浅析现代教育技术优化生物课堂教学

引言

“人体的呼吸”是初中生物“人体的结构层次”主题的核心内容，旨在引导学生认识呼吸道对空气的处理作用，理解肺与外界的气体交换原理，培养健康生活意识。传统教学中，教师多依赖挂图或模型讲解呼吸道结构，学生难以理解气管内壁纤毛的摆动方向与功能；呼吸运动中“膈肌收缩与胸廓变化”的动态关系抽象，仅靠文字描述易导致认知偏差；学生因缺乏直观体验，对“吸烟危害呼吸系统”的认识流于表面。

现代教育技术为突破这些难点提供了新路径。以 3D 模型、动画仿真、互动实验为载体的技术手段，可将微观结构宏观化、动态过程可视化、抽象原理具象化。本文结合“人体的呼吸”教学设计，具体阐述现代教育技术如何优化生物课堂，实现“从知识识记到观念建构”的教学目标。

一、“人体的呼吸”课堂中现代教育技术的应用实践

（一）情境化导入：激活认知关联

课始，教师播放两段对比视频：运动员剧烈运动后的急促呼吸与平静状态下的均匀呼吸，引发学生对“呼吸作用与能量消耗”的思考。随后，用 AR 技术扫描课本插图，动态呈现“人体呼吸全过程”示意图，学生通过触屏点击“鼻腔”“肺”等部位，触发对应器官的功能简介（如鼻腔黏膜的湿润、温暖作用），初步建立“呼吸器官与功能”的关联认知。

这种“视频冲击 + 互动探索”的导入方式，比传统的文字提问更易激发学生兴趣，使抽象的“呼吸过程”与生活体验结合，为后续学习奠定认知基础。

（二）概念解析：从静态结构到动态功能

呼吸道结构与呼吸运动原理是本课的核心难点，现代教育技术通过“虚拟模型+ 动画演示”实现抽象知识的可视化：

1. 呼吸道结构的分层探究：教师展示 3D 交互式呼吸道模型（可通过触屏旋转、拆解），学生分组操作：放大鼻腔内部观察鼻毛与黏膜分布，理解“过滤、湿润空气”的功能；观察气管内壁纤毛的摆动动画，直观看到纤毛如何将黏液与灰尘推向喉部（配合语音讲解“为什么不能随地吐痰”）。当点击“喉”的结构时，模型自动演示声带振动与发声的关系，学生通过对比“声带拉紧与放松”的状态，理解声音产生的原理，实现“结构决定功能”的具象化认知。

2. 呼吸运动的动态模拟：针对“膈肌运动与胸廓变化”的难点，教师播放两段对比动画：一是膈肌收缩时，胸腔上下径增大、肺扩张（吸气过程）；二是膈肌舒张时，胸腔上下径缩小、肺回缩（呼气过程）。动画中用不同颜色标注“肋骨、膈肌、肺”的运动方向，同步显示胸腔内气压变化曲线。学生通过触屏控制动画播放速度，在关键节点暂停（如膈肌最厚时），小组讨论“此时肺内气压与外界气压的关系”，将抽象的“气压差”转化为可观察的动态变化。

（三）实验探究：从模拟操作到数据验证

传统实验中，学生难以直接观察自身呼吸时的器官变化，现代教育技术通过“虚拟实验”弥补这一不足：学生在白板上使用“虚拟生物实验室”软件，模拟“不同状态下的呼吸频率”实验：选择“安静”“运动后”“情绪紧张”等场景，软件生成对应呼吸曲线（横坐标为时间，纵坐标为肺容量），学生记录不同场景的呼吸频率与深度，分析“呼吸与能量需求”的关系。若操作错误（如未设置对照场景），系统会提示“实验设计需控制单一变量”，培养科学探究能力。

（四）拓展延伸：从课堂到生活

课后，教师通过班级QQ 群、微信群推送两项任务：一是“吸烟对呼吸道的影响”VR 体验视频（模拟烟雾进入气管后，纤毛摆动减慢、黏膜受损的过程），

学生观看后撰写“给吸烟者的一封信”；二是“呼吸健康小实验”指导视频（用气球、吸管制作简易肺模型，观察气球膨胀与收缩），学生拍摄实验视频上传，师生在线点评。这种“技术 + 实践”的延伸方式，强化了知识的生活应用。

二、技术应用的优势与平衡策略

（一）技术优化教学的核心价值

1. 突破时空限制：3D 模型与动画解决了“人体器官无法直观观察”的难题，使学生能“拆解”呼吸道、“慢放”呼吸运动，理解传统教具难以呈现的细节。

2. 强化探究体验：虚拟实验允许学生反复试错，数字化监测将抽象生理指标转化为可视数据，培养“基于证据得出结论”的科学思维。

3. 衔接生活实际：VR 吸烟危害体验、家庭小实验等设计，架起“课本知识与健康生活”的桥梁，落实“健康观念”的核心素养。

（二）需警惕的问题与平衡策略

1. 虚拟体验与真实认知的脱节：过度依赖虚拟模型可能导致学生对真实器官的质感、比例认知模糊。

解决方案：将虚拟模型与解剖图、实物标本（如猪肺）结合，引导学生对比虚拟与真实的差异，如“模型中气管是透明的，而真实气管有弹性”。

2. 技术操作与思维深度的失衡：若学生仅关注“操作模型”的趣味性，可能忽视对“结构与功能”本质联系的思考。

解决方案：在技术操作后设置追问，如“观察气管软骨的‘C’形结构，思考为什么不是完整的环形？”，将操作体验引向思维深化。

四、结论

以“人体的呼吸”为例可见，现代教育技术通过可视化呈现、互动式探究、生活化延伸等方式，有效解决了初中生物教学中抽象知识难理解、生理过程难演示、实践体验难开展等问题，推动教学方法从“讲授式”向“探究式”转型。但技术应用需坚守“生物学核心素养”导向，平衡虚拟与真实、操作与思维、工具与目标，让技术真正服务于“生命观念、科学思维、科学探究、社会责任”的培养，为初中生物课堂注入科学性与生命力。

参考文献：

[1] 刘恩山. 义务教育生物学课程标准（2022 年版）解读[M]. 北京： 高等教育出版社 ，2022.

[2] 中华人民共和国教育部. 义务教育生物学课程标准（2022 年版）[S].北京： 北京师范大学出版社，2022.

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[4] 张颖 . 虚拟仿真技术在初中生物教学中的应用研究 [J]. 生物学教学 ，2021（6）：36-38.