技术赋能视域下高中生物高质量实验教学对策

摘要：在高中实验教学中现代信息技术发挥着重要的教学辅助作用，对提升实验教学质量大有裨益，教学实践意义较为明显，有助于增强学生学习兴趣，丰富课堂教学资源并提升整体教学效果。生物教师应结合数字化教育发展趋势，高度关注技术赋能教育，改革传统实验教学模式，利用信息技术为实验教学增光添彩。在正式授课时，教师首先应注重课前精准准备，促进课堂深度探究，高效整合多元智慧技术，提升整体教学实效，积极加强虚拟实验，改革传统实验模式，巧妙利用在线学习平台，智慧助力学生小组合作，依托智慧教学工具，拓展丰富课后实验。确保学生在智慧学习环境中全程参与生物实验活动，形成良好的生物核心素养。

关键词：技术赋能；高中生物；高质量实验教学

引言

随着数字技术的快速迭代更新，智慧教学工具应运而生，技术赋能教育开始引领新的教学改革浪潮。数字化教学能力较强的高中生物教师聚焦于实验这一核心教学环节探索新的教学路径，整合利用多种信息技术以及智慧教学工具全面实现高质量教学，突破时空限制，创新教学模式并强化学生知识印象，将教师智慧地“教”与学生智慧地“学”相结合，逐步开启学生智慧大门，顺利实现核心素养培养目标。在全新的实验学习环境中，学生对实验现象的理解更加深刻，能够在手脑并用中掌握实验基本原理，自主探索实验现象背后的生物知识，实现内化于心和轻松上阵。

一、技术赋能视域下高中生物高质量实验教学意义

（一）有助于增强学生学习兴趣

生物是高中阶段实践性和应用性较强的学科，学科知识复杂抽象，很多学生存在理解障碍和认知误区。传统教-学-练育人模式过多关注理论讲述和课后练习，学生缺乏学习兴趣，在引入信息技术后这一问题有所缓解。教学经验丰富的教师将传统教学与现代信息技术相结合，提前整合视频、动画及图片，精心制作多媒体课件，直观清晰地展示生物概念和基本原理，创新开展实验教学活动，全面强化学生对实验现象的理解。在可视化课堂中学生参与实验学习的能动性越来越足，学习兴趣高涨，能够保持较强的主人翁意识。

（二）有助于丰富课堂教学资源

传统教学模式以教材为载体，课堂教学局限于教师讲、学生听和课后练，教学资源获取渠道比较有限，学生思维较为闭塞，整体的实验教学质量不容乐观。在紧跟时代发展进程，逐步实现技术赋能实验教学后，实验教学呈现出全新的面貌。教师利用网络平台整合优质丰富的实验教学资源，灵活引入最新的实验视频、经典教学案例以及前沿生物研究成果，带领学生了解生物实验研究现状以及应用趋势。在扫清学生认知障碍后，教师将选择权交给学生，鼓励学生自主利用信息技术收集与生物实验相关的资料，锻炼学生信息检索能力，培养学生自主学习能力。在信息技术的助力下实验教学资源越来越丰富，学生能够学习教材之外的知识，积累丰富的实验学习经验。

（三）有助于提升整体教学效果

新课改后的高中生物教材内容变动比较明显，涉及诸多重难点知识。有的学生理解能力、逻辑思维能力以及学习经验较为有限，往往游离于课堂之外，整体实验教学质量与预期目标差距较为明显。在实现技术赋能教育，全面利用信息技术创新开展实验教学活动时，生物教师借助虚拟实验软件指导学生自主操作，辅助学生观察实验现象，帮助学生获取精准实验数据。整体的实验教学质量和层次显著提升，高效品质课堂开始形成。

