思考：

（1）观察心脏，它是由几个腔构成的？它们之间是否相通？

（2）各心房和心室分别与什么血管相连？仔细观察，在心房和心室之间，心室和动脉之间有什么结构？

3.拖动标签对应到心脏结构，巩固心脏四个腔及与心脏各腔相连的血管的名称。

教师引导学生利用备课助手动态三维立体模型通过放大、缩小、旋转等方式分别观察人体心脏的四个腔，使学生明确左心房与左心室相通，右心房与右心室相通，左右两边不相通。在此基础上，引导学生继续观察，找出与心脏四腔相连的几条大血管。同时教师边讲边在黑板上画出心脏简易结构图，表示出左心房连通肺靜脉，左心室连通主动脉，右心房连通上、下腔静脉，右心室连通肺动脉。进一步利用三维仿真模型，使学生观察到心室心房之间和心室动脉之间的瓣膜结构，认识瓣膜的作用。

这样，由部分到整体，最后形成整体概念，突出重点，使学生掌握人体心脏的结构。

帮记口诀：左右房室四个腔，房室瓣膜横中央，房上室下血顺流，左右隔绝属正常，心房连静室连动，左室最厚连主动。

设计意图：三维立体仿真动画既能避免实物结构复杂，学生解剖困难;又能打破时间空间的限制，将传统教学二维图形转化为立体结构，解决学生需要运用空间想象力重构心脏模型的问题，使学生获得身临其境的真实体验。能够更加清晰地观察心脏各个结构，将抽象的数据变为立体真实体验，从而实现沉浸式的学习过程，获取心脏结构的知识。

心路历程——认识血液流动方向

合作探究：心脏是如何工作的呢？在心脏内部，血液是如何流动的呢？

你能解释心脏璧的薄厚为什么存在不同？

教师引导学生利用三维模拟视角追踪，逐步观察心脏的工作原理，了解血液在心脏的流动方向：静脉→心房→心室→动脉。尝试解释心脏璧薄厚不同的原因。

设计意图：取代静态的图片或视频资料，动态可控逐步分解的演示心脏的工作原理，

循序渐进，通过视角追踪演示血液的流向，不仅帮助学生突破难点，也为下节课血液循环的学习进行铺垫，为学生的主动学习提供了丰富多彩、直观形象的思维材料，提高学生的实践探究能力。

坚强的心——促进心脏强健

分组讨论：结合课堂活动测量分享同伴的心率，及教师所给表格分析：

生活中怎么做才能使心脏更加健康强健？

设计意图：心脏作为人体重要的器官，通过本节课的学习，结合资料分析，让学生意识到保护心脏的重要性，并能说出常见的促使心脏强健的保健方法，培养学生的创新人格。

（三）归纳小结，当堂检测

结合板书设计，请学生自己归纳本节课的学习内容。完成当堂检测。

基金项目：文章系宁夏教育科学“十四五”规划“互联网+教育”示范区建设专项课题“智能化学习工具辅助中学生物教学的实践研究”阶段性成果.课题编号：NXJKG21107