数字化推动高中生物“基因”板块高效教学探究

王磊

摘 要：数字化技术已成为当今课堂教学中最常见的辅助工具，其可以让知识直观呈现，对于提升课堂质量，丰富教学资源有着重要的作用。在如今教育改革的背景下，高中生物教师日常教学要积极利用数字化技术，增强课堂的趣味性，激发学生对生物知识的探究和学习热情。使学生能够在获取生物知识的同时感受生命的意义和价值，树立科学观念，发展核心素养。下文就数字化技术在高中生物“基因”板块教学中应用的重要性和具体实践策略进行分析与研究。

关键词：数字化；高中生物；基因知识

对于高中生物课程而言，实现数字化教学可以丰富教学资源，增强课堂互动，满足高中生的个性化学习需求，并实现实时评估反馈，保证评价体系的完善性、准确性、及时性。教师在使用数字化手段时，要适时适量，尊重学生的个体差异，并重视实验环节，使学生能够直观了解生物知识，看到生物现象，增强生物认知。在具体实践中，可以利用数字化技术开展线上游戏，增强教学的趣味性。也可以利用VR虚拟技术，让知识直观呈现。要充分发挥数字化技术的教学辅助功能，加强师生之间的互动与交流，活跃课堂氛围。也要利用大数据技术，对学生的学习过程实时跟踪，精准捕捉，保证评价的多元性、全面性。

一、高中生物课堂数字化教学现状

随着科技的飞速发展，数字化技术已广泛渗透至教育领域，尤其是高中生物教学。数字化技术的应用为高中生物课堂带来了新的生机和变革。高中生物课堂已广泛应用多种数字教学工具，如电子教材、互动白板、多媒体教学软件等[1]。这些工具不仅丰富了教学内容，还提高了学生的学习兴趣和参与度。数字教学工具的使用使得课堂教学更加生动、形象，有助于学生更好地理解和掌握生物知识。

数字化技术使得网络教学资源得以有效整合，教师可以利用网络平台获取丰富的教学资源，如在线课程、教学视频、实验模拟等。同时，学生也可以通过网络自主查找学习资料，扩宽知识视野。网络教学资源的整合为高中生物课堂提供了更多的教学选择和可能。

随着数字化技术的发展，越来越多的学生自主学习平台应运而生。这些平台为学生提供了在线学习、作业提交、自我检测等功能，方便学生进行自主学习和巩固知识。学生自主学习平台有助于培养学生的自主学习能力和探究精神。

虽然数字化教学为高中生物课堂带来了诸多优势，但也面临着一些挑战，如技术更新迅速、教学资源质量参差不齐等。未来，随着技术的不断进步和教育理念的创新，数字化教学将在高中生物课堂中发挥更加重要的作用。同时，教师也需要关注数字化教学可能带来的问题，如学生沉迷网络、隐私泄露等，并积极采取措施加以防范和解决，真正发挥数字化技术对课堂教学的促进作用。

二、高中生物学科的内涵与教育方向

高中生物学科是自然科学的重要组成部分，旨在让学生理解生命的本质、生物界的奥秘以及生物技术与人类生活的关系。生物知识体系包括：生命结构与功能、遗传与变异基础、生物进化理论、生物多样性探究、生态平衡与环境、生物技术应用、科学研究方法、科学伦理与社会等内容，对于培养学生的生命认知和自然认知有重要意义。

生物学是自然科学中的一门基础性学科，是研究生命现象和生命活动规律的科学，其有着特殊性、基础性、过程性、应用性特征。生物科学的研究经历了从现象到本质，从定性到定量的发展过程，并与工程技术相结合，对社会经济和人类生活产生了较大的影响。高中阶段的生物课程体系是一个结论丰富的知识体系，既包含了生物学的基本知识，还包括人类认识自然现象和规律的一些特有的思维方式和探究过程，对于培养高中生的理性思维、探究精神有着重要意义。除此之外，高中生物课程还包含人文性思想，可以让学生逐渐明白生物的意义，了解自然的本质，从而树立积极的价值观念[2]。高中生物研究的对象是复杂的系统，是有生命、有思想的，他们是历史的产物。还涉及许多以人为主体的研究内容，这就意味着这门学科更贴近学生的心理需求，也决定了其育人价值的不可替代性。

高中生物课程标准对课堂教学有明确的要求，要注重生物概念、理念、历史、现状、实践等内容的呈现，帮助学生全面掌握生物学知识体系。并引入生活、社会等多元化的内容，加强高中生对生物学的新技术、新方法、新知识、新研究等内容的理解。为了体现生物学科的价值，高中生物课堂要改变传统的教育理念和课堂模式，尊重学生的个性特点，追求学习的自主性，围绕学习的整体性和可持续性开展多元化教学，并注重学科知识的融合，培养高中生综合运用知识的意识和能力。除此之外，要建立科学合理高效的教学模式，以实践为主，以游戏、讨论、实验为辅，打造“跃迁式”课堂。让学生经历信息获取到信息掌握的过程，探究生物科学知识与实践，并逐渐提升解决问题的能力，促进生物核心素养的发展。

