生物技术和信息技术范文

导语：如何才能写好一篇生物技术和信息技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：信息技术 生物课程 有机整合

所谓信息技术与生物课程的整合，就是将信息技术广泛地应用于生物教学中，充分发挥信息技术的优势，使得信息技术与生物课程的内容、课程结构、课程资源和课程实施有机地融合在一起，成为一个和谐互动的课程整体。其中，生物科学知识是学习的载体，而信息技术作为工具和手段渗透生物教学中，既能帮助学生学习信息技术，又能培养学生收集和处理各种生物信息，解决生物科学问题的能力。在信息技术与学科教学的整合过程中把信息技术、信息资源、信息方法与课程的教学目的、任务、内容有机结合在一起，可实现信息素养与学科素养互惠双赢。

一、结合生物学科的特点，创设情境，激发兴趣，使信息技术与传统教学媒体共同为教学服务。

生命现象和生命活动是丰富多彩、生动活泼的，生物教学要体现学科特点，坚持生物教学的直观性实物性原则，在制作课件的过程中要注意技术的服务性及技术的运用，要为学科教学服务，符合心理学、教育学和学科教学规律，使技术的运用恰到好处。我们制作的课件应注重简捷性、实效性和必要性，必须考虑生物教学特点，才能与信息技术形成有效的融合。如“植物对水分的吸收”的教学重、难点是根毛吸水过程和细胞吸水原理，但它们既看不到，又摸不着。教学前，我从网上下载了一个“细胞吸水、失水过程”的动画和一个“根毛吸水过程”的三维立体动画整合到教学课件中。教学时，大屏幕上的动画形象细致地模拟细胞吸水、失水的过程，三维立体动画更是将“根毛吸水过程”表达得清晰有趣。活泼的动画感染了学生，一组组生动、形象的画面吸引了学生的兴趣。我适时发问：“植物细胞在什么情况下吸水？”“根毛细胞是如何吸水的？水分又是如何到达植物体内各部分的？”……精心创设的问题情境活跃了课堂气氛，学生情绪很快高涨。创设情境，使原本微观、抽象、看不见、摸不着的生理过程被转化为宏观、形象、有趣的运动过程，降低了教学的难度，学生易于掌握，更激活了学生的思维，激发了兴趣。

二、注重学生实践，通过多边互动，调动积极性，凸显信息技术在教学中的应用。

实践能力与创新精神的培养是素质教育的核心内容，与信息技术有效整合是高效教学的必由之路，但信息技术并不能代替学生丰富多彩的实践活动，学生的实践活动是认识的直接来源，必须亲自观察生物学现象的演示，亲自参与到探究活动中，才能将所学的变成自己的东西。所以，信息技术的应用应与学生的实践活动有机结合起来，特别是实验性学科的生物学，要不断加大实验教学的总量，创造条件，开展实践活动，只有丰富的实践活动才能为学生提供创新的环境，学生才有发现和创新的舞台，认知才能深入发展。在“环境保护”一节教学时，我把学生带到网络教室，让学生以小组为单位，围绕“环境保护”这一内容，在局域网和因特网中搜寻有关环境污染事件及对人类造成的影响的信息。很快，学生就了解到“日本水俣病事件”“切尔诺贝利核电站事故”和“英国伦敦烟雾事件”等震惊世界的公害事件，还获得了环境保护的文字资料、图片和与环境保护相关的知识。运用所学的信息技术知识，各小组马上对信息进行加工和处理，并做成幻灯片在网上展示、交流，我及时进行辅导和点评。学生都投入到学习中，并各有所得。教师与学生，学生与学生，教师与教师利用网络充分交流，可最大限度地发挥相互作用的潜能，学习的过程也由消极的接受转变为主动的观察、探索与思考，大大地调动学生学习的积极性。

三、根据学生差异，分层教学，依靠信息技术实现自主学习。

利用网络海量的信息资源，同步异步的交流方式，超越时空的信息传递途径等特点，充分体现个人的自主性，把信息技术作为学习的工具，学生作为积极主动的学习者，以类似科学探究的方式，获取信息、交流信息、处理信息，可以达到教学目的。如“蒸腾作用”一节教学时，我制作了资源丰富的课件，学生们带着“什么是蒸腾作用？”“蒸腾作用的部位在哪里呢？”“为什么气孔能完成蒸腾作用？”“植物的蒸腾作用有什么意义？蒸腾作用的原理在农业生产上有什么应用？”等问题投入学习，按照自己的方式和速度进行。这样学习有困难的同学可以反复调看所需内容，完成教学目标；学有余力的同学可以进行更深层次的探究：目前学校大部分树木的叶子正在脱落，这对树木有何意义？校园绿化管理最佳模式是什么？初中生物教学与信息技术的整合，实现了分层教学，使学习有困难的同学得到了帮助，不至于越来越差，失去信心，原本的长处也得到发挥；使学有余力的同学能力得到满足和培养，不至于停留在一般水平上，造成人才浪费，形成多元化、个性化学习行为。