二、技术赋能视域下高中生物高质量实验教学对策

（一）注重课前精准准备，促进课堂深度探究

实验是高中生物教学中的关键环节，教学要求比较严格。在实现高质量实验教学时，教师应做好充分的实验前准备工作，利用现代信息技术实现精准准备，促进学生深度探究，着力打造高效品质课堂。在实验前准备时，教师首先应整合利用智能化学习支持系统辅助学生课前预习，培养学生独立自主性，增强学生主人翁意识，鼓励学生利用智慧学习平台提前学习新知识，了解实验原理以及实验要求，进而带着“有准备的头脑”进入课堂。比如在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验教学中，教师可以提前设计微课，依托智慧教学平台组织开展虚拟实训教学活动，智能诊断基本学情，完善构建预习教学体系。为了激活学生思维，提升学生预习质量，教师可以在智慧教学平台中为学生推送微课，可视化呈现实验操作要点。学生可以在线上预习中灵活利用信息技术完成简单的实验预习操作训练任务。智慧系统会全过程精准记录学生实验操作情况，分析操作轨迹，指出学生操作失误，及时客观地反馈基本学情。教师可以提前了解学生知识短板以及共性问题，优化设计教学方案，根据学生个性化学习诊断报告科学定位实验操作薄弱环节，实现课前精准准备。其次，在课中教学中，教师应加强课堂深度互动，促进数据资源有效流通，拉近学生与生物实验的距离，促使学生在课堂中出色完成实验任务。比如在“植物细胞的质壁分离及其复原”探究性实验教学中，教师可以有借助数字化行为分析系统引导学生细心观察实验现象，详细分析实验参数，结合系统生成的原生质体体积变化与时间动态关系曲线思考实验原理。在全程参与课中实验探究时，学生获得的实证数据较多，能够实现实时交互研究，学习深度和探究深度迅速提升，整体的实验教学质量越来越可观。

（二）整合多元智慧技术，提升整体教学实效

在“互联网+”教育迅速发展的今天，各种智慧教学技术及工具应运而生，为实现高质量教学提供了扎实的技术支持。为了保障实验教学质量，生物教师应秉承多措并举的教育准则，整合多元智慧技术，巩固提升整体教学实效。首先，教师可以利用传感器以及数字化实验系统，转变传统育人模式，提升实验教学可信度、科学性以及准确度，为培养学生核心素养铺路。例如在“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验教学中，传统教学模式的主观性较强，存在诸多人为失误，学生只能够通过碘液显色法以及细胞计数法回去数据，数据的稳定性不足。为了突破这一教学瓶颈，教师可以利用多参数传感器的光合作用测定仪测定环境温度、湿度、光照强度以及二氧化碳浓度，全过程监测光合速率，结合实验教学目标灵活调整实验条件。在采集完实验数据后，教师可以直接将其上传到智慧教学平台，由平台生成可视化实验报告，直观清晰地展示实验现象，辅助学生分析实验原理并得出实验结论。其次，教师可以利用人工智能辅助实验分析，充分发挥智能化、智慧化实验教学优势，实现高质量实验教学。比如在“根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验教学中，传统人工细胞计数方法耗时耗力，最终的实验结论有失偏颇。教师则可以利用深度学习算法构建的图像分析系统精准分析不同时期的细胞分裂形态，引导学生自主总结形态特征，巧妙利用人工智能辅助系统提升实验教学实效性以及精准性。最后，教师可以依托在线协作平台改革传统实验教学模式，全面激活学生思维，辅助学生完成关键实验操作任务。比如在“人群中的遗传病”调查实验中，教师可以利用云端系统平台突破时空壁垒，鼓励学生灵活利用遗传病信息数据库，及时获取实验样本，高效处理样本数据，实现多维度探究和深度思考，在提升学生实验学习效度的同时培养学生协作能力、实践应用能力以及合作互助能力

（三）积极加强虚拟实验，改革传统实验模式

虚拟实验是时代发展的产物，教学优势比较明显，有助于弥补传统实验教学的不足，促进教学创新。教师应高度关注虚拟实验，改革传统实验模式，全面强化学生知识印象，提升学生学科核心素养。在开展虚拟实验教学活动时，教师首先可以利用现代信息技术打造虚拟实验平台，灵活利用智慧教学硬件以及软件出色完成实验指导任务，选取不同的实验装备，优化实验资源配置。确保学生在自由民主的虚拟实验学习环境中主动与他人交流合作，协作完成实验项目学习任务，掌握实验原理，透彻理解生物知识。其次，教师应将虚拟实验与VR设备相结合，积极打造虚实结合课堂。确保学生顺利进入学习状态，意识到生物学习的实践性以及趣味性。比如在开展“鉴定细胞活性”实验教学时，教师可以结合“如何观察细胞质？”，“如何鉴定细胞活性？”，“如何观察细胞是否出现质壁分离？”等关键实验问题开展实验证活动，借助VR设备科学设置直观生动的实验情境，引导学生自主操作显微镜，在虚拟实验环境中深层次分析实验问题。很多学生学习兴趣高涨，能够在亲身实践中掌握基本操作原理。

