摘要:計算機輔助教學，也稱CAI，是以視聽技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主要媒介，通過多種媒體和學生之間的交互作用達到教學目的的一種輔助教學手段。計算機輔助教學的交互性、知識的大容量性、實物投影的真實性、錄像的靈活性、不受時空限制等，為教師進行課堂教學提供了施展才華的廣闊空間。教學過程可以通過計算機課程軟件來進行控制，由各種媒體實現(xiàn)教學功能。教學軟件是教學內(nèi)容與教學邏輯的結(jié)合體，各種媒體通過具體的課件完成對學習者的指導(dǎo)。計算機裝配了教學軟件后就可以用于生物學的教學活動，其對教學內(nèi)容幾乎沒有限制，從授課、練習、模擬訓練到趣味性的教學游戲等活動，計算機都可以勝任。

關(guān)鍵詞:計算機 輔助教學 模式

中圖分類號:G434文獻標識碼:A文章編號:1673-8209(2009)10-0144-02

計算機及其相關(guān)技術(shù)在生物學教育教學中的應(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工作而模擬教師的教學行為，向?qū)W生傳授知識、解答問題、指導(dǎo)作業(yè)練習、能幫助完成教學演示、進行數(shù)據(jù)處理、信息收集等活動，為教與學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)教學過程教師是知識的傳授者，學生是知識的接受者。教師為了組織教學，在課前認真閱讀教材和課外輔導(dǎo)資料，即搜集信息;認真?zhèn)湔n編寫紙質(zhì)教案，即信息加工;采用多種教學方法和傳統(tǒng)教具如:黑板、粉筆、模型、標本、掛圖等，精心組織課堂教學，即向?qū)W生傳遞教學信息;學生通過學習過程向教師反饋信息，即學生輸出信息;教師通過學生反饋的信息，再向?qū)W生傳遞評價信息。課堂教學中利用劇本(教案)上演“課本劇”，教師是演員兼導(dǎo)演，學生是觀眾和“道具”。師生活動以短、平、快的問答為主，一切順著事先設(shè)計好的路線推進，教學環(huán)節(jié)銜接得天衣無縫。課畢，學生滿載標準答案走出教室。教學活動是教師主導(dǎo)的主要是完成知識傳授的獨角戲。采用傳統(tǒng)方式授課，一節(jié)課中教授的知識容量少，學生獲得的信息量小，學習的知識難以及時鞏固，學生學習的主動性，積極性不強，注意力難以長時間集中以至容易疲勞，尤其，在班級授課制集中教育方式中，一個教師面對著一個班級情況各異的學生，難以更好做到因材施教的問題等缺點。圖1所示是傳統(tǒng)教學過程的流程示意圖。

由圖1可知，傳統(tǒng)教學是一個循環(huán)過程，它是由確定教育目的的總的課程目標開始，最后以評價結(jié)束。

1.2 計算機授課模式

教師根據(jù)教學目標，教學內(nèi)容構(gòu)建整個課件科學合理的框架結(jié)構(gòu)，這就相當于編寫劇本的腳本一樣，是課件制作的關(guān)鍵，然后設(shè)計出知識信息序列，制作CAI課件。這個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，并要求學生作出回答，逐步推進。在這里所儲存的教學內(nèi)容可以是文字資料、圖畫、動畫或控制幻燈、錄像等傳遞教學信息。使用多媒體計算機制作軟件組織教學，圖、文、聲、像并茂，可以使教學內(nèi)容更為生動地表現(xiàn)出來，學生可以邊聽邊看、邊做邊學、教與學的效率就會大大提高。因此，運用計算機輔助生物學教學相對于傳統(tǒng)教學其優(yōu)勢非常明顯。執(zhí)行速度快，能準確地工作，信息采集、處理和傳遞信息的多樣性，人機交互智能化學習能提高學習效果，促進學生主動學習培養(yǎng)其能力，重復(fù)執(zhí)行某項任務(wù)而不會厭煩，能較好地實現(xiàn)個別化教學，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是計算機輔助教學的基本過程。

由圖2可知，計算機輔助教學過程是一個雙向通訊的過程。教師、學生和計算機一起構(gòu)成教學系統(tǒng)，完成一定的教學任務(wù)。

2 高效的練習模式

為使學生全面準確地掌握所學知識，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，有利于發(fā)展學生的創(chuàng)造性思維。教師把大量的習題和標準答案按照一定的程序輸入計算機建立習題庫。設(shè)計的一整套強化練習，既能反映生物學的基本概念、基本原理，又能適應(yīng)不同學生的要求，以便糾正錯誤理解或片面認識，在使用時計算機按照設(shè)計的程序從中選取，要求學生作出回答，計算機給予評價和反饋。通過人機交互式練習，使學生的基礎(chǔ)知識得以鞏固，使學生的學習及時得到反饋，獲得對學生學習結(jié)果比較準確的評價。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:學習《分子與細胞》中“光合作用”一節(jié)時，利用課件給學生提供一組強化練習。

