计算机辅助生物学教学论文

　　计算机辅助生物学教学论文摘要:计算机辅助教学,也称CAI,是以视听技术、计算机技术、网络技术为主要媒介,通过多种媒体和学生之间的交互作用达到教学目的的一种辅助教学手段。计算机辅助教学的交互性、知识的大容量性、实物投影的真摘要:计算机辅助教学,也称CAI,是以视听技术、计算机技术、网络技术为主要媒介,通过多种媒体和学生之间的交互作用达到教学目的的一种辅助教学手段。计算机辅助教学的交互性、知识的大容量性、实物投影的真实性、录像的灵活性、不受时空限制等,为教师进行课堂教学提供了施展才华的广阔空间。教学过程可以通过计算机课程软件来进行控制,由各种媒体实现教学功能。教学软件是教学内容与教学逻辑的结合体,各种媒体通过具体的课件完成对学习者的指导。计算机装配了教学软件后就可以用于生物学的教学活动,其对教学内容几乎没有限制,从授课、练习、模拟训练到趣味性的教学游戏等活动,计算机都可以胜任。关键词:计算机辅助教学模式计算机及其相关技术在生物学教育教学中的应用方式是多种多样的,可以代替任课教师完成全部或部分教学工作而模拟教师的教学行为,向学生传授知识、解答问题、指导作业练习、能帮助完成教学演示、进行数据处理、信息收集等活动,为教与学和课题研究提供帮助。1授课模式的改变1.1传统授课模式传统教学过程教师是知识的传授者,学生是知识的接受者。教师为了组织教学,在课前认真阅读教材和课外辅导资料,即搜集信息;认真备课编写纸质教案,即信息加工;采用多种教学方法和传统教具如:黑板、粉笔、模型、标本、挂图等,精心组织课堂教学,即向学生传递教学信息;学生通过学习过程向教师反馈信息,即学生输出信息;教师通过学生反馈的信息,再向学生传递评价信息。课堂教学中利用剧本(教案)上演“课本剧”,教师是演员兼导演,学生是观众和“道具” 。师生活动以短、平、快的问答为主,一切顺着事先设计好的路线推进,教学环节衔接得天衣无缝。课毕,学生满载标准答案走出教室。教学活动是教师主导的主要是完成知识传授的独角戏。采用传统方式授课,一节课中教授的知识容量少,学生获得的信息量小,学习的知识难以及时巩固,学生学习的主动性,积极性不强,注意力难以长时间集中以至容易疲劳,尤其,在班级授课制集中教育方式中,一个教师面对着一个班级情况各异的学生,难以更好做到因材施教的问题等缺点。图1所示是传统教学过程的流程示意图。由图1可知,传统教学是一个循环过程,它是由确定教育目的的总的课程目标开始,最后以评价结束。1.2计算机授课模式教师根据教学目标,教学内容构建整个课件科学合理的框架结构,这就相当于编写剧本的脚本一样,是课件制作的关键,然后设计出知识信息序列,制作CAI课件。这个序列主要包括引入新的概念,讲述原理、插入启发性的问题,并要求学生作出回答,逐步推进。在这里所储存的教学内容可以是文字资料、图画、动画或控制幻灯、录像等传递教学信息。使用多媒体计算机制作软件组织教学,图、文、声、像并茂,可以使教学内容更为生动地表现出来,学生可以边听边看、边做边学、教与学的效率就会大大提高。因此,运用计算机辅助生物学教学相对于传统教学其优势非常明显。执行速度快,能准确地工作,信息采集、处理和传递信息的多样性,人机交互智能化学习能提高学习效果,促进学生主动学习培养其能力,重复执行某项任务而不会厌烦,能较好地实现个别化教学,做到因材施教,网络技术与多媒体的结合会使生物信息资源更为可观等等。图2是计算机辅助教学的基本过程。由图2可知,计算机辅助教学过程是一个双向通讯的过程。教师、学生和计算机一起构成教学系统,完成一定的教学任务。2高效的练习模式为使学生全面准确地掌握所学知识,培养学生分析问题和解决问题的能力,有利于发展学生的创造性思维。教师把大量的习题和标准答案按照一定的程序输入计算机建立习题库。设计的一整套强化练习,既能反映生物学的基本概念、基本原理,又能适应不同学生的要求,以便纠正错误理解或片面认识,在使用时计算机按照设计的程序从中选取,要求学生作出回答,计算机给予评价和反馈。通过人机交互式练习,使学生的基础知识得以巩固,使学生的学习及时得到反馈,获得对学生学习结果比较准确的评价。把获得的抽象化的概念、原理应用到新的情景中去,用概念、原理解释新的现象。如:学习《分子与细胞》中“光合作用”一节时,利用课件给学生提供一组强化练习。2.1填空题(1)研磨过程中加少许SiO2与CaCO3的作用____。(2)叶绿体的结构组成____。(3)滤纸条剪去两角的目的____,画滤液细线的要求____。 (4)光合作用的过程分为____和____阶段,写出光合作用总反应式____。2.2选择题(1)在圆形滤纸的中央点上粘叶绿体的色素滤液,进行色素分析,会得到近似同心环状的四个色素圈,排在外圈的色素呈()A.橙黄色B.黄色C.蓝绿色D.黄绿色(2)绿色植物细胞中,与能量转换有关的一组细胞器是()A.线粒体和叶绿体B.核糖体和高尔基体C.中心体和内质网D.高尔基体和叶绿体(3)在正常情况下进行光合作用的某植物,当改变某条件后,即发现叶肉细胞中的五碳化合物突然上升,则改变的条件是()A.停止光照B.停止光照并降低二氧化碳浓度C.升高二氧化碳浓度D.降低二氧化碳浓度(4)光反应为暗反应提供的H和ATP参与()A.CO2和C5的结合B.C3的还原C.由CO2合成葡萄糖D.由C5合成葡萄糖2.3分析说明题(1)光合作用意义?(2)简述光合作用能量变化过程。以上问题中,填空题主要考察学习对基础知识、概念的巩固。选择题主要考察学生对知识的理解、分析能力。分析说明题主要考察学生发散性思维、批判性思维和创造性思维,培养学生主动探索、主动发展的能力。3创新的模拟环境模式在教育教学过程中,对那些一般条件下较为困难的实验操作、技能训练及难理解的抽象知识等内容,可以通过计算机硬、软件及外部设备模拟、仿真试验环境或物理现象来创造实践条件,为教与学创建模拟环境。教学模拟适用于自然科学的许多学科,在生物学教学中运用教学模拟其优点,第一,这种模拟有利于学生在近似真实的教学环境中开展发现式学习,并且由于结果是自己总结和发现而理解牢固、记忆深刻。第二,引发学生兴趣、发展其主动创新精神和决策应变能力,从而有利于培养学生对各种事物应有的正确情感和态度。第三,避免一些现实中非常危险的情况,突破真实情况的某些限制实现学习过程,比如一些危险、复杂的操作,药品毒性大,周期时间较长的实验等。 如:在中学生物学课程中,遗传学部分的内容较为抽象、不易被学生理解,加之中学实验条件的限制,这部分内容几乎不能安排更多的实验机会,这样,理解一些抽象概念就更加困难,比如DNA分子结构、基因和染色体的概念、基因型和表现型的概念等等。教师可以设计、利用计算机软件,模拟遗传实验组织教学。学生也可以利用计算机软件“实验室”中的“果蝇”、“小鼠”等实验材料完成不同的实验。学生通过菜单选择亲本的性状,然后进行交配实验、观察、记录子代的特征,对数据进行分析,通过课堂讨论、阅读教材和生物教师的讲解,这样学生对显(隐)性性状、性(常)染色体、伴性遗传等概念有更为深入的理解。通过计算机教学模拟、不但可以帮助生物教师提高教学效率,而且有利于培养学生分析问题,解决问题的能力,还可以改变学生对生物课的看法,激发他们学习生物学知识的兴趣。又如:模拟人体冠状动脉粥样硬化病患者,冠状动脉管腔狭窄改变程度与人体运动能力的关系。模拟实验中,冠状动脉管腔狭窄程度可以由学生来改变,计算机就会以动画和声音等方式展示出人体的状态和相关的生理指标,使学生加深对循环系统结构与功能的理解,这种变静为动、变抽象为具体、变微观为宏观的教学模拟是常规实验难以实现的。4新颖的教学游戏注意和记忆是获取知识的前提,在教学中教师要善于组织学生的注意和引导记忆,培养学生的注意力和记忆力。据研究,课堂上学生的有意注意,中学生最好能坚持40分钟,但如果过份强调或过多要求学生依靠有意注意来学习,容易引起疲劳。对于记忆,一般地说来具体的东西比抽象的容易被识记,看过的东西印象深刻,有趣的材料容易保持,经过多种感官得来的材料会牢固地保持在记忆里。据研究,人们从听觉获得的信息能记忆15%,从视觉获得的信息能记忆25%,如果把视听结合起来,能记忆的信息可达65%。而以视听为主体的计算机辅助教学手段,使学生的多种感官协同活动,所以对记忆的效果起着重要的作用。教育教学中,为了培养学生的注意力和记忆力,调动学生学习的积极性和主动性,教师应充分地利用计算机产生一种带竞争性的学习环境,把科学性、趣味性、教益性熔为一体,从而达到“寓教于乐”的效果,锻炼学生决策的能力。如:偿试制作真核细胞三维结构模型。利用虚拟现实技术即三维图形生成技术,多传感交互技术、高分辨显示技术等,建立虚拟实验室,模拟实验环境制作真核细胞三维结构立体图像,利用虚拟组装游戏,将细胞结构解剖后,再将其重新组装起来,用于检验学生对细胞结构的认识。 通过设计、使用教学游戏软件,教育教学中能培养学生的注意力,记忆力以及学习生物学的兴趣,有助于巩固课本内容,提高教与学的质量。