数字化实验室在高中生物教学中的应用研究

发布时间：2016-07-07 21:33

1.研究背景及意义

目前我国在中学数字化实验室的建设及软件开发方面己经取得了一定的成绩并有相对完善的理论作为支持,同时,一线教师也针对一些具体的课题开展了数字化实验并取得了一定的效果,尤其是在物理和化学学科。然而,对于数字化实验室的建设及数字化实验的理论研究并没有充分考虑到一线教学的实际问题及需求,以往往造成过高的理论要求很难在一线实践开展或一线需要解决的问题却得不到适当的理论的支持和指导,最终导致数字化实验室使用率不高,鉴于此,本研究将重点探讨如何将数字化实验的理论同一线教学更紧密的结合从而使数字化实验室在髙中教学过程中发挥出更大的作用。另一方面,目前对于数字化实验室的应用及研究主要集中在物理学科,也有不少在化学学科,但对其在生物学科的应用研究较少。甚至有文章说在一线教师和学生中大多数认为数字化实验室对中学生物教学的应用空间及效果不大。本文将结合访谈等方法探究其原因,尝试以生物学教学为例探讨数字化实验室在中学生物学教学中的应用价值。本文将从传统生物实验教学现状,数字化实验室在中学生物中的应用情况,通过具体实例给出数字化实验室的优势和局限性,如何提高数字化实验室在高中生物教学中应用效率及武汉市市级示范高中开展数字化实验的可行性分析这几个方面来完成我的研究。

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2.高中生物学实验教学的现状

2.1生物实验与高考的联系

近年来高考的考察形式越来越丰富,实验的考察不仅是对课本以及实验的原理、操作步骤、注意事项、结果及结论等的考察,更是对实验思维的考察,例如要求考生设计实验类的题目、对新实验进行分析的题目。2013年湖北省高考理综卷全国一卷来说,第29题考察了油料种子的萌发,探究这些种子萌发过程中一些物质的变化情况、原因及实验条件;第说题是基于选修教材的实验,考察了泡菜制作实验的条件;第40题给出了新的实验过程,要求学生对实验原理进行分析。再以2014年湖北省高考理综卷全国一卷来说,选择题第2题,给出了一个简单的实验情景,让学生分析可能出现的实验结果,第29题是对观察根尖细胞有丝分裂的考察,重点考察实验原理,第39题考察的是±壤中纤维素分解茜的分离和技术,主要考察了实验原理和实验注意事项。可见,在高考生物中,实验的分值大,难度窩,考察方式多,要想做好这些题目,必须在平时的教学过程中重视实验教学。

2.2实验教学在生物学教学中的地位和作用

在高中生物教学中,许多重要的知识都是以科学史开始的,而科学史实际上就是多位科学家一步一步分析并用不同的实验一步一步推进着真理的发现,如在人教版高中生物必修3"植物生长素的发现"这一节,首先19世纪末达尔文注意到植物的向光性并设计了实验探究植物向光性的原因,设计了四组实验,分别是自然状态下给予单侧光照则植物向光弯曲,若切去脏芽鞘尖端再给予单侧光照,则化芽鞘不弯曲,若用锡箱纸遮住胚芽鞘尖端,给予单侧光照,脏芽鞘也不弯曲,最后用锡链纸遮住胚芽鞘下端,给予单侧光照,胚芽鞘弯曲。达尔文根据前两组实验,得出结论:脏芽鞘的尖端是引起胚芽鞘弯曲的原因;根据后两姐实验,得出结论;胚芽鞘的尖端是感受光刺激的部位,脏芽鞘的下端不是感受光刺激的部位。最后综合以上两个结论,达尔文得出最终结论:是胚芽鞘的尖端产生了某种影响造成胚芽鞘弯曲。如下图:

3.数字化实验室概述......9

3.1数字化实验室的含义及其构成........9
3.2数字化实验室国内外发展现状......9
3.3数字化实验室与基础教育.....10
4.数字化实验室在高中生物教学中的应用分析.........18
4.1武汉市髙中数字化实验室的应用现状......18
4.2数字化实整室在高中生物教学中应用的优势及其实例分析.......20
5.武汉市市级示范高中开展数字化实验的可行性分析.......25

4.数字化实验室在高中生物教学中的应用分析

4.1武汉市高中数字化实验室的应用现状

武汉市从2014年在省级示范高中和部分市级示范高中建立了数字化实验室,到现在己经投入使用一年了。武汉市第十九中学、武汉市汉铁高级中学、武汉市第十五中学、武汉市第二十三中学以及武汉市新洲区第一中学皆是首批受益的学校,经过笔者设计问卷并调查访谈这六所省级示范高中的生物教师,了解到这些学校的生物实验室的数量大部分都有3或3个以上,其中生物数字化实验室为1个,除此以外配备了一个姐织培养室。武汉市新洲区第一中学在校生2000余人,曾在2014年暑假派2位生物教师参加了数字化实验室相关培训,并且参训教师认为数字化实验室的教学效果要优于传统实验室,因为数字化实验室的高科技设备更能激发学生的求知欲和创造性。但是该校在数字化实验室建设好的这一年即2014-2015学年没有使用数字化实验室完成教学作,谈及原因,新洲区第一中学的生物教师认为是老师们不熟悉数字化实验室的设备,学习和使用起来麻烦。

4.2数字化实验室在高中生物教学中应用的优势及其实例分析

在人教版离中生物必修1第7至8页,安排了学生的第一个生物学实验,即"使用高倍显微镜观察几种细胞",在这个实验中,有两个实验目的,其一是学会临时装片的制作方法,其二是学会使用高倍显微镜观察细胞,比较不同细胞的异同点。在传统实验中我们所使用的高倍显微镜,需要手动调整反光镜的方向来获取光源;在观察到物像后,只有观察者自身可看到物像,同组其他同学无法同时观看,也包括教师,这就决定了同组同学之间难以交流具体看到的细胞,对于学生看到的细胞,教师难以准确的予指导;当有教学需要将图像进行保存或者展示给其他姐学生观看的时候,完全无法进行(某些情况下教师会让学生排队轮流观看同一个显微镜中的物像,但畳然送会浪费大量的课堂时间并且有可能带来课堂管理上的问题)。

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5.武汉市市级示范高中开展数字化实验的可行性分析

武汉市市级示范高中从实验室的配备上来说,比省级示范高中配备的较晚,并且没有专口的人员来对接设各的维护,为实验室的安装和使用带来了困难。但是,在市级示范高中开展数字化实验室教学仍然具有重大的意义。虽然在对教材知识的理解和掌握上,市级示范中学的学生还与省级示范学校的学生有一定的差距,但是在动手能力和接触新事物的能力,并不处于劣势,甚至部分同学有着更好的条件和能为。在数字化大环境下,需要学生发挥自己的创新能为来设计实验,对于基础稍差的学生可能会有更多的困难,但是一旦掌握了方式,对于学习的促进作用会更大。最后,没有哪个学生不渴望自己亲自动手设计和完成实验,看到实验结果的那一刻,对于学生的鼓励比教师的语言更强烈。

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参考文献（略）

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本文编号：66787