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，現代化的教學手段已經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展的世紀，對社會各個領域都將產生深刻的影響。計算機可以幫助教師進行生物學實驗的教學活動，可以通過一個現代化的網絡幫助學生鞏固生物學知識，激發學生興趣、調動學生積極性，培養學生實驗的基本技能，并可提高學生探索和創新能力。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、激發學生興趣，調動學生積極性。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律，產生各種與現實世界類似的現象或直接呈現自然生命現象，再現實驗過程，供學生觀察。這種方法，比教師照本宣科、生搬硬套更能激發學生興趣、調動學生積極性，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、有計劃的培養學生的基本技能。大多數情況下，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，并可以掌握規范的操作程序。這樣，不僅培養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、提高學生探索和創新的能力。激發學生分析生活中的事實或現象，培養學生的創新能力是素質教育的要求。許多生物學成果也都是前人在經歷了無數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。這種方式對于培養學生良好的科學品質、堅強的意志力、實事求是的科學態度有著重要作用。二、計算機輔助生物實驗教學的特點。傳統的生物實驗教學模式是程序化、統一化的教學模式，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新精神的培養。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微觀的變化，而這變化是靜態的掛圖、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象，用動態的圖形展示出來，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。在單側光的照射下，生長素由向光一側向背光一側轉移，使得背光一側生長素分布得多，背光一側的細胞縱向伸長生長得快，結果使莖朝向生長快的一側彎曲，也就朝向光源的一側彎曲。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完成。在不影響教學效果的前提下，要盡量考慮選擇采用節省時間的辦法。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。某些經典的實驗對于啟發學生的思維非常有幫助，而重現其過程難度很大，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。例如，孟德爾的雜交實驗，真正的實驗經過了八年的時間，利用計算機將過程模擬出來，幾分鐘之內就可重現。這樣，既可讓學生在某種程度上“親身經歷”實驗過程，又可感知科學的發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，可以創設各種情境，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。這種功能節省了大量的人力、物力，因而降低了教學成本。三、計算機輔