學科教育論文-計算機輔助生物實驗在教學中的應用.doc

學科教育論文-計算機輔助生物實驗在教學中的應用【摘要】一、計算機輔助生物實驗教學的意義二、計算機輔助生物實驗教學的特點三、計算機輔助生物實驗教學應注意的問題【關鍵詞】計算機輔助生物實驗【正文】生物學是一門以實驗為基礎的自然學科，實驗教學在課堂教學中占有重要的地位。隨著學校教學條件的不斷改善，很多學校都配置了先進的多媒體計算機教室，現(xiàn)代化的教學手段已經(jīng)很方便地進入了教室。利用計算機輔助生物實驗教學，可以幫助學生形成生物學概念、理解和掌握生物學知識，培養(yǎng)學生的觀察力、注意力和思維力。實踐證明，計算機將成為培養(yǎng)學生實驗教學的一條重要途徑。一、計算機輔助生物實驗教學的意義。21世紀是信息技術和生物技術飛速發(fā)展的世紀，對社會各個領域都將產(chǎn)生深刻的影響。計算機可以幫助教師進行生物學實驗的教學活動，可以通過一個現(xiàn)代化的網(wǎng)絡幫助學生鞏固生物學知識，激發(fā)學生興趣、調(diào)動學生積極性，培養(yǎng)學生實驗的基本技能，并可提高學生探索和創(chuàng)新能力。1、鞏固生物學知識。生物學實驗分為兩大類：探索性實驗和驗證性實驗。探索性實驗是學生探索未知世界的活動；驗證性實驗是學生對研究對象有了一定的認識并提出了假說以后，對所提出的假說理論進行確證的實驗。在生物教學中開展的實驗多數(shù)是驗證性的。計算機演示實驗的一個顯著特點就是直觀性，它可以幫助學生將不易理解的抽象化知識具體化、形象化，使學生通過觀察，利用多種感官獲得感性認識，然后，在此基礎上，由教師來講解，形成正確的概念和掌握有關知識點，學生理解和接受起來就容易多了。2、激發(fā)學生興趣，調(diào)動學生積極性。興趣是最好的老師，學生只有對學習生物學有濃厚的興趣，才會產(chǎn)生學習的動力，投入全部的熱情，津津樂道地喜歡上生物學。利用計算機技術，模擬自然界、生命體等生物學領域中的某些規(guī)律，產(chǎn)生各種與現(xiàn)實世界類似的現(xiàn)象或直接呈現(xiàn)自然生命現(xiàn)象，再現(xiàn)實驗過程，供學生觀察。這種方法，比教師照本宣科、生搬硬套更能激發(fā)學生興趣、調(diào)動學生積極性，學生的注意力和觀察力都會有明顯地提高。3、培養(yǎng)學生生物學實驗的基本技能。學生必須要掌握一定的實驗技能，才能確保實驗的順利完成。因此，教師在進行實驗的時候，要有目的、有計劃的培養(yǎng)學生的基本技能。大多數(shù)情況下，生物實驗教學都是先由教師在講臺上演示實驗過程，介紹實驗中注意的各項問題，然后由學生操作。但是，由于受到實驗室過大、實驗儀器過小的限制，教師在演示過程中不可能面面俱到，總會遮住一部分學生觀察的視線，學生不能清楚地看到實驗過程，也就不可能規(guī)范地操作實驗。應用計算機技術，將實驗的標準過程制成課件，放大圖像，進行全方位的展示，學生就可以很清楚地看到整個實驗過程，并可以掌握規(guī)范的操作程序。這樣，不僅培養(yǎng)了學生生物學實驗的基本技能，也為學生進一步學習生物學知識打下了堅實的基礎。4、提高學生探索和創(chuàng)新的能力。激發(fā)學生分析生活中的事實或現(xiàn)象，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力是素質(zhì)教育的要求。許多生物學成果也都是前人在經(jīng)歷了無數(shù)次的探索和研究后才獲得的。