三、高中生物学科实现数字化教学的关键点

（一）适时适量使用

现代教育背景下，数字化教学逐渐成为一线教师开展教育教学工作最常用的工具。生物学科本身就是一门理论与实践相结合的学科，利用数字化技术可以提升教学效果。通过生动的图片、视频、3D模型等教学资源，学生可以直观地理解生物学概念和现象，对于强化他们的生物认知有着重要的意义。但是在具体教学时，教师使用数字化技术要做到适时适量。虽然数字化教学可以为课堂带来极大的便利，但过度或不当使用可能导致学生的注意力分散，影响教学效果。

教师要根据学生的实际需求和教学内容适当选择并确保使用的时机和频率恰到好处。高中生物课程中需涉及许多微观和宏观的生物过程，利用数字化技术可以将抽象的文字概念以直观的视频动画呈现在课堂，增强学生的学习热情。但数字化技术只是一种教学辅助工具，不应替代传统的教学方法。教师仍然要以讲授、讨论、实验为主，并将其与数字化教学相结合，发挥各自的优势，形成有效的教学合力，进一步提升课堂教学效果与质量[3]。

（二）尊重个体差异

数字化时代为一线教师的教育教学工作带来了前所未有的变革，为课堂提供了更多的可能性。对于高中生物教师而言，在开展数字化教学时要关注学生的个体差异，每个学生的学习能力、兴趣、风格都是不同的，这就需要教师充分考虑这些因素，凸显数字化教学的优势，确保每个学生都能从中受益。

学生的学习能力因个体差异而异，数字化教学要提供多种学习资源和学习路径，满足不同能力学生的学习需求。同时，也要关注学生的兴趣爱好，为其提供多样化的学习内容和形式，激发学生的学习兴趣和动力。除此之外，每名学生的学习风格也有较大的差异，有的学生喜欢视觉学习，有的则喜欢听觉学习，还有的喜欢动手实践。数字化课堂要通过多样化的教学方式和工具，保证课堂满足不同风格学生的学习需要。

（三）强化实验环节

实验作为高中生物课程的重要内容，通过分析近年来的高考试题，我们可以发现，实验内容的考查方式越来越多元，更注重对学生实验能力和生物素养的考查。为了提高学生的生物综合能力，在实现数字化教学时，要强化实验环节，设计实验时要遵循科学性、可行性、可重复性和对照性原则，保证实验有明确的目的，提高实验教学的有效性和可靠性。

对于一些难以真实呈现的实验，可以通过线上实验模拟软件展开，让学生完成虚拟实验，观察实验现象，记录实验数据。在分析实验结果时，也可以借助数字化技术对生物学原理进行有效的解释和推理，这样可以提高实验教学效果，加强学生对实验知识的理解。

四、高中生物学科实现数字化教学的优势

（一）丰富教学资源

数字化技术作为如今高中生物教学的重要辅助工具，可以为学生提供多样化的教学资源，满足不同学生的学习需要。数字化教材与资料是高中生物数字化教学的基础，这些通常包含丰富的文本、图片、图表、多媒体元素，可以为学生提供直观生动的学习内容[4]。而学生也可以根据自己的需要，随时随地地访问这些资源，实现自主学习和知识巩固。

数字化技术有实验模拟与演示的功能，学生可以利用电子软件实现模拟实验，直观观察实验现象，理解实验原理。这种实验模式不仅可以节省时间，还能让学生对每一个实验的过程和结果都有全面的掌握。除此之外，数字化平台可以实现在线检测和实时互动，需要教师根据教学内容，为学生制定检测题目，学生则要利用电子设备完成习题。这样的习题训练更符合高中生的兴趣需要，可以调动他们学习的积极性。

（二）增强课堂互动

数字化技术以独特的方式为高中生物课堂注入了新的活力，显著增强了课堂的互动性和学生参与程度。在传统的课堂上，学生往往处于被动接受知识的状态，而在数字化环境下，学生则可以通过互动平台积极参与讨论，提出自己的意见和疑问。这种互动不仅增强了学生对课堂的参与，也让课堂氛围变得更加活跃，热烈。此外，数字化教学丰富的教学内容和形式可以进一步激发学生的学习兴趣，通过数字教材、实验模拟、科学视频动画等形式，将抽象复杂的理论知识变得直观且形象，降低学生的学习难度，减轻学习压力。

