學(xué)科教育論文-計(jì)算機(jī)輔助生物學(xué)教學(xué).doc

學(xué)科教育論文-計(jì)算機(jī)輔助生物學(xué)教學(xué)摘要:計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),也稱CAI,是以視聽技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主要媒介,通過多種媒體和學(xué)生之間的交互作用達(dá)到教學(xué)目的的一種輔助教學(xué)手段。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的交互性、知識的大容量性、實(shí)物投影的真實(shí)性、錄像的靈活性、不受時(shí)空限制等,為教師進(jìn)行課堂教學(xué)提供了施展才華的廣闊空間。教學(xué)過程可以通過計(jì)算機(jī)課程軟件來進(jìn)行控制,由各種媒體實(shí)現(xiàn)教學(xué)功能。教學(xué)軟件是教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)邏輯的結(jié)合體,各種媒體通過具體的課件完成對學(xué)習(xí)者的指導(dǎo)。計(jì)算機(jī)裝配了教學(xué)軟件后就可以用于生物學(xué)的教學(xué)活動,其對教學(xué)內(nèi)容幾乎沒有限制,從授課、練習(xí)、模擬訓(xùn)練到趣味性的教學(xué)游戲等活動,計(jì)算機(jī)都可以勝任。關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)模式計(jì)算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)在生物學(xué)教育教學(xué)中的應(yīng)用方式是多種多樣的,可以代替任課教師完成全部或部分教學(xué)工作而模擬教師的教學(xué)行為,向?qū)W生傳授知識、解答問題、指導(dǎo)作業(yè)練習(xí)、能幫助完成教學(xué)演示、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、信息收集等活動,為教與學(xué)和課題研究提供幫助。1授課模式的改變1.1傳統(tǒng)授課模式傳統(tǒng)教學(xué)過程教師是知識的傳授者,學(xué)生是知識的接受者。教師為了組織教學(xué),在課前認(rèn)真閱讀教材和課外輔導(dǎo)資料,即搜集信息；認(rèn)真?zhèn)湔n編寫紙質(zhì)教案,即信息加工；采用多種教學(xué)方法和傳統(tǒng)教具如:黑板、粉筆、模型、標(biāo)本、掛圖等,精心組織課堂教學(xué),即向?qū)W生傳遞教學(xué)信息；學(xué)生通過學(xué)習(xí)過程向教師反饋信息,即學(xué)生輸出信息；教師通過學(xué)生反饋的信息,再向?qū)W生傳遞評價(jià)信息。課堂教學(xué)中利用劇本(教案)上演“課本劇”,教師是演員兼導(dǎo)演,學(xué)生是觀眾和“道具”。師生活動以短、平、快的問答為主,一切順著事先設(shè)計(jì)好的路線推進(jìn),教學(xué)環(huán)節(jié)銜接得天衣無縫。課畢,學(xué)生滿載標(biāo)準(zhǔn)答案走出教室。教學(xué)活動是教師主導(dǎo)的主要是完成知識傳授的獨(dú)角戲。采用傳統(tǒng)方式授課,一節(jié)課中教授的知識容量少,學(xué)生獲得的信息量小,學(xué)習(xí)的知識難以及時(shí)鞏固,學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,積極性不強(qiáng),注意力難以長時(shí)間集中以至容易疲勞,尤其,在班級授課制集中教育方式中,一個(gè)教師面對著一個(gè)班級情況各異的學(xué)生,難以更好做到因材施教的問題等缺點(diǎn)。圖1所示是傳統(tǒng)教學(xué)過程的流程示意圖。由圖1可知,傳統(tǒng)教學(xué)是一個(gè)循環(huán)過程,它是由確定教育目的的總的課程目標(biāo)開始,最后以評價(jià)結(jié)束。1.2計(jì)算機(jī)授課模式教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo),教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建整個(gè)課件科學(xué)合理的框架結(jié)構(gòu),這就相當(dāng)于編寫劇本的腳本一樣,是課件制作的關(guān)鍵,然后設(shè)計(jì)出知識信息序列,制作CAI課件。這個(gè)序列主要包括引入新的概念,講述原理、插入啟發(fā)性的問題,并要求學(xué)生作出回答,逐步推進(jìn)。在這里所儲存的教學(xué)內(nèi)容可以是文字資料、圖畫、動畫或控制幻燈、錄像等傳遞教學(xué)信息。使用多媒體計(jì)算機(jī)制作軟件組織教學(xué),圖、文、聲、像并茂,可以使教學(xué)內(nèi)容更為生動地表現(xiàn)出來,學(xué)生可以邊聽邊看、邊做邊學(xué)、教與學(xué)的效率就會大大提高。因此,運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助生物學(xué)教學(xué)相對于傳統(tǒng)教學(xué)其優(yōu)勢非常明顯。執(zhí)行速度快,能準(zhǔn)確地工作,信息采集、處理和傳遞信息的多樣性,人機(jī)交互智能化學(xué)習(xí)能提高學(xué)習(xí)效果,促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)培養(yǎng)其能力,重復(fù)執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)而不會厭煩,能較好地實(shí)現(xiàn)個(gè)別化教學(xué),做到因材施教,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與多媒體的結(jié)合會使生物信息資源更為可觀等等。