利用計算機進行的探索活動完全不同于傳統(tǒng)的教學的探索，他要求學生自主地尋找、收集和組織相關的信息，在特定的內(nèi)容領域提出假設和預期，尋找材料來模擬實驗操作、驗證假設，從而獲得生物學原理。這種方式對于培養(yǎng)學生良好的科學品質(zhì)、堅強的意志力、實事求是的科學態(tài)度有著重要作用。二、計算機輔助生物實驗教學的特點。傳統(tǒng)的生物實驗教學模式是程序化、統(tǒng)一化的教學模式，這種教學模式雖然可以滿足教育的需求，但極大限制了學生的自由，忽視了學生自身的主動性，不利于個性化教育和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。計算機輔助教學與其相比，具有自己獨特的特點：1、直觀性。生物學是一門非常深奧的學科，它的發(fā)展建立在各種各樣的實驗中。但是，受到學校條件的限制，我們無法了解到生物體內(nèi)微觀的變化，而這變化是靜態(tài)的掛圖、模型所不能詮釋的。利用計算機技術，把肉眼看不到的微觀生物現(xiàn)象，用動態(tài)的圖形展示出來，直觀性大大加強了，而且實驗過程清晰、結果一目了然。例如，利用動畫演示植物莖的向光性實驗。在單側(cè)光的照射下，生長素由向光一側(cè)向背光一側(cè)轉(zhuǎn)移，使得背光一側(cè)生長素分布得多，背光一側(cè)的細胞縱向伸長生長得快，結果使莖朝向生長快的一側(cè)彎曲，也就朝向光源的一側(cè)彎曲。這種生動直觀的教學方式為學生提供了豐富的感性認識，具有很強的吸引力，能大大激發(fā)學生的興趣。2、省時性。中學生物實驗是對時間要求比較強的一種教學形式，它要求一個實驗盡可能的在一定的時間內(nèi)完成。在不影響教學效果的前提下，要盡量考慮選擇采用節(jié)省時間的辦法。對于時間跨度比較長的試驗，有時就只能觀察實驗的某個部分。這樣，不僅不利于學生掌握整個實驗過程，也不利于學生建立整體思維方式。某些經(jīng)典的實驗對于啟發(fā)學生的思維非常有幫助，而重現(xiàn)其過程難度很大，也不可能在中學實驗室里進行。利用計算機技術就可以使其再現(xiàn)。例如，孟德爾的雜交實驗，真正的實驗經(jīng)過了八年的時間，利用計算機將過程模擬出來，幾分鐘之內(nèi)就可重現(xiàn)。這樣，既可讓學生在某種程度上“親身經(jīng)歷”實驗過程，又可感知科學的發(fā)展是一個艱辛而又曲折的歷程。3、可重復性。實驗設計的關鍵一步是實驗必須具有可重復性，而實驗課件恰巧可以滿足這一要求。例如，觀察洋蔥根尖有絲分裂的實驗中，可以將實驗過程設計成課件，用鼠標點擊來代替實驗過程，并將顯微攝影技術與動畫技術整合，把有絲分裂各個時期染色體的變化特點逐步播放，教師可以隨時調(diào)取，學生可以反復觀察，反復練習，并可以自己判斷知識的掌握程度。這種方式在實驗的復習中應用廣泛，而且效果比較明顯。4、低成本性。計算機具有巨大可靠的存儲能力，快速精確的計算處理能力，重復而又可變的工作方式和豐富多彩的人機交互功能。利用計算機的輔助實驗的教學系統(tǒng)，可以創(chuàng)設各種情境，提供眾多的實驗工具，建立一個功能完備的實驗室，其功能上的健全與設置比普通實驗是更加完善，其造價以及維護的經(jīng)濟性都大大降低了。而且計算機還可以直接模擬實驗，特別是模擬一些費用昂貴或者不可能在實驗室里完成的實驗。這種功能節(jié)省了大量的人力、物力，因而降低了教學成本。三、計算機輔