1.研究背景及意義

目前我國在中學(xué)數(shù)字化實驗室的建設(shè)及軟件開發(fā)方面己經(jīng)取得了一定的成績并有相對完善的理論作為支持,同時,一線教師也針對一些具體的課題開展了數(shù)字化實驗并取得了一定的效果,尤其是在物理和化學(xué)學(xué)科。然而,對于數(shù)字化實驗室的建設(shè)及數(shù)字化實驗的理論研究并沒有充分考慮到一線教學(xué)的實際問題及需求,以往往造成過高的理論要求很難在一線實踐開展或一線需要解決的問題卻得不到適當(dāng)?shù)睦碚摰闹С趾椭笇?dǎo),最終導(dǎo)致數(shù)字化實驗室使用率不高,鑒于此,本研究將重點探討如何將數(shù)字化實驗的理論同一線教學(xué)更緊密的結(jié)合從而使數(shù)字化實驗室在髙中教學(xué)過程中發(fā)揮出更大的作用。另一方面,目前對于數(shù)字化實驗室的應(yīng)用及研究主要集中在物理學(xué)科,也有不少在化學(xué)學(xué)科,但對其在生物學(xué)科的應(yīng)用研究較少。甚至有文章說在一線教師和學(xué)生中大多數(shù)認為數(shù)字化實驗室對中學(xué)生物教學(xué)的應(yīng)用空間及效果不大。本文將結(jié)合訪談等方法探究其原因,嘗試以生物學(xué)教學(xué)為例探討數(shù)字化實驗室在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用價值。本文將從傳統(tǒng)生物實驗教學(xué)現(xiàn)狀,數(shù)字化實驗室在中學(xué)生物中的應(yīng)用情況,通過具體實例給出數(shù)字化實驗室的優(yōu)勢和局限性,如何提高數(shù)字化實驗室在高中生物教學(xué)中應(yīng)用效率及武漢市市級示范高中開展數(shù)字化實驗的可行性分析這幾個方面來完成我的研究。

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2.高中生物學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

2.1生物實驗與高考的聯(lián)系

近年來高考的考察形式越來越豐富,實驗的考察不僅是對課本以及實驗的原理、操作步驟、注意事項、結(jié)果及結(jié)論等的考察,更是對實驗思維的考察,例如要求考生設(shè)計實驗類的題目、對新實驗進行分析的題目。2013年湖北省高考理綜卷全國一卷來說,第29題考察了油料種子的萌發(fā),探究這些種子萌發(fā)過程中一些物質(zhì)的變化情況、原因及實驗條件;第說題是基于選修教材的實驗,考察了泡菜制作實驗的條件;第40題給出了新的實驗過程,要求學(xué)生對實驗原理進行分析。再以2014年湖北省高考理綜卷全國一卷來說,選擇題第2題,給出了一個簡單的實驗情景,讓學(xué)生分析可能出現(xiàn)的實驗結(jié)果,第29題是對觀察根尖細胞有絲分裂的考察,重點考察實驗原理,第39題考察的是±壤中纖維素分解茜的分離和技術(shù),主要考察了實驗原理和實驗注意事項�？梢�,在高考生物中,實驗的分值大,難度窩,考察方式多,要想做好這些題目,必須在平時的教學(xué)過程中重視實驗教學(xué)。

2.2實驗教學(xué)在生物學(xué)教學(xué)中的地位和作用

在高中生物教學(xué)中,許多重要的知識都是以科學(xué)史開始的,而科學(xué)史實際上就是多位科學(xué)家一步一步分析并用不同的實驗一步一步推進著真理的發(fā)現(xiàn),如在人教版高中生物必修3"植物生長素的發(fā)現(xiàn)"這一節(jié),首先19世紀末達爾文注意到植物的向光性并設(shè)計了實驗探究植物向光性的原因,設(shè)計了四組實驗,分別是自然狀態(tài)下給予單側(cè)光照則植物向光彎曲,若切去臟芽鞘尖端再給予單側(cè)光照,則化芽鞘不彎曲,若用錫箱紙遮住胚芽鞘尖端,給予單側(cè)光照,臟芽鞘也不彎曲,最后用錫鏈紙遮住胚芽鞘下端,給予單側(cè)光照,胚芽鞘彎曲。達爾文根據(jù)前兩組實驗,得出結(jié)論:臟芽鞘的尖端是引起胚芽鞘彎曲的原因;根據(jù)后兩姐實驗,得出結(jié)論;胚芽鞘的尖端是感受光刺激的部位,臟芽鞘的下端不是感受光刺激的部位。最后綜合以上兩個結(jié)論,達爾文得出最終結(jié)論:是胚芽鞘的尖端產(chǎn)生了某種影響造成胚芽鞘彎曲。如下圖:

