信息化教学是指在继承传统教学优点的基础上，依托信息技术（如人工智能、云计算、大数据、虚拟现实和增强现实等）展开教学的一种新型教学手段
［1］。它将多项教学资源与信息媒体有机整合，创设出理想的教学情境，从而引导学生逐步领悟新知并构建知识网络，具有网络化、数字化、智能化、虚拟化和多媒体化的特点
［2］。
实验是生物学教学不可或缺的一环。在新课程改革背景下，传统教学理念已无法满足教学需要，教师不应仅仅是知识的传播者，更应是发现问题和解决问题的引导者；学生也不再是知识的被动接受者，而是实际问题的发起人和解决者。因此，高中生物学教师需要秉承“教师为主导、学生为主体”的教学理念，尊重生物学“着重实践、不断发展”的学科特色，将信息化技术有效融入实验课堂，从而降低知识的抽象程度，提升学生的自主探究能力，打破时空壁垒，培养学生的实践能力，做到与时俱进，增强学生的创新意识。
1 信息化教学在高中生物学实验中的实施策略
1.1 利用多媒体，创设真实的问题情境
传统实验教学引入新知的形式较为单一，往往考验学生的专注力和领悟力。以事例导入为例，呈现教材案例会缺乏新颖性，无法充分调动学生的积极性；口述新颖事例又致使知识过于抽象，徒增学习难度，并且教师在多数情况下已给定学习任务，限制了学生的发散思维能力。反之，借助多媒体技术（包括但不限于文字、图片、音频和视频等多种形式）开展高中生物学实验教学，则巧妙地打破了这一僵局。
以“生物体维持pH稳定的机制”实验为例，因授课对象是高二学生，他们虽在初中阶段初步了解了内环境的概念，但对维持内环境稳态的调节机制却知之甚少。为便于学生衔接新旧知识，教师可先利用网络筛选恰当的教学资源如视频和表格等，再利用交互式电子白板播放新闻视频：2018年11月，美国某法庭判决“酸碱体质理论”的提出者罗伯特·欧阳赔偿一名癌症患者1.05亿美元，该创始人当庭承认骗局。教师出示表格——某患者的血液生化检测化验单（
表1）。随后，教师再通过课件提出问题：①食物的酸碱性与人体的内环境有无联系？②如何测得人体的内环境的酸碱度？③如何设计实验探究“维持内环境稳态的调节机制”，以便为实验教学作好铺垫。通过观看视频，学生经过思考后产生一系列疑问，包括“食物的酸碱性是否会破坏人体的内环境酸碱平衡”“怎样检测人体的酸碱度”和“人体的酸碱平衡是如何维持的”等问题；接着，学生结合表格资料，合理推知可通过血液检测来确定人体的酸碱度；最后，依据课件所示问题，厘清解决问题的思路——观察现象→提出问题→作出假设→设计实验→实验验证→分析结果→得出结论。
可见，利用多媒体技术可以开发出丰富的实验教学资源，能够充分调动学生的注意力，激发学生的求知欲；借助网络筛选真实事件作为导入内容，能创设真实的问题情境，便于培养学生的质疑精神和批判性思维；合理运用交互式电子白板可使资料层次分明，教学环节逐级递进，帮助学生从被动完成学习任务转变为主动求知和自我提升，从而锻炼学生的逻辑思维能力。
1.2 利用虚拟实验室，优化实验操作步骤
虚拟实验室指的是利用计算机技术、网络模拟技术等手段开展实验，集成多种实验设备和软件，由此达到模拟或仿真实验的目的
［3］。诸如Unity软件、仿真实验平台和NOBOOK等皆可满足在线虚拟仿真实验
［3-4］。
以NOBOOK的应用——“探究pH对过氧化氢酶的影响”为例，教师先在aio电脑（一体机电脑）上登录NOBOOK网页端，选中高中生物学的“探究pH对过氧化氢酶的影响”；随后利用平台所罗列的实验原理、实验目的、材料用具等模块引导学生构建此次实验的知识网络；接着，鼓励学生举荐4位代表，由学生自主设计实验，并上台演示实验；教师根据学生实验操作中的亮点和失误抛出问题，启发学生思考实验操作要点，借此提升学生的科学思维能力；展示过氧化氢被分解后的动画，产生身临其境的实验效果，解决了因实验器材短缺、课时安排不足等学生无法亲身实践或实践效果差的问题；利用NOBOOK附带的评价功能回放实验过程，师生共同分析并指正失误的操作步骤，不断优化实验操作细节；最后，将实验数据共享云端，便于多方在线研讨和回顾复习。
可见，NOBOOK搭建的虚拟实验平台遵循科学性、可行性、对照性、随机性和可重复性等各项实验原则，极大地降低了因操作不当带来的安全隐患、实验误差和资源浪费等问题；模拟难以实操的实验，可加深学生对相关理论知识的识记与操作技能的掌握；利用网络播放实验进程，便于每位学生都能看清具体操作步骤。凡此种种，皆优化了实验操作步骤，解决了以往实验教学设计难、操作难和分析难的弊端
［5］。
1.3 采用无线投屏技术，开展同步实验评价
