數(shù)字化技術在高中生物實驗教學中的應用

伏笑融

摘要：隨著數(shù)字化技術的發(fā)展，其在教育領域的應用越來越廣泛。在高中生物實驗教學中應用數(shù)字化技術，能幫助教師更好地組織和管理實驗教學，提高實驗的直觀性和可視化程度，提高教學效率和實驗效果。因此，文章首先闡述了數(shù)字化實驗技術的定義，然后分析了數(shù)字化技術在高中生物實驗教學中的應用價值，最后根據教學案例闡述了應用數(shù)字化技術的方法，以期為高中生物實驗教學提供指導。

關鍵詞：數(shù)字化技術；高中生物；實驗教學；應用

數(shù)字化技術在高中生物實驗教學中具有舉足輕重的地位。首先，數(shù)字化技術能幫助學生更好地理解實驗原理和過程。傳統(tǒng)方法需要學生通過觀察和實驗操作理解實驗原理，而數(shù)字化技術能通過圖像、動畫、微課等形式將實驗過程直觀地呈現(xiàn)出來，從而賦予實驗過程以直觀性。除此之外，傳統(tǒng)教學需要大量的時間和人力開展實驗教學，而數(shù)字化技術能通過網絡技術和遠程教學方式拓展實驗教學范圍，從而提高教學效率。所以，如何將數(shù)字化實驗技術應用于高中生物實驗教學中，已成為新時代高中生物實驗教學的重中之重。

1 ? 數(shù)字化實驗技術的內涵

數(shù)字化實驗技術是一種利用計算機技術和網絡技術模擬和實現(xiàn)實驗的方法，它能提高實驗的效率和準確性，并能實現(xiàn)實驗的遠程操作和數(shù)據共享。

首先，數(shù)字化實驗技術的核心是數(shù)字化實驗室。數(shù)字化實驗室是集成多種實驗設備和軟件的虛擬實驗室。通過數(shù)字化實驗室，能實現(xiàn)實驗設備的遠程控制和數(shù)據共享，從而達到遠程操作實驗及促進數(shù)據共享的目的。其次，數(shù)字化實驗室能實現(xiàn)實驗數(shù)據的自動采集、存儲和分析，進而提高實驗質量。數(shù)字化實驗能利用虛擬技術實現(xiàn)實驗的模擬和仿真。虛擬現(xiàn)實技術能模擬實驗的環(huán)境和條件，以幫助學生更好地理解實驗原理和實驗結果。最后，數(shù)字化實驗技術能通過網絡技術推動實驗數(shù)據的共享和傳輸。通過網絡技術，能實現(xiàn)實驗數(shù)據的遠程存儲和分析，提高實驗質量。數(shù)字化實驗技術也能借助人工智能技術促進實驗自動化。人工智能技術能實現(xiàn)實驗的自動化操作和分析，進而豐富實驗內容，優(yōu)化實驗流程。

2 ? 數(shù)字化技術在高中生物實驗教學中的應用價值

2.1有助于提升學生解決問題的能力

在高中生物實驗教學中應用數(shù)字化技術，能提升學生解決問題的能力。數(shù)字化技術能為學生提供更生動、直觀、形象的學習體驗，幫助學生更好地理解實驗原理和實驗結果。

首先，在實驗教學中，學生需要掌握實驗原理和實驗結果，但由于實驗過程復雜，學生會感到難以理解。而數(shù)字化技術能將實驗過程以動畫或者視頻的形式呈現(xiàn)出來，讓學生更直觀地看到實驗過程，從而理解實驗原理和實驗結果。

其次，數(shù)字化技術能幫助學生提升實驗技能，如實驗設計、實驗操作、數(shù)據分析。同時，數(shù)字化技術能為學生提供豐富的實驗資源和實驗案例，讓學生深入學習實驗技能。

最后，數(shù)字化技術能幫助學生解決實驗問題。實驗教學中，學生會遇到各種實驗問題，如實驗設計、實驗操作、數(shù)據分析。而數(shù)字化技術能為學生提供更豐富的解決方案和解決思路，為學生解決實驗問題創(chuàng)設條件。

2.2豐富實驗評價內容

在高中生物實驗教學中應用數(shù)字化技術，能豐富實驗評價的內容。數(shù)字化技術能為實驗評價提供更豐富的內容和形式，從而更全面地評價學生的實驗能力和實驗成果。

