教育数字化转型理论与生物教学实践研究

20世纪70年代以来，信息技术迅猛发展，将人类带入一个全新的数字化信息时代。科学技术的发展在给人们生活带来便利的同时，也给很多领域带来了冲击，尤其是教育领域，如何把数字信息技术运用到生物教学实践中，是每位生物教师需要潜心研究的问题。本文主要从高中生物课程运用数字化教学的意义、数字化为教师备课带来便利、数字化在生物课堂教学中的应用、利用数字技术做实验教学的补充、数字化在生物学科教研中的应用等方面，阐述数字化与生物教学实践的结合。

一、高中生物课程运用数字化教学的意义

数字化教学是指教师和学习者在数字化的教学环境中，遵循现代教育理论和规律，运用数字化教学资源，以数字化教学模式开展教学活动，以培养适应新世纪需要的具有创新意识和创新能力的复合型人才。数字化教学要求信息技术与课程教学的有机整合，将数字化资源和技术有效地运用到生物学科教学中，为学生营造一种信息化教学环境。在这种环境中，教师充分体现学生的主体地位，引导学生学习，进而积极、主动地去探索生物学的奥秘。

生物学是一门与生活实践紧密联系的学科，很多抽象的概念运用传统教学学生难以理解，而利用数字化教学资源能够使抽象的概念具象化，促进学生对概念的理解，激发学生学习兴趣。因此，将数字化教学手段引入生物课堂，既是社会发展、技术进步大背景下的必然趋势，也是当下教师提高教学质量、增强课堂活力的有效工具。二者的融合是教师不断提升自我教学水平的必要途径，更是教师助力教育强国所必备的技能。

二、数字化为教师备课带来便利

伴随着信息技术的迅猛发展，很多学校都相继组建信息化教学平台，储存海量的数据和资料，为教师备课带来便利。教师运用数字化校园电子平台进行备课，采用动画、图片、微视频等形式展示授课内容，有助于提高学生专注力、理解力和接受力，使学生在轻松的氛围中完成教学任务，达到教师备课的目的。

学校倾力打造线上教学平台，内容涵盖电子教材、教学大纲、课时安排、教学目标、课后作业、课程笔记等，并进行在线直播教学，为学生答疑解惑。教师利用网络进行自动化办公，减轻了工作压力。教师采用数字化教学，形式多样的数字化手段能够吸引学生注意力，促其紧跟教师讲解内容，增进理解和吸收，达成课业目标。同时，数字化教学有助于教师根据学情不断调整教学进度和手段，以提高课堂教学效率。数字化平台也有助于创新教学反馈形式。比如：检查学生对基础知识的掌握情况，教师可以采用音频、视频等更加灵活多样的方式。数字化平台还可以帮助教师更好地了解学生作业完成情况，对于没有完成作业或完成不好的学生，教师可以通过微信连线，督促、帮助学生解决疑难问题。教师还可以进行在线课堂检测，运用小程序判题，快速了解学生知识掌握情况，同时减轻教师判题负担。对于学生而言，可以在作业提交完成后，查看自己和其他同学作业答题情况，如查询作业完成时间、作业答题正确率、每道题答题情况等。平台还有同学间互动互评功能，有助于激发学生学习兴趣和参与积极性。

学校创立网上阅卷平台，为阅卷、评分、评估及数据统计提供便捷。每一次考试后，我校都会通过金航阅卷软件进行数据化分析，对每一道题、每一个知识点进行统计分析，发现问题学生、问题知识点，建立档案，进行个别化指导。再者，还可以查找全校主观题、客观题得分情况，然后分析问题、解决问题，进而在集体备课中制定专项训练，以促进学生理解吸收，提高正确率。

三、数字化在生物课堂教学中的应用

（一）创设生动有趣的教学情境

数字化在生物课堂教学中的应用，有助于创设生动有趣的教学情境，提升学生学习效果。在形象生动的情境中，学生的大脑皮层处于兴奋状态，此时思路敏捷、开阔，更容易激发探究欲望。适当的情境，恰当的氛围，能够使学生学得愉快，教师教得轻松。例如：讲解选择性必修一《免疫调节》时，我们可以先播放免疫相关视频《工作细胞》，引导学生从视频中体会机体免疫机能、免疫防线，思考应如何防卫。视频的播放，极大刺激了学生感官，激发了学生学习兴趣。在这种氛围中，教师自然而然地提出问题让学生探究，学生也会积极主动地参与其中，水到渠成。

