薛爽

一、智能3D仿真工具在初中生物教學(xué)中的應(yīng)用價值

（一）利用智能3D仿真工具提高教學(xué)直觀性

利用智能3D仿真工具，有助于建立直觀教學(xué)，學(xué)生通過觀察生物體原型而在腦海中想象與還原抽象的知識，提高教學(xué)直觀性。

（二）利用智能3D仿真工具發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)

從認(rèn)知心理學(xué)角度出發(fā)，借助智能3D仿真工具構(gòu)建模型，揭示生物學(xué)的本質(zhì)，體現(xiàn)特征與本質(zhì)，讓學(xué)生既能抓住表象，也能深入理論、概念、規(guī)律與原理。

（三）利用智能3D仿真工具激發(fā)思維創(chuàng)新性

在全新的生物課堂上，積極應(yīng)用智能3D仿真工具，喚醒學(xué)生主觀能動性，他們認(rèn)真地觀察三維模型，甚至還可以親自動手制作，這一過程中不斷深化知識運(yùn)用，并能自主發(fā)現(xiàn)問題、探究問題與解決問題。

（四）利用智能3D仿真工具提高學(xué)習(xí)有效性

在初中生物教學(xué)活動中運(yùn)用智能3D仿真工具，由此活躍課堂氛圍，促進(jìn)師生之間、生生之間的互動交流。

二、智能3D仿真工具在初中生物教學(xué)中的實踐應(yīng)用案例

為了更好地體現(xiàn)智能3D仿真工具的應(yīng)用價值，筆者在教學(xué)設(shè)計時精心準(zhǔn)備、尊重學(xué)情，有序推進(jìn)課堂教學(xué)活動。本文結(jié)合初中生物教學(xué)目標(biāo)，對“蘇科版生物教材八年級上冊第15章第1節(jié)《人體內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸》——心臟”一課進(jìn)行教學(xué)實例分析。

（一）聽音辯心——導(dǎo)入新課

通過播放強(qiáng)有力心臟跳動的聲音，學(xué)生聽音辯聲，迅速指向特定的教學(xué)目標(biāo)——心臟。自然發(fā)問“那么心臟都有哪些結(jié)構(gòu)與功能？”，引發(fā)了學(xué)生探究心臟奧妙的好奇心。

設(shè)計意圖：通過播放具有韻律心臟跳動聲音，有效地集中學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生探究心臟奧妙的好奇心和內(nèi)驅(qū)力。

（二）主動探究，獲取新知

明心見性——認(rèn)識位置與功能

1.心臟的位置

學(xué)生活動1：利用聽診器感受心跳、心率及心臟的位置。初步感知不同體質(zhì)（班級體育隊的同學(xué)與其他同學(xué)）的人在安靜狀態(tài)下的心率，并與上節(jié)課測量脈搏次數(shù)進(jìn)行比較。

教師出示"人體體腔解剖圖”和心臟透視圖，使學(xué)生對“心臟在人體中的位置”具有一定的感性認(rèn)識，自主構(gòu)建“心臟在人體中的準(zhǔn)確位置”，有效地強(qiáng)化了學(xué)生對心臟位置的認(rèn)識。

2.心臟的功能

引導(dǎo)學(xué)生觀察心臟的結(jié)構(gòu)組成，復(fù)習(xí)回憶肌肉組織的功能，推測心臟的功能：心肌收縮和舒張，像泵一樣，將血液輸送至身體各個部位。從而溫故知新，通過分析心臟的結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，進(jìn)一步明白結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的辯證關(guān)系。

設(shè)計意圖：通過學(xué)生活動初步感知心臟的位置與功能，為學(xué)生對心臟的認(rèn)識由感性向理性認(rèn)知過渡做鋪墊。溫故知新，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生舊知向新知遷移的思維能力。

將心比心——認(rèn)識外部結(jié)構(gòu)

3.心臟的形態(tài)、大小和方位的區(qū)分

引導(dǎo)學(xué)生自主觀察心臟實物標(biāo)本：描述心臟的形態(tài)，猜測人的心臟大小，學(xué)會區(qū)分心臟的前后、上下和左右的方法。然后利用備課助手展示三維仿真心臟結(jié)構(gòu)展示人體心臟的外部形態(tài)，強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)識。

設(shè)計意圖：利用三維立體的直觀性，真實、形象、清晰的呈現(xiàn)心臟結(jié)構(gòu)能使學(xué)生輕松、愉快地構(gòu)建“心臟的形態(tài)、大小”知識。同時充分體現(xiàn)自主學(xué)習(xí)的教學(xué)理念。在操作過程中，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)問題并積極想辦法解決問題，不同程度地享受到了成功的喜悅。