首先，數(shù)字化技術能為實驗評價提供更豐富的內容和形式，如實驗報告、實驗視頻和實驗論文。通過這些形式，能從多個維度評價學生的實驗能力，鞏固實驗成果，包括實驗過程中的表現(xiàn)、實驗結果的分析和總結。其次，數(shù)字化技術能為實驗評價提供更客觀的數(shù)據和信息，如實驗數(shù)據的采集和分析、實驗結果的對比和分析。通過這些數(shù)據和信息，能更準確地評價學生的實驗能力，剖析實驗成果的真實性，從而指導學生實驗并參與實踐任務。最后，數(shù)字化技術能為實驗評價提供便利，并能優(yōu)化管理模式，如實驗數(shù)據的自動采集、實驗結果的自動分析。通過這些操作，能提高實驗評價水平。

2.3為學生之間的合作交流創(chuàng)造條件

在高中生物實驗教學中應用數(shù)字化技術，能為學生合作交流創(chuàng)造條件。數(shù)字化技術能為學生提供豐富的學習資源和工具，為學生之間的合作交流提供便利條件。

首先，數(shù)字化技術能為學生提供更豐富的學習資源，如網絡課程、在線實驗教材和視頻。通過這些學習資源和工具，學生能深入學習生物知識。其次，數(shù)字化技術能為學生提供更便捷的合作交流條件，如在線討論、在線作業(yè)和在線實驗。最后，數(shù)字化技術能為學生提供更豐富的合作交流機會，如學生之間的在線討論、學生與教師之間的在線交流。通過這些合作交流，學生能更深入地了解生物知識，促進知識吸收和內化。

3 ? 數(shù)字化技術在高中生物實驗教學中的應用策略

3.1以學生學情為中心設計數(shù)字化生物實驗

在高中生物實驗教學中應用數(shù)字化技術，應根據學生的學情設計實驗任務。首先，教師應了解學生的學習情況和需求，以便設計符合學生學習需求的數(shù)字化實驗。其次，教師應根據實驗內容和學生的學習情況，設計適合學生學習的數(shù)字化實驗。最后，教師評估和反饋數(shù)字化實驗，以便改進和優(yōu)化數(shù)字化實驗。

為了提升教學效果，教師要注重數(shù)字化實驗的評估和反饋：第一，評估數(shù)字化實驗，包括實驗的準確性、可重復性和可操作性。第二，反饋數(shù)字化實驗，包括對實驗設計的改進建議，對實驗操作的指導建議。第三，總結數(shù)字化實驗，包括對實驗原理和應用的總結、對實驗過程的總結。

3.2改進實驗流程并直觀呈現(xiàn)實驗數(shù)據

在高中生物實驗教學中應用數(shù)字化技術，應優(yōu)化實驗流程并直觀呈現(xiàn)實驗結果。首先，數(shù)字化技術能幫助教師優(yōu)化實驗流程，并直觀呈現(xiàn)實驗結果。以“細胞實驗”為例，使用數(shù)字化技術，教師能優(yōu)化實驗流程，先培養(yǎng)細胞，然后直接觀察和記錄細胞的變化，最后分析數(shù)據。該實驗流程能縮短實驗時間，提高實驗效率，并且實驗結果更準確。其次，數(shù)字化技術能幫助教師直觀呈現(xiàn)實驗結果。以“遺傳學實驗”為例，應用數(shù)字化技術，教師能直觀呈現(xiàn)實驗結果，如利用3D打印技術打印基因表達的結果，或者利用虛擬技術模擬基因突變的過程。這種方式能讓學生更直觀地看到實驗結果，并且能更準確地分析和比較。最后，數(shù)字化技術能幫助教師分析和處理數(shù)據。以“生態(tài)學實驗”為例，教師可以利用計算機模擬技術分析生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，或者利用信息技術預測種群動態(tài)。這種方式能讓學生更準確地分析和處理數(shù)據，從而理解生態(tài)學原理，了解如何應用生態(tài)學知識。

教師還可以引進虛擬實驗，虛擬實驗是一種利用計算機技術模擬實驗過程的方式。在高中生物實驗中，應用虛擬實驗能提升實驗效果。例如，教師在講解細胞有絲分裂知識時，可以利用虛擬實驗模擬細胞有絲分裂的過程。通過虛擬實驗，學生能更直觀地了解細胞有絲分裂的過程，并能獨立完成重復實驗，提升實驗效果，也可以應用網絡資源拓寬學生的學習渠道。例如，可以在網絡上搜集關于細胞有絲分裂的資料，包括細胞有絲分裂的定義、過程、分裂期的特點。通過網絡資源，學生能全面了解細胞有絲分裂的重點內容。