在传统实验教学中，若要同步分析某实验小组的操作步骤，教师需要召集各实验小组进行观摩交流，不但会打断其他实验小组的进程，影响学生的实践体验感，还会因视野问题，导致部分学生无法看清操作步骤，达不到预期的教学效果。此外，倘若需要综合性评价各实验小组的操作步骤，则需要在实验课后由学生上交实验报告单，教师再逐一批阅，此种评价方式既单一又耗时。
以上描述充分说明，师生之间、生生之间在交流探讨操作步骤、分析结果或总结结论时，传统的实验教学手段往往较为滞后。对此，无线投屏技术或是规避上述问题的不二之选，其传递信息途径大致可分为两条，如
图1所示。例如选择途径②，将需展示的实验小组的操作步骤同步投屏到交互式电子白板上，就能使各实验小组同时开展针对该小组实验的反思和总结，而部分学生无法看清操作步骤的困扰也迎刃而解。
1.4 巧用实验类微课，深化对教材知识的理解
微课即微型视频网络课程，是依托微型教学视频，针对特定知识点或教学环节而制作的新型教学资源，具有目标明确、短小精悍的优点
［6］。
在高中阶段的生物学课程中，大量的理论知识仅以文字和图片形式呈现，缺乏相关实验加以佐证，若教师一味地以口述、板书、基础课件演示等方式传授知识，则会大幅度降低课堂的趣味性，增大学生理解并掌握知识的难度。将教材理论知识改组、重编为实验类知识，再采取信息化教学技术保留影像资料并用于理论教学，不失为一个妙解。比如，在探究“光对植物生长有什么影响”时，为突破知识的抽象程度较高这一教学难点，可选择在教师指导下，由学生尝试将此问题拆分为3个小问题，分别为：①光对植物形态建成的影响；②光对种子萌发的影响；③光对植物开花的影响。课前，将学生划分成A、B、C共3个小组，A组探究问题①，B组探究问题②，C组探究问题③；接着，各组学生试着制订实验计划并实施实验步骤，然后教师打开手机录制实验视频，再利用“剪映”等软件将视频剪辑并制成实验类微课，最后教师在课堂上展示微课视频，引导学生分析如何设计实验，概括总结出“光作为一种信号影响植物的生长发育”的理论知识。学生既“动脑”又“动手”将“光对植物的影响”这一理论知识转化成实际的实验操作并制成微课，践行了“从做中学”的教育理论，使知识具象化，锤炼了学生的归纳与演绎能力，并规范了学生的实验操作行为，有助于培养学生勇于探索的科学精神和实践能力，加深了学生从实践中获取对生命信息观的感悟。
2 信息化教学在高中生物学实验中的优势
2.1 增强实验课堂的趣味性
信息化教学技术，将单一的传统教学形式转化为多媒体教学方式，增强了实验课堂的趣味性。真实案例的视频导入、NOBOOK虚拟实验平台的实验操作、投屏技术的交流总结和录制实验类微课等，皆以多种媒介刺激学生的视觉、听觉和触觉，无一不吸引着学生的注意力，渲染了生动、活跃的实验课堂氛围。
2.2 彰显教师主导作用、学生主体地位
不论是通过NOBOOK搭建虚拟实验平台，让学生自主动手进行实验操作，或是采取投屏技术，促进生生之间、师生之间合作探究实验结果，学生都能在这一过程中自发提出并解决问题。例如，改编理论知识、设计实验再录制微课等信息化技术的运用，均是学生在教师指导下自主完成的，端正了学生求真务实的科学态度，提升了实践创新能力及抽象概括水平，最终在实验教学中彰显了“教师主导作用、学生主体地位”的教学理念。
2.3 提升实验教学效率
充分发挥NOBOOK的模拟实验室作用与评价功能，采用投屏技术实施多屏互动，就能在保证实验精确的同时，避免实验准备的烦琐流程，加强师生之间及生生之间的教学交流，促进师生“教学相长”，稳步提升教学效率。
3 教学反思
恰如其分地运用信息化教学手段，可有效促进高中生物学实验教学的不断发展，为实现“教师为主导、学生为主体”的教学理念创造诸多有利条件。将信息化技术与实验教学联结为有机且统一的整体，能有效推动高中生物学实验教学发展。但信息化技术在高中生物学实验教学中的运用也是一把双刃剑，若运用得当，则可以稳步提升实验教学质量；若运用不当，则会引发新的教学问题。例如，过度使用多媒体教学，大量视听信息的冲击使学生无法沉下心来学习；直接播放实验视频或利用虚拟实验完全代替真实实验，必然会忽视学生的主观能动性和实践操作能力；利用课件完全取代板书，难以形成系统的知识体系，从而增大学生归纳、概括知识的难度。
针对以上问题，笔者提出三点建议：第一，尊重学生认知水平和知识抽象的程度，以便选择合适的教学技术；第二，把握教学目的，充分利用好已有的实验教学资源，尽力为学生提供实验操作的机会；第三，根据知识的难易程度与课堂容量，决定板书与多媒体交替使用的频率。
京公网安备11010202008535号
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