（二）数字化展示探究过程

必修一《光合作用的探究历程》的教学中，光合作用的条件、场所、过程、产物的得出，需依靠一系列实验。这些实验现象及每个实验过程，如果用文字来展示，或者用语言来表达，都显得有些苍白无力。如果把恩格尔曼的实验、鲁宾/卡门实验、阿尔农的实验制作成微视频，播放给学生，教师再给予一定的引导，能够调动学生学习积极性，促使学生根据教师提问进行交流讨论，并最终得出结论。紧接着，教师播放光合作用的视频，形象生动地介绍光合作用的条件、场所、过程、产物，极大刺激了学生的感官，在学生的大脑皮层留下深刻记忆。

（三）数字化动画演示微观世界

讲解必修二《DNA的复制、转录、翻译》时，需要弄明白：DNA分子如何解螺旋，碱基如何配对，新的DNA分子的两条链是什么样的；RNA聚合酶如何启动转录，转录怎么停止；翻译时核糖体如何在mRNA上移动，如何识别密码子，转运RNA怎样按照密码子的要求运来对应的氨基酸，氨基酸如何脱水缩合成肽链。这样一系列复杂的过程，仅靠教师反复讲解与学生努力思考，很难实现理想的教学效果。如果教师做成微视频演示给学生，就能把微观的内容具体、直观地呈现在学生面前，变抽象为具体，促进学生理解和掌握。

四、利用数字技术做实验教学的补充

生物学是一门从实验中延伸出来的学科，实验是生物教学的重要组成部分。教师利用信息技术制作精细的课件，能够将实验器材结构、实验原理及预期实验现象介绍得清晰明白，实现形象化、具体化、实用化。例如：《观察根尖分生区组织细胞有丝分裂》的实验教学，由于实验操作过程要求精细，学生极容易出错，从而观察不到实验现象。为此，我用手机录制操作流程视频，并且对每一个步骤进行重点拍摄，做成PPT展示给学生。学生观看视频，关注每个步骤细节，操作时就不容易出错，实验易于成功。

教师运用数字技术制作相应课件，注重细节及注意事项，便于学生操作时参考对照，使实验操作步骤更加规范、准确，从而顺利得到实验结论，同时保障实验的安全性。比如：《高倍显微镜的使用》的实验中，高倍显微镜操作步骤要求特别严谨。显微镜是很多生物实验课经常用到的观察仪器，熟练、准确地使用显微镜关系到很多实验成功与否。为此，我利用数字技术制作微电影、幻灯片，把如何对光、如何在低倍镜下观察、怎样转化成高倍镜再进一步观察，一步一步清晰地展现出来，在学生的大脑中画下深刻的轨迹，让操作步骤更加精确、规范。

中学生物实验对时间要求比较严格，需要在有限的时间内完成。这就要求教师尽量选择节省时间的教学方法。很多实验耗费时间比较漫长，一节课45分钟只能完成实验的一部分。这样，学生无法掌握整个实验过程，也不利于整体思维的构建。很多经典实验对于学生情感态度和价值观目标的达成很重要，然而再现该过程难度太大，不可能在中学实验室里进行。于是，我们利用数字技术制作微课、微视频，以缩短实验时间，再现经典实验。例如：奥地利帝国遗传学家孟德尔以豌豆做实验材料，潜心研究了8年，最终总结出两大遗传定律。利用数字技术将这一过程用微视频模拟出来，几分钟之内就可重演。这样，既可让学生仿佛亲身经历实验过程，又可体会科学发现的艰难及科学家的艰辛。

五、数字化在生物学科教研中的应用

数字化信息时代，生物学科教研也可以摒弃老旧的面对面教研，建立网络教研平台，大家一起研究课程标准、学科发展，进行听评课活动，相互交流经验，分析学情，制定作业难度，安排周测日测等。还可以网络连线一些专家，获得教学科研中的经验。数字化拉近了我们之间的距离，实现了资源共享，促使我们能够直观地分析每道高考题的难度系数、考查的知识点，进而把握题型方向，为今后教学打下基础。

总之，数字化与生物教学的有机融合，对生物教学的改革起到推动作用，产生多重效果：方便了教师备课，为教师的进修与发展提供更加广阔的空间；激发了学生学习兴趣和主动性，促进学生深度学习；为课堂教学带来巨大变革，提高了课堂效率。

（柳艳芳）