圖2是計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的基本過程。由圖2可知,計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)過程是一個(gè)雙向通訊的過程。教師、學(xué)生和計(jì)算機(jī)一起構(gòu)成教學(xué)系統(tǒng),完成一定的教學(xué)任務(wù)。2高效的練習(xí)模式為使學(xué)生全面準(zhǔn)確地掌握所學(xué)知識,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,有利于發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維。教師把大量的習(xí)題和標(biāo)準(zhǔn)答案按照一定的程序輸入計(jì)算機(jī)建立習(xí)題庫。設(shè)計(jì)的一整套強(qiáng)化練習(xí),既能反映生物學(xué)的基本概念、基本原理,又能適應(yīng)不同學(xué)生的要求,以便糾正錯(cuò)誤理解或片面認(rèn)識,在使用時(shí)計(jì)算機(jī)按照設(shè)計(jì)的程序從中選取,要求學(xué)生作出回答,計(jì)算機(jī)給予評價(jià)和反饋。通過人機(jī)交互式練習(xí),使學(xué)生的基礎(chǔ)知識得以鞏固,使學(xué)生的學(xué)習(xí)及時(shí)得到反饋,獲得對學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果比較準(zhǔn)確的評價(jià)。把獲得的抽象化的概念、原理應(yīng)用到新的情景中去,用概念、原理解釋新的現(xiàn)象。如:學(xué)習(xí)分子與細(xì)胞中“光合作用”一節(jié)時(shí),利用課件給學(xué)生提供一組強(qiáng)化練習(xí)。2.1填空題(1)研磨過程中加少許SiO2與CaCO3的作用_。(2)葉綠體的結(jié)構(gòu)組成_。(3)濾紙條剪去兩角的目的_,畫濾液細(xì)線的要求_。(4)光合作用的過程分為_和_階段,寫出光合作用總反應(yīng)式_。2.2選擇題(1)在圓形濾紙的中央點(diǎn)上粘葉綠體的色素濾液,進(jìn)行色素分析,會得到近似同心環(huán)狀的四個(gè)色素圈,排在外圈的色素呈()A.橙黃色B.黃色C.藍(lán)綠色D.黃綠色(2)綠色植物細(xì)胞中,與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)的一組細(xì)胞器是()A.線粒體和葉綠體B.核糖體和高爾基體C.中心體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)D.高爾基體和葉綠體(3)在正常情況下進(jìn)行光合作用的某植物,當(dāng)改變某條件后,即發(fā)現(xiàn)葉肉細(xì)胞中的五碳化合物突然上升,則改變的條件是()A.停止光照B.停止光照并降低二氧化碳濃度C.升高二氧化碳濃度D.降低二氧化碳濃度(4)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的H和ATP參與()A.CO2和C5的結(jié)合B.C3的還原C.由CO2合成葡萄糖D.由C5合成葡萄糖2.3分析說明題(1)光合作用意義?(2)簡述光合作用能量變化過程。以上問題中,填空題主要考察學(xué)習(xí)對基礎(chǔ)知識、概念的鞏固。選擇題主要考察學(xué)生對知識的理解、分析能力。分析說明題主要考察學(xué)生發(fā)散性思維、批判性思維和創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學(xué)生主動探索、主動發(fā)展的能力。3創(chuàng)新的模擬環(huán)境模式在教育教學(xué)過程中,對那些一般條件下較為困難的實(shí)驗(yàn)操作、技能訓(xùn)練及難理解的抽象知識等內(nèi)容,可以通過計(jì)算機(jī)硬、軟件及外部設(shè)備模擬、仿真試驗(yàn)環(huán)境或物理現(xiàn)象來創(chuàng)造實(shí)踐條件,為教與學(xué)創(chuàng)建模擬環(huán)境。教學(xué)模擬適用于自然科學(xué)的許多學(xué)科,在生物學(xué)教學(xué)中運(yùn)用教學(xué)模擬其優(yōu)點(diǎn),第一,這種模擬有利于學(xué)生在近似真實(shí)的教學(xué)環(huán)境中開展發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí),并且由于結(jié)果是自己總結(jié)和發(fā)現(xiàn)而理解牢固、記憶深刻。第二,引發(fā)學(xué)生興趣、發(fā)展其主動創(chuàng)新精神和決策應(yīng)變能力,從而有利于培養(yǎng)學(xué)生對各種事物應(yīng)有的正確情感和態(tài)度。第三,避免一些現(xiàn)實(shí)中非常危險(xiǎn)的情況,突破真實(shí)情況的某些限制實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程,比如一些危險(xiǎn)、復(fù)雜的操作,藥品毒性大,周期時(shí)間較長的實(shí)驗(yàn)等。如:在中學(xué)生物學(xué)課程中,遺傳學(xué)部分的內(nèi)容較為抽象、不易被學(xué)生理解,加之中學(xué)實(shí)驗(yàn)條件的限制,這部分內(nèi)容幾乎不能安排更多的實(shí)驗(yàn)機(jī)會,這樣,理解一些抽象概念就更加困難,比如DNA分子結(jié)構(gòu)、基因和染色體的概念、基因型和表現(xiàn)型的概念等等。教師可以設(shè)計(jì)、利用計(jì)算機(jī)軟件,模擬遺傳實(shí)驗(yàn)組織教學(xué)。學(xué)生也可以利用計(jì)算機(jī)軟件“實(shí)驗(yàn)室”中的“果蠅”、“小鼠”等實(shí)驗(yàn)材料完成不同的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過菜單選擇親本的性狀,然后進(jìn)行交配實(shí)驗(yàn)、觀察、記錄子代的特征