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上粘葉綠體的色素濾液，進行色素分析，會得到近似同心環(huán)狀的四個色素圈，排在外圈的色素呈()

A.橙黃色 B.黃色C.藍綠色 D.黃綠色

(2)綠色植物細胞中，與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)的一組細胞器是()

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)在正常情況下進行光合作用的某植物，當改變某條件后，即發(fā)現(xiàn)葉肉細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，填空題主要考察學習對基礎(chǔ)知識、概念的鞏固。選擇題主要考察學生對知識的理解、分析能力。分析說明題主要考察學生發(fā)散性思維、批判性思維和創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學生主動探索、主動發(fā)展的能力。

3 創(chuàng)新的模擬環(huán)境模式

在教育教學過程中，對那些一般條件下較為困難的實驗操作、技能訓練及難理解的抽象知識等內(nèi)容，可以通過計算機硬、軟件及外部設(shè)備模擬、仿真試驗環(huán)境或物理現(xiàn)象來創(chuàng)造實踐條件，為教與學創(chuàng)建模擬環(huán)境。教學模擬適用于自然科學的許多學科，在生物學教學中運用教學模擬其優(yōu)點，第一，這種模擬有利于學生在近似真實的教學環(huán)境中開展發(fā)現(xiàn)式學習，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)實中非常危險的情況，突破真實情況的某些限制實現(xiàn)學習過程，比如一些危險、復(fù)雜的操作，藥品毒性大，周期時間較長的實驗等。

如:在中學生物學課程中，遺傳學部分的內(nèi)容較為抽象、不易被學生理解，加之中學實驗條件的限制，這部分內(nèi)容幾乎不能安排更多的實驗機會，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、利用計算機軟件，模擬遺傳實驗組織教學。學生也可以利用計算機軟件“實驗室”中的“果蠅”、“小鼠”等實驗材料完成不同的實驗。學生通過菜單選擇親本的性狀，然后進行交配實驗、觀察、記錄子代的特征，對數(shù)據(jù)進行分析，通過課堂討論、閱讀教材和生物教師的講解，這樣學生對顯(隱)性性狀、性(常)染色體、伴性遺傳等概念有更為深入的理解。通過計算機教學模擬、不但可以幫助生物教師提高教學效率，而且有利于培養(yǎng)學生分析問題，解決問題的能力，還可以改變學生對生物課的看法，激發(fā)他們學習生物學知識的興趣。

又如:模擬人體冠狀動脈粥樣硬化病患者，冠狀動脈管腔狹窄改變程度與人體運動能力的關(guān)系。模擬實驗中，冠狀動脈管腔狹窄程度可以由學生來改變，計算機就會以動畫和聲音等方式展示出人體的狀態(tài)和相關(guān)的生理指標，使學生加深對循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的理解，這種變靜為動、變抽象為具體、變微觀為宏觀的教學模擬是常規(guī)實驗難以實現(xiàn)的。

4 新穎的教學游戲

注意和記憶是獲取知識的前提，在教學中教師要善于組織學生的注意和引導(dǎo)記憶，培養(yǎng)學生的注意力和記憶力。據(jù)研究，課堂上學生的有意注意，中學生最好能堅持40分鐘，但如果過份強調(diào)或過多要求學生依靠有意注意來學習，容易引起疲勞。對于記憶，一般地說來具體的東西比抽象的容易被識記，看過的東西印象深刻，有趣的材料容易保持，經(jīng)過多種感官得來的材料會牢固地保持在記憶里。據(jù)研究，人們從聽覺獲得的信息能記憶15%，從視覺獲得的信息能記憶25%，如果把視聽結(jié)合起來，能記憶的信息可達65%。而以視聽為主體的計算機輔助教學手段，使學生的多種感官協(xié)同活動，所以對記憶的效果起著重要的作用。教育教學中，為了培養(yǎng)學生的注意力和記憶力，調(diào)動學生學習的積極性和主動性，教師應(yīng)充分地利用計算機產(chǎn)生一種帶競爭性的學習環(huán)境，把科學性、趣味性、教益性熔為一體，從而達到“寓教于樂”的效果，鍛煉學生決策的能力。

如:償試制作真核細胞三維結(jié)構(gòu)模型。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)即三維圖形生成技術(shù)，多傳感交互技術(shù)、高分辨顯示技術(shù)等，建立虛擬實驗室，模擬實驗環(huán)境制作真核細胞三維結(jié)構(gòu)立體圖像，利用虛擬組裝游戲，將細胞結(jié)構(gòu)解剖后，再將其重新組裝起來，用于檢驗學生對細胞結(jié)構(gòu)的認識。

通過設(shè)計、使用教學游戲軟件，教育教學中能培養(yǎng)學生的注意力，記憶力以及學習生物學的興趣，有助于鞏固課本內(nèi)容，提高教與學的質(zhì)量。

參考文獻

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