（三）满足个性学习

大部分高中生都有了一定的生物基础，但由于他们的学习能力、认知水平差异较大，所以在生物知识学习方面也会体现出一些不同。素质教育理念推崇个性化教育，认为教育要具备公平性和针对性。为了保证高中生物课堂满足素质教育理念的根本要求，教师在日常教学时要利用数字化技术，满足高中生的个性化学习需求。数字化平台能够为学生提供个性化的学习路径，通过分析他们的学习数据，智能推荐适合他们的学习资源和活动[5]。这意味着每名学生都能得到符合个人特点和需求的学习方案，从而实现高效学习。除此之外，数字化教学资源可以加强学生对知识的直观理解，学生也可以根据自己的学习风格和喜好选择合适的资源，提高学习过程的趣味性和有效性。当然，数字化资源还能为高中生提供自主学习的机会，打破课堂时间和空间的限制，让学生自主安排学习计划，培养其自我管理能力。

（四）实时评估反馈

评价作为课堂教学的重要环节，传统的评价体系大多需要围绕习题测试展开，不仅浪费时间，还会影响评价结果的客观性和公正性。对于学生而言，实施评估反馈可以让他们及时了解自己的学习状况，利用数字化平台可以实时记录学生的学习数据，并及时给予反馈，帮助他们及时发现并改正自己的错误，从而提升学习的有效性。同时，恰当的评估反馈可以帮助教师了解具体学情，通过分析学生的学习数据，为其提供个性化的学习建议。利用数字化技术实现教学评估可以改变以往习题测试滞后性的缺点，让教师实时掌握全班学生的学习数据，了解学生的学习需求和问题所在，从而调整和优化教学策略，提高教学质量。

五、高中生物学科实现数字化教学的具体策略

（一）创意游戏，趣味教学

高中生面临着繁重的课业压力和紧凑的学习节奏，使他们往往没有释放压力、舒缓心情的出口。对于生物学科而言，教师可以利用数字化技术组织创意游戏，唤醒课堂活力，并让学生在参与游戏的过程中潜移默化地学习知识，感受生物规律与生物现象。这样的课堂对于高中生而言更容易接受，也更容易唤醒他们的学习热情。教师在制订教学计划时，要根据高中生的年龄特征和生物学科特点展开，向学生展现生物学神奇、神秘的一面，使学生可以对生物有较强的学习动力和热情。

例如：在学习《基因的本质》这节课时，完成日常教学后，教师要带领学生梳理重要知识点。这时，就可以利用数字化技术，组织学生进行小组游戏。整体游戏围绕思维导图展开，将学生分成若干个小组，每组8—10人，3—4名成员负责梳理基因的本质的相关概念性知识，并绘制思维导图。剩余的成员则要将文字的内容以图片的方式展现，利用智能软件制作基因模型。每名成员都有自己的任务，以接龙的形式展开，最后由教师检验每组学生完成任务的情况。在游戏中，学生要保证知识的准确性和全面性，还要保证速度。以小型竞赛的方式，由教师提前提出评分标准，并将学生完成任务的成果与标准意义对照，给予分值。得分第一名的小组可以向最后一名小组提出要求，最后一名的小组则要尽力办到。这样的游戏活动可以实现趣味教学，还能帮助学生梳理基因本质的知识体系。使学生明确重点，完善生物知识结构，在游戏的过程中潜移默化地厘清知识间的关系，提升学习效果。

（二）虚拟技术，直观呈现

对于高中阶段的生物课程而言，许多知识是真实存在的，但却是人的肉眼看不到的，这也是一些学生认为生物学科难的主要原因。对于没有真正看见且了解过的生物现象，学生往往难以理解。为了解决这个问题，在实现数字化教学时，可以利用VR虚拟技术，让生物现象直观呈现。由教师提前做好程序，根据不同学生的兴趣改变程序，展现不同的生物现象。既能满足学生的个性化学习需求，又能让学生直观地看见生物知识，减轻传统以文字为主的枯燥感，使学生充满热情，课堂充满活力。

以“基因的表达”为例，为了让学生掌握基因表达的基本概念以及DNA转录和翻译的过程，可以通过VR技术模拟，让学生观察基因表达的过程，形成直观的感知。首先，向学生展示基因的结构与功能，转录和翻译过程以及调控机制，基因表达与遗传疾病的关系。接着，利用情境导入，让学生戴上VR眼镜，观看模拟的生物世界，了解基因表达的具体过程。然后，让学生将自己看到的内容与同组的成员分析讨论。最后，搭建虚拟实验室，让学生在虚拟环境中进行基因表达的实验操作，以提高他们的实验技能和科学探究能力。在课堂中，可以通过具体的VR教学实例，如观察基因转录过程、模拟基因表达的调控机制等，确保教学案例中包含详细的操作步骤和观察要点，使学生能够借助VR设备深入探究基因表达的相关知识。对于高中生而言，这样的课堂不仅新奇有趣，还能将知识以直观的画面呈现在眼前，更符合他们的学习需要和认知规律，可以进一步提升教学质量。