敞開心扉——認(rèn)識內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.展示心臟解剖圖和模式圖，引導(dǎo)學(xué)生測量并比較心臟四個腔心肌壁的厚薄，再辯心臟的左右：心壁較厚的一側(cè)為左半部分，較薄的一側(cè)為右半部分。

2.結(jié)合課本7-8頁內(nèi)容和備課助手三維立體模型，思考：

（1）觀察心臟，它是由幾個腔構(gòu)成的？它們之間是否相通？

（2）各心房和心室分別與什么血管相連？仔細(xì)觀察，在心房和心室之間，心室和動脈之間有什么結(jié)構(gòu)？

3.拖動標(biāo)簽對應(yīng)到心臟結(jié)構(gòu)，鞏固心臟四個腔及與心臟各腔相連的血管的名稱。

教師引導(dǎo)學(xué)生利用備課助手動態(tài)三維立體模型通過放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等方式分別觀察人體心臟的四個腔，使學(xué)生明確左心房與左心室相通，右心房與右心室相通，左右兩邊不相通。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)觀察，找出與心臟四腔相連的幾條大血管。同時教師邊講邊在黑板上畫出心臟簡易結(jié)構(gòu)圖，表示出左心房連通肺靜脈，左心室連通主動脈，右心房連通上、下腔靜脈，右心室連通肺動脈。進(jìn)一步利用三維仿真模型，使學(xué)生觀察到心室心房之間和心室動脈之間的瓣膜結(jié)構(gòu)，認(rèn)識瓣膜的作用。

這樣，由部分到整體，最后形成整體概念，突出重點，使學(xué)生掌握人體心臟的結(jié)構(gòu)。

幫記口訣：左右房室四個腔，房室瓣膜橫中央，房上室下血順流，左右隔絕屬正常，心房連靜室連動，左室最厚連主動。

設(shè)計意圖：三維立體仿真動畫既能避免實物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，學(xué)生解剖困難;又能打破時間空間的限制，將傳統(tǒng)教學(xué)二維圖形轉(zhuǎn)化為立體結(jié)構(gòu)，解決學(xué)生需要運(yùn)用空間想象力重構(gòu)心臟模型的問題，使學(xué)生獲得身臨其境的真實體驗。能夠更加清晰地觀察心臟各個結(jié)構(gòu)，將抽象的數(shù)據(jù)變?yōu)榱Ⅲw真實體驗，從而實現(xiàn)沉浸式的學(xué)習(xí)過程，獲取心臟結(jié)構(gòu)的知識。

心路歷程——認(rèn)識血液流動方向

合作探究：心臟是如何工作的呢？在心臟內(nèi)部，血液是如何流動的呢？

你能解釋心臟璧的薄厚為什么存在不同？

教師引導(dǎo)學(xué)生利用三維模擬視角追蹤，逐步觀察心臟的工作原理，了解血液在心臟的流動方向：靜脈→心房→心室→動脈。嘗試解釋心臟璧薄厚不同的原因。

設(shè)計意圖：取代靜態(tài)的圖片或視頻資料，動態(tài)可控逐步分解的演示心臟的工作原理，

循序漸進(jìn)，通過視角追蹤演示血液的流向，不僅幫助學(xué)生突破難點，也為下節(jié)課血液循環(huán)的學(xué)習(xí)進(jìn)行鋪墊，為學(xué)生的主動學(xué)習(xí)提供了豐富多彩、直觀形象的思維材料，提高學(xué)生的實踐探究能力。

堅強(qiáng)的心——促進(jìn)心臟強(qiáng)健

分組討論：結(jié)合課堂活動測量分享同伴的心率，及教師所給表格分析：

生活中怎么做才能使心臟更加健康強(qiáng)健？

設(shè)計意圖：心臟作為人體重要的器官，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，結(jié)合資料分析，讓學(xué)生意識到保護(hù)心臟的重要性，并能說出常見的促使心臟強(qiáng)健的保健方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新人格。

（三）歸納小結(jié)，當(dāng)堂檢測

結(jié)合板書設(shè)計，請學(xué)生自己歸納本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。完成當(dāng)堂檢測。

基金項目：文章系寧夏教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃“互聯(lián)網(wǎng)+教育”示范區(qū)建設(shè)專項課題“智能化學(xué)習(xí)工具輔助中學(xué)生物教學(xué)的實踐研究”階段性成果.課題編號：NXJKG21107