（四）巧用在线学习平台，智慧助力小组合作

新课标要求教师站在学生视角，为学生提供动脑思考、动手操作的机会，全面锻炼学生实践应用能力，促使学生从“学知识”转向“用知识”。在主动相应新课标号召时，教师应结合技术赋能教育发展趋势，利用在线学习平台辅助学生自主学习，为学生提供多元支架。首先，教师应将传统教学与信息技术相结合，以开拓学生知识视野，拓宽学生学习空间为目标，整合利用在线学习平台创新开展实验教学活动，在调动学生学习兴趣的基础上满足学生认知期待，提升学生学习能力和学习效果。确保学生在线学习平台中主动探索教材之外的知识，积累丰富的实践经验，形成良好的创新思维。比如在指导学生学习与“细胞”相关的知识时，教师还可以围绕“细胞分裂”开展探究实验活动，先结合教材讲解理论知识，夯实学生学习基础，强化学生对基本知识原理的理解，然后利用在线学习平台展示细胞分裂过程3D模型，播放高清动画，可视化呈现生物知识，引导学生理性思考细胞有丝分裂和减数分裂阶段染色体的具体变化。很多学生注意力高度集中，能够顺利进入实验学习状态，保持高涨的探究欲和好奇心，主动探究细胞分裂的基本细节，了解姐妹染色单体的分离以及纺锤体的形成。其次，教师需要鼓励学生跳出自己的“小世界”，在小组内部合作互助，充分发挥特长优势，实现互帮互助和取长补短。为了提升学生小组合作学习质量，教师可以利用智慧教学工具减轻学生合作学习压力，丰富学生学习资源。确保学生在多维交流和默契配合中掌握基本实验原理，积累丰富的实验学习经验。比如在“细胞的能量供应和利用”实验教学中，教师可以引导学生认真观看细胞内能量转化动画视频，调动学生学习兴趣，然后鼓励学生自由分组，引导学生协同思考ATP在细胞中的具体作用、ATP的产生以及消耗情况，鼓励学生带着问题合作探究，共同利用线上学习资源了解ATP基础知识，实现群策群力。

（五）依托智慧教学工具，拓展丰富课后实验

为了实现高中生物高质量实验教学，教师应将课内教学与课外教学相结合，利用智慧教学工具适当拓展和丰富课后实验教学内容，在拓宽学生学习场域的同时提升学生学习深度，培养学生高阶思维，巩固学生课堂所学，避免学生一知半解。首先，教师可以利用线上智慧教学系统开展交流研讨活动，鼓励学生分享各自的实验体会，说出不同意见和想法。比如教师可以围绕“微生物培养技术在生活中的具体应用”开展线上交流探讨活动，指导学生线上交流和民主讨论，合作确立实验方案，明确任务分工。其次，教师可以利用网络投票小程序增强学生学习热情，扩大学生实验学习范围。比如在“微生物的培养技术与应用”实验教学中，教师可以组织开展“微生物策划大赛”活动，鼓励学生直接在培养基中利用菌液作画并拍照上传。在学生提交完作品后，教师可以利用微信投票小程序开展线上投票活动，用混合式教学激活学生思维，提升整体实验教学质量。最后，教师可以利用AI智能体辅助学生课后自主学习和实验探究，将AI技术作为学生学习辅助工具，提前上传实验设计方案、电子教材以及经典实验网站链接。学生可以直接向智能体提问，结合个人学习规划以及进度探索新知识，检验个人课堂所学，弥补知识短板。

结语

综上所述，在基于技术赋能教育发展趋势积极创新实验教学模式时，高中生物教学改革工作取得了新的突破，信息技术成为了课堂中的“常客”。学生能够顺利进入学习状态，在智慧课堂中充分发挥学习天赋，灵活利用智慧学习工具设计实验方案，出色完成实验任务，协同分析实验现象并得出实验结论，新的实验教学结构开始形成。生物教师应从课前精准准备着手，高效整合多元智慧技术，全面加强虚拟实验教学，灵活利用在线学习平台以及智慧教学工具，通过智慧施教促进实验教学改革及创新，将生物教学推向新的高度。

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作者简介：党伟浩（1983.11），男，汉族，甘肃会宁，大学本科，中级，研究方向：高中生物