数字化技术在高中生物教学中的实践研究

引言：《教育信息化 2.0 行动计划》（2018）明确提出了要推动信息技术与教育教学深度融合，构建智能化、个性化的学习环境。普通高中生物学课程标准也强调，教师应充分利用现代教育技术，促进学生对生物学核心概念的理解，培养科学思维与实践能力。但是当前高中生物教学仍然面临抽象概念难突破、学情分析不精准、课堂互动有限这些问题。为此本文将要探讨数字化技术的引入如何解决这些问题，以期为提升教学效率、促进学生核心素养发展提供参考。

1 依托智能平台构建 “课前 - 课中 - 课后” 闭环教研

传统高中生物教学中，教师们的教研活动常依赖经验，所以会存在学情诊断模糊、教学反馈滞后、改进缺乏数据支撑这些问题。教师难以精准把握学生知识漏洞与能力短板，导致教学策略与学生需求脱节。为此教师可以使用智能平台数据采集、分析、反馈的全流程功能，有效地解决这些问题，通过构建“课前 - 课中 - 课后”闭环教研，实现教学的精准化、科学化。比如学科专用的平台“智慧学伴”，可以提供标准化的学科能力测评模型与题库，便于教师开展学情诊断；“智慧教研”系统支持教师们的协同备课、试讲点评与行为分析，帮助教师优化教学设计；课堂互动平台“雨课堂”“希沃白板”可以实现课中实时数据采集；而“问卷星”“钉钉”等工具，则适合课后作业布置、数据回收与个性化反馈。

例如在高中生物必修一《细胞的物质输入和输出》中，课前教师通过“智能学伴”平台为学生发布了前测问卷，围绕“渗透作用原理”“物质跨膜运输方式”这些知识点设置了选择题、分析题，并且利用平台内置的 3X3 学科能力模型，精准分析学生的薄弱环节，确定教学重难点。课中教师借助“希沃白板”开展了互动教学，通过课堂测验、拖拽分类等活动，实时获取学生们的作答数据，了解他们对“细胞膜流动镶嵌模型”的掌握情况，然后针对他们的共性错误即时讲解。课后，教师利用“钉钉”布置了分层作业，为学生推送相关微课资源，并对仍有困惑的学生进行针对性辅导。同时教师团队可以在“智慧教研”系统中复盘教学过程，根据相关的数据调整后续教学策略，形成教研改进闭环。

2 虚拟场景与模型工具破解抽象概念难点

高中生物作为研究生命现象和生命活动规律的学科，其教学内容常涉及微观结构与动态过程，比如细胞代谢、遗传信息传递等。这些抽象概念导致学生认知过程中存在理解断层。教师在教学时引入虚拟场景与模型工具就可以突破微观与抽象知识可视化的教学瓶颈，通过动态模拟与交互体验，帮助学生构建完整的知识认知体系。

以人教版高中生物必修 1《细胞的能量供应和利用》中“光合作用与能量转换”为例，这个内容包含光反应与暗反应两个阶段，涉及到光能转化为化学能、ATP 与 NADPH 的生成与消耗、卡尔文循环中物质的固定和再生等复杂机制。传统教学中，部分学生难以厘清物质转化的动态逻辑与能量流动路径，容易混淆光反应与暗反应的场所及功能，甚至对 ATP 与 NADPH 在两个阶段中的作用产生认知偏差。这时，教师可以借助虚拟仿真技术，构建出一个三维可视化的叶绿体结构，学生能够动态观察到水分子在光下分解产生氧气和氢离子、光能驱动 ATP 合成的过程，以及暗反应中二氧化碳如何与五碳化合物结合形成三碳化合物，最终生成糖类。通过交互操作，学生还可以改变光照强度、二氧化碳浓度等条件，实时观察光合作用速率的变化，直观理解环境因素对光合过程的影响。

同时，配合数字化概念模型工具，学生可以把抽象的光合过程拆解为结构化模块：用流程图梳理光反应与暗反应的关键步骤，以动态箭头表示物质与能量的流动方向；通过对比模型，直观呈现光合作用与细胞呼吸的物质联系与能量转化差异。

3 线上交互与项目式学习结合，提升综合素养

受时空限制，高中生物课堂中，学生的讨论与合作经常局限于课堂的短暂时间和班级小范围，不能充分展开。所以教师可以借助线上交互与项目式学习结合的方式来打破这些局限，通过真实问题驱动、跨时空协作和多元互动，引导学生在实践中运用知识，培养科学探究、团队协作、问题解决等综合素养，实现从知识学习到素养提升的跨越。仍以“细胞的物质输入和输出”章节为例，教师设计了“探究植物细胞的吸水和失水”的项目。在项目启动前，教师就通过线上教学平台发布任务，要求学生观察生活中植物细胞吸水和失水现象（如蔫了的蔬菜泡在水中恢复硬挺），并提出问题。实验过程中，学生通过线上平台实时分享实验照片、数据记录，互相交流实验操作中的问题与经验。例如，有的小组在制作临时装片时遇到气泡过多的问题，通过平台向其他小组求助，获取了解决方法。实验结束后，各小组把实验数据整理成图表，结合理论知识分析植物细胞吸水和失水的原理，并制作线上汇报材料。在班级线上讨论会上，各小组进行汇报展示，其他小组提问、质疑，共同探讨实验结果的准确性和局限性，如分析实验中可能存在的误差来源，思考如何改进实验方案。最后教师引导学生把所学知识迁移到实际生活，如探讨盐碱地对农作物生长的影响及改良措施，或分析果蔬保鲜的原理和方法。学生通过线上平台查阅资料，开展小组讨论，提出可行性方案，并进行成果展示与互评。

结语

数字化技术在高中生物教学中的实践研究表明，智能平台、虚拟仿真工具和线上协作模式的应用，可以有效提升教学精准性、突破抽象概念的理解障碍，并促进学生综合素养的发展。通过数据驱动的“课前- 课中- 课后”闭环教研，教师可以更科学地制定教学策略；虚拟场景和模型工具把微观复杂的生物过程可视化，降低了学生的认知难度；而线上项目式学习则拓展了课堂的时空限制，让学生在真实问题中深化知识应用与协作能力。

参考文献

[1] 刘欣 , 季婷 . 利用数字化技术优化高中生物教学 [J]. 国外畜牧学 ( 猪与禽 ),2025,45(03):84-86.

[2] 张建民 . 信息技术与高中生物教学深度融合策略探究 [J]. 中国新通信 ,2025,27(09):212-214.