（三）辅助课堂，实时互动

在高中生物课堂上，主体是学生，教师与教材都是合作者和辅助者。在利用数字化技术实现创意教学的过程中，仍然要突出学生的主体地位。教师要与学生实时互动，构建活力课堂。在具体教学时，可以围绕课程内容设置恰当的活动，要求学生以弹幕或聊天群的方式，发表自己对知识的理解和疑问，教师则要给予针对性的解答。这样的课堂环节可以轻松调动学生的热情，也能增强有效互动，帮助教师全面把握具体学情。

例如：在学习“基因突变”这一知识点时，可以围绕生活中的现实案例实现线上学习与讨论。基因突变是指DNA分子中碱基对的替换、增添或缺失，导致基因结构的改变，这种改变会影响蛋白质的合成和功能，进而影响生物体的性状表现。可以利用数字化技术，实现场景模拟。将学生分为两大阵营，一组负责表演，一组负责观察与讨论。在一个特定的环境中，有许多果蝇，将果蝇的脸换成学生的脸，让学生站在果蝇的视角，参与课堂活动。这时，我们发现，有一部分果蝇的眼色突变由红眼变成白眼，这是为什么呢？学生要针对这一现象加以讨论。负责观察的学生要通过数字化技术，观察果蝇的基因排列情况，找到眼色突变的原因。在师生互动的过程中，可以让教师了解学生对知识的理解和掌握情况，也能使学生之间的关系有所亲近，增强班级凝聚力。

（四）数据跟踪，多元评价

大数据在高中生物课堂上的应用可以实现科学、精准的教学追踪，为教师提供教学优化的重要依据。大数据追踪的首要步骤是收集与整合数据，可以通过课堂互动、在线测试、作业提交等多种渠道，收集学生的学习数据，并将这些数据进行整合分析和应用。教师通过收集到的数据，可以了解学生在课堂上的具体表现，如哪些知识点掌握较好，哪些知识点存在困难，哪些学生表现出较高的学习积极性等，这样可以为教师提供有针对性的教学建议。除此之外，大数据追踪还能用于预测学生的学习行为，通过历史数据的分析，预测学生未来的学习趋势和可能出现的问题。这样教师就能够提前进行干预和指导，帮助学生更好地理解和掌握知识。

在高中生物课堂评价体系中，教师可以利用大数据追踪技术保证评价的多元性。完成基础知识教学后，可以通过系统性的测试，收集学生的学习数据。大数据技术则要将测试结果和学生在课堂上的具体表现进行整合分析，帮助教师准确提取学情信息。接着，要根据学生的实际情况，制订针对性的教学计划，并给予学生客观公正的评价。当然，除了教师的评价外，还应当有学生自评。教师将习题上传于自主学习软件中，学生完成习题后会将结果提交AI智能，AI智能则会指出学生在解题时存在的问题和不足之处。通过分析这些内容，学生可以全面了解自己对知识掌握存在的不足，从而实现有效的自我评价和学习优化。

结束语

综上所述，在如今教育改革的背景下，高中生物课堂实现数字化教学可以促进学生的个性化发展，以丰富的教学资源，调动高中生学习的积极性。同时，还可以发挥数字化技术实时评估反馈的功能，保证评价的完整性和多元性。在使用数字化技术时，要适时适量，尊重学生的个体差异，并重视生物实验活动。教师可以利用数字化技术组织课堂创意游戏，实现趣味教学，增强课堂活力。要发挥虚拟技术的优势，让知识直观呈现，以信息技术为辅助，实现课堂实时互动。在评价环节，要借助大数据追踪功能，保证评价的针对性、客观性，完善多元化的评价体系。

参考文献

[1]孙宝.信息化视野下高中生物教学的路径探索[J].天天爱科学（教学研究），2023（1）：21-23.

[2]王文军.高中生物实验改进与创新的误区及设计路径[J].教育与装备研究，2022，38（10）：64-66.

[3]王琦.“互联网+教育”背景下的高中生物智慧教育探讨[J].教育界，2022（11）：74-76.

[4]张亦飞.探究“互联网+教育”时代下的高中生物智慧教育[J].知识文库，2020（6）：66，75.

[5]刘群.高中生物实验的改进与创新路径研究[J].高考，2021（18）：71-72.