四、在课程资源应用中，发挥教师集体作用，集体合作开发课件。

教学媒体是进行教学活动的载体与中介，各种媒体在教育教学过程中都能产生一定的教学作用，对学生的认知发展产生深远影响。传统的教学媒体，如粉笔、黑板、音像资料、录像、投影等，对动物的生活习性、植物的开花结果等不能真实地有规律地展现出来。多媒体课件能弥补这些不足，但课件的可塑性很大，不同的人在开发课件时体现的教学策略、教学方法、教学思想是不同的，且生物教师教学任务重、技术水平欠缺，因此教师可以发挥集体的作用，分工合作，通过校际不断优化形成课件素材库，让信息技术为生物教学服务。

五、在整合过程中应注意的问题。

生物教学与信息技术的整合不仅仅是一种形式，而要注意适时、适量，不能每堂课都强求整合，根据教学目标和媒体效率，“取长补短”和“嫁接”，才能提高教学效率。

信息化的学习环境容易忽略个别学生，教师应充分面向不同学习水平的学生，尽可能调动全体学生参与，充分体现信息化教学的互动式，教师作适当的点评、引导和鼓励，形成以学生探讨为主的多元化、个性化学习行为。

课件制作的操作性、交互性要强，在适当的时候应有适当的操作提示，能任意地进入各个环节，便于人机交互，使用时要适可而止，留有空间，使学生能够充分展示自己的思维和想象。

参考文献：

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关键词：信息技术；高中生物；有机融合

随着信息技术在各个领域的渗透，高中生物教学正由传统的繁杂枯燥的学科逐渐转变为运用现代信息技术平台、生动有趣的学科。信息技术有其特有的生动直观、形象的特点，在辅助高中生物教学过程中具有很大的优势。

一、信息技术在高中生物教学中的实际运用

1.在教学中运用软件教学

计算机软件教学具有生动形象、互动性强的特点，同时，自己设计开发的教学软件能够充分表达教师的教学思路和方法，使学生更容易接受，并能形成自己的风格和特色。像PowerPoint，Authorware，Frontpage等软件，都具有很好的教学效果。教师应该多运用这些软件制作大量多媒体教学课件，并在网上实现资源共享和交流。

2.交流—反馈—改进

在信息技术与高中生物进行有机融合的过程中，并不是一蹴而就的，需要进行大量的摸索和实践。在日常的多媒体教学过程中，教师应加强师生交流，并取得学生的及时反馈，对多媒体教学进行改进。

二、信息技术与高中生物进行有机融合的条件

信息技术与高中生物进行有机融合的过程中，需要有一定的条件。

1.必须遵循实用的原则

运用现代信息技术进行高中生物的教学，就是为了达到更好的教学效果。在对二者进行有机融合的过程中，不能为技术而技术，只用一些花哨的图片和动画来取悦学生，而缺少实际的内容。

2.必须发挥信息技术的高效性

信息技术可以以其独有的特点将大量的教学信息同时传送给学生，并且能够调动学生学习的积极性，使教学效果高效率实现。

3.必须能够提高学生的学习能力

信息技术在高中生物教学中的运用，能够培养学生的探索性和创造性思维，提高学生自我学习的能力和水平。

三、如何进行信息技术与高中生物的有机融合

1.针对记忆型的知识点

记忆型的知识点一般都是最为基础的，学生一般对这部分知识的学习兴趣不高，也有学生只会死记硬背，导致事倍功半。将信息技术与这部分知识进行融合，利用计算机给学生一定的视听语言上的刺激，利用一些影像资料、图片解说、音频动画等，从而使学生在心理上对它产生浓厚的兴趣，提高学习和记忆的积极性。同时，在多媒体课件中配套相应的课后练习题，当场进行知识的强化训练，从而达到巩固记忆的目的。

