2025年数字化教学资源支持的《生物学》探究学习活动设计与实践.pdfVIP

去留无意，闲看庭前花开花落；宠辱不惊，漫随天外云卷云舒。——《幽窗小记》

数字化教学资源支持的《生物学》探究学习活动设计与实践

生物学是一门实验科学，实验是生物教学的重要组成部分。但中学生物中

的很多实验对象不易获得，或比较微观（如细胞工程和基因工程方面的实验常

涉及细胞和有机分子等微观物质结构），或实验原理抽象，实验操作具有一定

的技术难度。为此，有效应用信息技术，如利用数码技术展示显微观察实验和

具有较强技术性、原理抽象的实验，更便于学生理解实验原理，快速掌握设计

实验的思路与实验操作方法。

建构主义学习理论认为，学习者获得知识的过程，并不是通过教师的传

授，而是在一定情境下，在教师和同伴的帮助下，利用必要的学习资料，通过

意义建构获得知识的过程，强调学生是意义的主动建构者[1]。数字化技术与生

物实验教学的整合点，应是学生不容易建构新知识的难点，需要教师帮助学生

营造情境或制造机会，通过提供学法，搭建展示平台等方式降低学习难度，落

实重点，激发学生进一步探究的欲望。以下是高中生物实验教学中合理利用数

字化技术的几点方法。

一、模拟生物进化实验，帮助学生体验进化本质

生物教学中的一些宏观实验，不能直接用实际生物作为实验材料，如高中

生物“进化”的内容。传统课堂通常用模型进行模拟实验，由于模型的非生物属

性与生物的自然属性有本质区别，因此模拟实验往往缺少真实性，只能体现生

物某一方面的特性，不利于学生对实验原理产生本质而全面的认识。对于这种

情况，可选择利用网络学习软件模拟一些实验情景，通过丰富的图文、视频资

料，引导学生进行模拟研究，更深入地了解实验原理，学习实验方法，体会实

验乐趣[2]。

1.基因频率改变实验中多媒体技术的应用

实验模拟基因频率的改变，需要大量不同颜色的桦尺蠖，这是难以在课堂

上满足的条件。以往，这一模拟实验采用不同颜色的纸片代替桦尺蠖，用彩纸

作背景，但由于场地和彩纸颜色的限制，实验结果不能生动体现进化的本质。

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海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。——林则徐

采用CAI课件创设情境的方法可以更好地引导学生探究自然选择在生物进化中

的作用。

一是可模拟从19世纪中期到20世紀中期，英国曼彻斯特地区浅色型桦尺

蠖和黑色型桦尺蠖所占比例发生剧烈变化的过程。19世纪中期长满地衣的浅色

树干及树干上所栖息的浅色与黑色桦尺蠖的数量比例是9∶1。用课件展示随着

英国工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果深色的树皮裸露，树

干上栖息的浅色与黑色桦尺蠖数量比例变成了1∶9。

二是可设计模拟鸟类捕食桦尺蠖的活动。活动开始，让学生背对电脑屏

幕，教师哨声一响，学生转身迅速找到一个桦尺蠖，用鼠标点击后消失，下一

次哨声响起时，背过身去。这样重复多次后，统计剩下的两种颜色桦尺蠖的数

量，记在表格中，可计算出不同环境下桦尺蠖种群的基因频率。通过分析实验

前后的基因频率，就可以认识到生物进化的实质是基因频率的改变。进化的过

程很漫长，语言的描述相对抽象，而通过计算机模拟，学生直观地感受并理解

了在若干代的自然选择中桦尺蠖基因频率的变化。

2.研究生物进化的历程时多媒体技术的应用

当实验主要依靠化石证据作为研究依据时，学校也不可能提供很多真正的

化石，这时，可通过数字化技术来创设实验情境和提供研究资料，模拟科学家

研究生物进化的历程。