3.3優(yōu)化傳統(tǒng)實驗，促進學生主動探究

應用數(shù)字化技術，學生能通過獨立探究，理解實驗原理和過程，并且能深入探究實驗結果。因此，教師應積極使用數(shù)字化技術并加強指導，促進學生探究問題，激發(fā)學生的自主性和創(chuàng)造性，從而培養(yǎng)學生的實驗能力和創(chuàng)新精神。

與此同時，教師可以利用數(shù)字化技術，創(chuàng)設真實的實驗情境，讓學生在實驗中親身體驗，從而激發(fā)學生的好奇心和探究欲望。微課教學是一種新型的數(shù)字化教學方式，它以微視頻為載體，以教學目標為核心，以教學重點和難點為主要內容，以教學方法和教學資源為支撐，以學生自主學習和合作學習為主要方式，旨在提升學生的學習效果和教師的教學效果。

3.4利用多媒體創(chuàng)設問題情境

在高中生物實驗教學中，應用信息技術創(chuàng)設問題情境，是實施數(shù)字化實驗教學的關鍵。因此，教師要發(fā)揮多媒體技術的優(yōu)勢，圍繞教學內容和重點創(chuàng)設問題情境。

以“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”為例。在該實驗中，學生需要觀察和實驗操作理解植物生長素的作用原理。為了創(chuàng)設問題情境，教師可以利用多媒體技術展示植物生長素的生理作用和調節(jié)機制，并提出問題：“植物生長素的生理作用是什么？植物生長素的調節(jié)機制是什么？植物生長素的生理作用和調節(jié)機制與光照有什么關系？”通過多媒體技術的展示，學生能直觀了解植物生長素的生理作用和調節(jié)機制，并且能主動思考和探究問題。

在高中生物實驗教學中，應用信息技術創(chuàng)設問題情境是提升學生學習效果和教學質量的重要手段。通過多媒體技術的展示，學生能更直觀地了解實驗原理和過程，并且能通過問題引導他們主動思考和探究，幫助學生理解知識，優(yōu)化實驗教學。

3.5加大對數(shù)字化實驗室的建設力度

在高中生物教學中，建設數(shù)字化實驗室能提升教學效果，促進學生學習。以下是建設數(shù)字化實驗室的建議：

第一，優(yōu)化數(shù)字化實驗室的硬件設施。數(shù)字化實驗室需要一定的硬件設施，如計算機、投影儀和實驗臺。學校應投入足夠的資金，完善數(shù)字化實驗室的硬件設施。第二，購買數(shù)字化實驗室軟件。數(shù)字化實驗室需要專業(yè)軟件，如數(shù)字化實驗室管理軟件和實驗軟件。學校應購買數(shù)字化實驗室軟件，并在實驗室中安裝。第三，建立數(shù)字化實驗室管理系統(tǒng)。數(shù)字化實驗室需要創(chuàng)設新的管理系統(tǒng)，用來管理實驗室的復雜事務。學校應建立數(shù)字化實驗室管理系統(tǒng)，如實驗室使用、實驗室安全和實驗室設備管理。第四，培訓教師使用數(shù)字化實驗室軟件。數(shù)字化實驗室需要教師掌握軟件的使用技能。學校應為教師提供培訓，讓教師掌握數(shù)字化實驗室軟件的使用技能。

綜上所述，數(shù)字化實驗技術能更快、更準確地獲取實驗數(shù)據，縮短學生處理數(shù)據的時間，為學生提供更多的學習時間。以小組互助探究的方式設計實驗、分析實驗圖形和評價實驗結果，正是新課程理念倡導的思想。因此，教師要優(yōu)化數(shù)字化技術的應用模式，圍繞高中生物實驗教學現(xiàn)狀引進數(shù)字化技術，發(fā)揮數(shù)字化技術的教育價值，為高中生物課堂增色。

參考文獻：

[1]黃偉鵬.現(xiàn)代信息技術與高中生物實驗教學環(huán)節(jié)的融合[J].數(shù)據，2023（1）：73-74.

[2]任興華.信息技術在初中生物實驗教學中的創(chuàng)新應用[J].數(shù)理化解題研究，2022（26）：140-142.

[3]王繼變.信息技術在高中生物實驗教學中的應用[J].中小學電教（教學），2022（6）：16-18.

[4]劉繼榮.信息技術下的初中生物創(chuàng)新實驗教學方法[J].中學課程輔導，2022（16）：117-119.