2.针对理解型的知识点

理解型的知识点需要学生进行积极思考，教师可以提供相关的多媒体教材来启发学生的思维，通过分析和比较来掌握新的知识点。同时，配以相应的练习题巩固知识。

3.针对应用型的知识点

应用型的知识点一般都需要学生活学活用，可以运用多媒体创设情境，使学生设身处地地从问题的角度出发，自主地了解、探究问题的根源和解决办法，启发学生的发散性思维。

四、信息技术与高中生物进行有机融合的形式

1.探索形式

教师在课堂上应多准备一些学习的资料，大量的背景资料等，使学生可以根据自己的兴趣爱好和特点来自行安排学习，这样能够充分发挥学生的主体性，提高学生的独立学习能力。

2.虚拟形式

利用信息技术生动、形象、具体的特性，多制作一些小动画或小视频，利用音像图片的组合，对生物中一些抽象的概念或知识进行模拟和说明，虚拟生物的生存状态及其生活的微观世界，从而激发学生的学习积极性和乐趣。

3.引导形式

这是一种与传统教学形式结合比较密切的教学形式。教师可以以课件的形式将自己的教学思路和知识点进行梳理，并根据学生的接受程度循序渐进地讲授课程。

4.训练形式

这种形式一般用于强化知识的训练。利用计算机存储大量的练习题，在课堂上提供各种类型的训练。

五、运用信息技术进行高中生物教学的优势

运用信息技术进行高中生物教学有利于激发学生的学习积极性和学习乐趣。信息技术图、文、声、像并茂，表现形式丰富多样，具有生动的画面和悦耳动听的音乐，能够激发学生的学习兴趣，进而引导学生积极地进行问题的思考和解决。同时，将信息技术运用到高中生物教学中，能够使学生的主体性凸显出来，使师生的互动性加强，为互动交流提供一个有效的平台。

总之，信息技术与高中生物的有机融合能够提高生物教学的有效性，更高效地完成教学目标。教师应该不断根据信息技术的变化，正确认识信息技术与高中生物有机融合的重要性。

参考文献：

潘天士.中学生物课件制作实例与技巧.机械工业出版社，

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    关键词:信息技术;生物学教学;多媒体;整合

    信息技术与生物课程整合,就是把信息技术与生物学科教学有机地结合起来,将信息技术与生物学科课程的教与学融为一体。其中,生物科学知识是学习的载体,信息技术作为工具和手段渗透到生物教学之中。

    实验心理学家赤瑞特拉作过两个着名的心理实验。一个是关于人类获取信息的来源,即人类获取信息主要通过哪些途径。他通过大量的实验证实:人类获取的信息83%来自视觉,11%来自听觉,这两个加起来就有94%。还有3.5%来自嗅觉,1.5%来自触觉,1%来自味觉。信息技术既看得见,又听得见,还能用手操作,这样通过多种感官的刺激所获取的信息量,比单一地听老师讲课更有效。另一个实验是关于知识保持,即记忆持久性的实验。结果是这样的:人们一般能记住自己阅读内容的10%,自己听到内容的20%,自己看到内容的30%,自己听到和看到内容的50%,在交流过程中自己所说内容的70%。这就是说,如果既能听到又能看到,再通过讨论、交流,用自己的语言表达出来,知识的保持将大大优于传统教学的效果。

    因此,将信息技术与生物课堂教学有机地整合起来,这种教学方式与传统教学相比较存在着巨大的优势。

    一、提供丰富的多媒体信息

    教师在准备教案时,需要大量的资料及信息源。在传统的教学中,教师只能通过书本、挂图、模型等有限手段向学生传授信息,这样的信息来源是非常有限的。而在多媒体教学中,师生可以搜集大量的资料信息,这些资料信息的获取途径是多种多样的,教师可以通过电脑从网络中得到的文字、图像、声音、动画、视频,甚至三维虚拟现实等多方位信息用于课件制作,使教学内容更丰富多彩,教学方法更灵活多样。

    二、全面优化课堂教学

    生物学是一门自然科学,它反映的是千姿百态的生物界、变幻莫测的生物体。传统的教学方法和固有的教学手段,如挂图、模型等较为枯燥、抽象、呆板,难以表现其动态变化过程,难以激发学生的学习兴趣。如果运用信息技术于课堂教学,借助电脑、数码投影机和视频展示台等多媒体工具,在屏幕上向学生展示图、文、声、像相结合的精彩内容,吸引力大,渲染性强。教师向学生讲授时,还可以借助扩音系统使同学们听得更清楚,若配上优美的轻音乐,则可欣赏性更强。

