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一、生物數字化實驗室結構及功能介紹
生物數字化實驗平臺主要由傳感器、數據采集器、計算機及實驗軟件包等三部分構成。其中,傳感器的作用是把實驗中測量的各種非電信號轉換成標準的電信號,并把這些電信號傳遞給采集器,傳感器的種類主要有PH值、電導率、呼吸、濕度、心電圖、電壓、溫度、光強等專用設備;采集器是傳感器與計算機的接口,它的作用是把實驗中各種傳感器輸出的電信號轉換成數字信號并輸入到計算機中;實驗軟件包主要用于傳感器的數據采集、數據表現與數據分析。生物數字化實驗平臺能夠獨立或與傳統的儀器結合起來進行實驗,通過傳感器快速而高精度地完成力、熱、聲、光、電等各類實驗數據的實時采集,并由連接的計算機完成數據的處理、計算、分析,展示真實的實驗結果。
現如今,所有教師都應當充分認識信息技術對學科教學的促進,是優化教學過程、促進教學改革的必不可少的重要手段。尤其是數字化實驗室環境下的生物學科,需要老師們充分運用現代化儀器設備和現代化信息技術解決生物教學中的問題。其具體優勢主要體現在:
1.在數字化實驗室環境下,信息技術能夠將生物教學中抽象概念、問題直觀化、具體化。
抽象概念或知識點運用傳統的教學手段是難以讓學生吃透的,而運用信息技術則可將抽象的生物結構和功能或者生理過程生動逼真地呈現給學生。如細胞的有絲分裂,利用相關軟件制作細胞分裂、分化的立體動畫,使難以理解的微觀生物現象直觀化,這樣既容易讓學生理解,更可激發學生的興趣。
2.在數字化實驗室環境下,師生對于相關設備的操作
均需要掌握一定的信息技術知識和技能,了解各硬件的功能、連接方式,掌握各設備的正確使用方法,促進各實驗數據的正確采集,熟練各實驗的正確操步驟及流程,達到既能熟練掌握生物實驗操作的技能,又能正確完成生物實驗的數據采集工作,為后續的實驗分析打好基礎。
3.在數字化實驗室環境下,信息技術的使用能夠增強師生之間、教與學之間的交互性。
現代信息技術的“互動教學”具有新穎性、趣味性、娛樂性、知識性的特點。信息技術的運用,可以幫助教師在課堂上根據學生的信息反饋,進行現場分析和答疑,以人機對話方式靈活方便地進行啟發式教學;這樣既保證了教學的規范性、系統性、條理性,又具有一定的自主性、多樣性和靈活性。
4.在數字化實驗室環境下,信息技術的使用有利于教學難點的突破和提高教學效益
可以在一定程度上突破時間和空間的限制,突出直觀效果、豐富感知材料、優化分析數據,能夠較徹底地分解知識和技能的復雜度;再加上教師深入淺出的講解,這樣既優化了教學環節,又提高了教學質量,利于教學重難點的突破,達到教學目的。
三、信息技術促進生物教學的有效途徑
信息技術內涵豐富、形式多樣,要在其他學科的教學活動中靈活運用,就必須找準切入點、尋求突破點、把握關鍵點、守住根本點,不斷學習信息知識,掌握信息技術。
1.找準切入點,提升信息素養
想要用好信息化技術,必須熟悉各種數碼設備,掌握常用的信息技術手段。具體包括使用電腦對圖表、文件、音視頻進行編輯、處理;會使用數碼相機、DV、掃描儀、投影儀等常見的數碼設備;會使用常用的工具軟件設計和制作多媒體課件,并能夠熟練地運用于教學等。只有真正熟練掌握了信息技術,才能清楚地了解如何使用信息技術實現教學目標,更好地發揮信息技術的優勢。
2.把握關鍵點,提高課堂效率
在生物教學中,常有一些難以理解的生物學概念和生命原理,通過傳統實驗往往還不足以讓學生理解和掌握。因此,利用數字化生物實驗設備,借助信息技術的直觀演示和準確的數據分析,揭開表面的因素,將內在的、重要的、本質的東西表現出來。這不僅激發了學生的學習興趣,調動了學生的積極性,優化了教學過程,而且將教學難點變得容易認知,使學生形成鮮明的感官認識,為進一步上升為理性認識奠定了基礎,有利于提高課堂教學效率。
3.守住根本點,落實教學目標
傳統實驗中,由于受到實驗器材的限制,很多帶有新穎設計理念的實驗方案很難付諸實施,這使得學生在進行自主探究式實驗設計時其廣闊的思維空間(理論)和實際操作(實踐)之間產生較大的差距。因此,將傳統實驗和數字化信息技術相結合,可以很好的解決這一問題,極大程度地調動了學生探究式學習的積極性。由于有強大的數字化實驗系統和現代化信息技術的支撐,學生可以在諸如探究二氧化碳的溫室效應、水污染研究、休眠種子的呼吸研究、微生物培養等探究活動中,廣泛而深入的開展討論、分析、交流,其綜合運用知識、表達、溝通、實踐等技能得到很好的鍛煉和培養,從而充分體現新課標的教育理念,落實新課程的教學目標。
作者:朱明 單位:南京市第九初級中學