3.數(shù)字化實驗室概述......9

3.1數(shù)字化實驗室的含義及其構(gòu)成........9
3.2數(shù)字化實驗室國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀......9
3.3數(shù)字化實驗室與基礎(chǔ)教育.....10
4.數(shù)字化實驗室在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用分析.........18
4.1武漢市髙中數(shù)字化實驗室的應(yīng)用現(xiàn)狀......18
4.2數(shù)字化實整室在高中生物教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢及其實例分析.......20
5.武漢市市級示范高中開展數(shù)字化實驗的可行性分析.......25

4.數(shù)字化實驗室在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用分析

4.1武漢市高中數(shù)字化實驗室的應(yīng)用現(xiàn)狀

武漢市從2014年在省級示范高中和部分市級示范高中建立了數(shù)字化實驗室,到現(xiàn)在己經(jīng)投入使用一年了。武漢市第十九中學(xué)、武漢市漢鐵高級中學(xué)、武漢市第十五中學(xué)、武漢市第二十三中學(xué)以及武漢市新洲區(qū)第一中學(xué)皆是首批受益的學(xué)校,經(jīng)過筆者設(shè)計問卷并調(diào)查訪談這六所省級示范高中的生物教師,了解到這些學(xué)校的生物實驗室的數(shù)量大部分都有3或3個以上,其中生物數(shù)字化實驗室為1個,除此以外配備了一個姐織培養(yǎng)室。武漢市新洲區(qū)第一中學(xué)在校生2000余人,曾在2014年暑假派2位生物教師參加了數(shù)字化實驗室相關(guān)培訓(xùn),并且參訓(xùn)教師認為數(shù)字化實驗室的教學(xué)效果要優(yōu)于傳統(tǒng)實驗室,因為數(shù)字化實驗室的高科技設(shè)備更能激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造性。但是該校在數(shù)字化實驗室建設(shè)好的這一年即2014-2015學(xué)年沒有使用數(shù)字化實驗室完成教學(xué)作,談及原因,新洲區(qū)第一中學(xué)的生物教師認為是老師們不熟悉數(shù)字化實驗室的設(shè)備,學(xué)習(xí)和使用起來麻煩。

4.2數(shù)字化實驗室在高中生物教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢及其實例分析

在人教版離中生物必修1第7至8頁,安排了學(xué)生的第一個生物學(xué)實驗,即"使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞",在這個實驗中,有兩個實驗?zāi)康?其一是學(xué)會臨時裝片的制作方法,其二是學(xué)會使用高倍顯微鏡觀察細胞,比較不同細胞的異同點。在傳統(tǒng)實驗中我們所使用的高倍顯微鏡,需要手動調(diào)整反光鏡的方向來獲取光源;在觀察到物像后,只有觀察者自身可看到物像,同組其他同學(xué)無法同時觀看,也包括教師,這就決定了同組同學(xué)之間難以交流具體看到的細胞,對于學(xué)生看到的細胞,教師難以準確的予指導(dǎo);當(dāng)有教學(xué)需要將圖像進行保存或者展示給其他姐學(xué)生觀看的時候,完全無法進行(某些情況下教師會讓學(xué)生排隊輪流觀看同一個顯微鏡中的物像,但畳然送會浪費大量的課堂時間并且有可能帶來課堂管理上的問題)。

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5.武漢市市級示范高中開展數(shù)字化實驗的可行性分析

武漢市市級示范高中從實驗室的配備上來說,比省級示范高中配備的較晚,并且沒有�？诘娜藛T來對接設(shè)各的維護,為實驗室的安裝和使用帶來了困難。但是,在市級示范高中開展數(shù)字化實驗室教學(xué)仍然具有重大的意義。雖然在對教材知識的理解和掌握上,市級示范中學(xué)的學(xué)生還與省級示范學(xué)校的學(xué)生有一定的差距,但是在動手能力和接觸新事物的能力,并不處于劣勢,甚至部分同學(xué)有著更好的條件和能為。在數(shù)字化大環(huán)境下,需要學(xué)生發(fā)揮自己的創(chuàng)新能為來設(shè)計實驗,對于基礎(chǔ)稍差的學(xué)生可能會有更多的困難,但是一旦掌握了方式,對于學(xué)習(xí)的促進作用會更大。最后,沒有哪個學(xué)生不渴望自己親自動手設(shè)計和完成實驗,看到實驗結(jié)果的那一刻,對于學(xué)生的鼓勵比教師的語言更強烈。

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參考文獻（略）

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本文編號：66787