    1.改善教学环境与教学方法

    通过信息技术与生物课程的有效整合,可以为生物教学构建一个多媒体、网络和智能有机结合的个别化、交互式、开放性的动态教学环境,为创建新型的学科教学模式提供了最理想的教学环境和切实可行的道路。教学方法可由原来单纯的基于归纳或演绎的讲解转变为基于“情境创设”、“主动探索”、“协作学习”、“会话商讨”和“意义建构”等多种新型教学方法的综合运用。学生置身于这样一个轻松、和谐的教学情境中,学习兴趣会得到极大的提高,学习的主动性也将得到更大的激发。

    2.使教学变得高效轻松

    多媒体辅助教学,能使抽象的内容具体化、形象化,使学生能较好地理解教师难以用语言讲清的事物原理,缩短了授课时间,有效地提高了课堂教学效率。比如,利用Word写成的电子教案,只要调整一下字体大小就可以在网络平台的屏幕上一幕幕地清晰投影出来;利用简易的PowerPoint制作的课件进行教学,可以把标准的文字以动态的效果一幕幕地展示,需要时还可以把一些反映重点和难点的动画反复地、有选择地加以观看;利用Flash制作的课件,动感更强,更有吸引力和渲染性;运用网页课件进行教学,界面美观、导航清晰、操作方便、效果显着。因此,充分运用信息技术于课堂教学,可使教学变得高效轻松。

    3.提高教与学的效率,改善教与学的效果,改变传统的教学模式

    传统的生物教学,往往是教师讲、学生听,进行的是生物学信息的单向传递,学生缺少了独立思考的空间,缺少独立活动的机会和独立自学的方法,其结果往往是教师讲得辛苦,学生听得厌烦,根本适应不了生物学技术日新月异的迅猛发展。在新的教学环境中,教师应放下权威者的架子,从知识的传授者转变为“课程的组织者、情感的支持者、学习的参与者、信息的咨询者”。教师的任务不再只是讲授和归纳,而是对学生的多种学习活动进行指导、计划、组织、协调,促进学习网络的形成,加强对学生学习能力的培养。学生从被动接受的知识容器和知识受体转变为主动建构的知识主宰、教学活动的积极参与者。实施生物学教学与信息技术的有机整合,在多媒体、网络的教学环境下,以“学”为中心的交互式教学方式有了得天独厚的土壤。教学方式由传统的以“教”为中心逐渐向以“学”为中心转变,既能帮助学生学习信息技术,又能培养学生收集和处理各种生物信息,解决生物科学问题的能力,提高教与学的效率,改善教与学的效果,改变传统的教学模式。

    4.教学过程的转变

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关键词：高中生物；信息技术；激发兴趣；突破难点

中图分类号：G633.91 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2015）10-0422-01

全国中小学信息技术教育工作会议指出："信息技术极大地拓展了教育的时空界限，空前地提高了人们学习的兴趣、效率和能动性。"强调"要努力推进信息技术与学科教学的整合，鼓励在学科的教学中广泛应用信息技术手段，并把信息技术教育融合在学科的学习中"。《基础教育课程改革纲要（试行）》也指出："大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式以及师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。"信息化社会呼唤教育信息化，教育信息化势在必行。

近年来，笔者将信息技术与高中生物教学进行整合，利用信息技术对图像、图形、动画等综合处理来制作课件，将高中生物课程内容整合到一起进行课堂教学。在对信息技术与生物教学整合研究中，笔者发现，大多数课结合信息技术上效果很好，学生对知识的掌握比较好；但有些课结合信息技术上反而比传统教学效果差。如何将信息技术与高中生物教学进行有效整合，提高课堂效率呢？

1.利用信息技术创设情景，激发学生的学习兴趣

"兴趣是最好的老师"。通过信息技术与生物教学整合，利用网络的视听互动功能，通过大量的文字、图片、声音、影视资料等素材，教师创设教学情境，向学生展现各种生命现象、过程和规律，激发学生对生物知识产生浓厚的兴趣。教师因势利导，提出问题，让学生思考各种解决问题的可能性，调动学生的学习热情，有助于学生掌握知识、提高创新能力。

如，在必修3《生态系统的信息传递》一课的教学中，教师播放"蜜蜂采蜜"影音视频短片作为导入，吸引学生的注意力，激发学生兴趣。在讲解"信息传递的作用"时，除了通过信息技术Powerpoint课件展示相关图片以外，还使用Flas软件播放"蝙蝠的回声定位""植物在光照刺激下开花"等动画，并在适当时候使用暴风影音来播放小的影音视频剪辑，如"孔雀开屏"等多彩的动态信息。这样的课堂教学，教师教得轻松，学生学得轻松，使探究性教学顺利展开。

2.现代信息技术为生物课堂教学提供更多的资源环境

用信息技术提供生物资源环境就是要突破书本是知识主要来源的限制，用各种相关资源来丰富封闭的、孤立的课堂教学，极大扩充教学知识量，使学生不再只是学习课本上的内容，而是能开阔思路，接触到百家思想。在丰富资源环境下学习，可以培养学生获取信息、分析信息的能力，让学生在对大量信息进行筛选的过程中，实现对事物多层面的理解。教师可以在课前将所需的资源整理好，保存在某一文件夹下，让学生访问该文件夹来选择有用的信息；也可以为学生提供适当的参考信息，如网址、搜索引擎、相关人物等，由学生自己去Internet或资源库中去搜索素材。

例如，《减数分裂》一课是高中生物的重难点，学生普遍反映较难掌握。该课所涉及的知识较为抽象，虽然可以在显微镜下观察到细胞分裂的装片，但在显微镜下看到的只是细胞分裂过程中某一个时期的图形，而减数分裂本身是一个连续的动态过程。教师在教学中利用计算机来进行模拟试验，设计制作了减数分裂中"的形成过程"的多媒体课件，整个过程可控性强，让学生自己操作，体验"细胞连续分裂两次"的含义，帮助学生做出正确的理解，提高学生自主学习的能力。更为重要的是，通过整合，学生真切地认识到信息技术应用的重要性和学习方式改革的紧迫性。

3.解释复杂的生命过程，突破教学难点

生命过程是复杂的动态过程，在教学过程中，仅用图片、语言是难以准确、生动、形象的表述的。应用生物学多媒体课件辅助教学后，就可以把复杂的生命过程简单化，把内部的生命过程表象化，如血液循环、植物开花、受精、母体内胚胎发育的过程、胎儿与母体间的物质交换、细胞分裂、生物的生长等等。还可以利用动画把抽象的过程具体化，如光合作用的过程、细胞吸水的原理和过程等。这样就把生命过程准确、生动、形象的揭示了出来，让学生真切感受生命的真谛，感知鲜明，印象深刻，并突破了教学难点。

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【关键词】信息技术；生物；课程；整合；途径

“信息技术与课程整合”就是把信息技术与学科课程有机地结合起来，把信息技术与学科课程的教与学融为一体，利用计算机，网络，多媒体等现代教育技术，视听结合，多方位刺激教学的一种教育模式。它给我们带来了一套全新的教育教学思想，提供了一种全新的教学模式，大大提高了教学效率，改善了教学效果。

一、创设情境，导入新课

创设情境，充分激发学生的学习兴趣。兴趣是最好的老师，只要在上课前激起学生的求知欲，调动起学生的学习兴趣，在学习起来就会起到事半功倍的效果。然而传统课堂上仅仅靠简单的挂图，色彩变幻等手段来刺激学生的学习兴趣，显然是很不够的，有了现代信息技术，课前通过多媒体播放与本节课有关的动画、录像、图片、声音等，可以有效的激发学生的求知欲，使其产生浓厚的学习兴趣。

二、应用多媒体突破教材的重难点

多媒体课件可以很好地突破教学重难点，提高课堂效率。生物课堂上很多生命现象，生化反应，代谢途径等，教师难以用语言表达清楚，而多媒体课件集声音、图象、文字、动画、视频等多种媒体于一体，化静为动，生动有趣，直观形象，虚实结合，可以尽最大限度地满足学生的视听等感官需求，在学生头脑中建构理论模型和知识结构，轻而易举的突破重难点。

三、利用计算机技术模拟试验

生物是一门以实验为基础的自然科学，生物教学离不开实验教学，真实的实验在生物教学中有着举足轻重的作用，是必不可少的。但有时利用计算机模拟实验会收到意想不到的效果，主要用于：

1.由于有些实验结果不够清晰或受到时空条件限制的原因，不能满足教学的实际需求，需教师在真实实验的基础上再模拟予以补充。

2.中学不可能做出的实验，完全可以用模拟实验进行教学。

当然计算机模拟是要有限度的，不可一味地追求，过分依赖模拟，生物科学毕竟是以真实的实验、学生自己探索为主，强调“现象教学”的一门实验科学，计算机模拟只是一个有益的补充。

四、利用internet适当开放学习环境

我们正处于知识爆炸的年代，知识更新非常快，教给学生简单固定的知识的做法早就被社会所淘汰，我们要教给学生学习的方法，培养学生自主学习，自主探究的自我学习能力。在知识上的传授上要遵循大纲，在能力培养上不要拘泥于大纲，我们在教学中要适当拓宽学生的知识面，有助于学生能力的提高，这就需要“开放式”的教学环境，“开放式”教学。

1.“小环境”开放教学

“小环境”开放教学仅仅是教师搜寻，整理，综合有关某课题知识、素材，建立链接，搭建相对封闭的生物教学平台。它可以为学生创造一个有利于系统学习的情境，帮助学生在头脑中建构一个完善系统的知识体系。特点是：网络不与外部连接，有效控制学生上网，知识体系完整清晰。条件是：教师搭建的教学平台资源必须要丰富，完全可以达到教学目标。

2.“大环境”开放教学

在“小环境”开放教学的基础上，教师再从网上搜寻整理有关网站，建立链接，利用internet的开放性搜索和资源共享等功能，创建一个完全开放的教学环境，然后引导学生自己去查询、搜索指定的课题再加以必要的实验实践、观察、体验、感知、探究，解决问题获取新知识。特点是：资源丰富，良莠不齐。条件是：教师一定要做好学生的指导工作，加强引导保证课堂效率。

五、利用网络上的交流工具进行讨论交流

师生可以利用网络上的交流工具，如电子公布牌（BBS）、在线聊天系统（CHAT）等，实现在线讨论或离线讨论。课堂上在明确目的之后，给学生20―30分钟的时间进行自主学习。通过问题的设置使每个学生有自己的任务，学生可以随意地进入任何一种环境下进行学习，可以针对任何问题进行研究，并提出自己的观点。

六、课程复习，高效迅捷

在生物复习课中，教师借助计算机网络和投影技术，把预先准备好的一个完整的知识网络体系投到大屏幕上或是投到学生计算机的屏幕上，这样既节约了时间，又加大了课堂的容量，而且便于教师精讲。在复习中利用信息技术展示知识网络体系，可以使学生在瞬间勾起学生对以前所学大量知识的回忆，省时高效，而且还利于分层教学、自主复习。实际上每位学生所掌握的知识是不同的，教师把知识网络交给学生以后，学生根据已有知识水平对未掌握的知识有侧重点地复习或重新学习，有的放矢，新旧结合，大大提高了复习的效率。

七、课程评价，反馈调节

以计算机和网络为核心的现代信息技术，可以给教师提供交互性和智能化很强的人机对话系统。利用这个系统，我们对学生反馈的信息进行快速的智能分析，以取代传统的评价手段中相当繁琐重复的工作。

1.开发即时测试系统。利用一些计算机软件的交互性，制作一些可以自我测试的网页，学生可以自我测试，根据系统反馈，及时发现问题，自我调节学习。

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关键词:XML;半结构化;异构数据集成;数据模型;数据集成

中图分类号:Q811.4;TP311 文献标识码:A 文章编号:1004-373X(2009)20-160-03

Data Integration Model of Biological Information Based on XML

PAN Xuefeng

(Wuhan Bioengineering Institute,Wuhan,430415,China)

Abstract:In Internet biological information database,among the major research institutions and bio-informatics data is remote,heterogeneous,high degree of autonomy,and the stored information is scattered between the disorder.In order to full use resource,integration model of biological information data is built.A new XML-based and orderly expression of data-level fractal model of the existing data structure is proposed,through the use of internal models BXEEM pointer references and external links to the method of data integration,it is more conducive to bio-informatics data integration and fusion.

Keywords:XML;semi-structure;heterogeneous data integration;data model;data integration

0 引 言

生物信息学(Bioinformatics)是通过对生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析,达到揭示数据所蕴含生物学意义的目的[1,2]。

生物信息数据源的主要特点是:国际化生物数据库相互独立而又利用协议统一维护原始数据,而各实验室的数据库就各有特色;数据量庞大且增长速度很快;数据通过Internet进行,格式复杂多样[3,4]。目前非常必要的课题之一是将各自的、独立的、分散的基因组信息整合到一起,并且可以最大限度地消除冗余数据,保证数据的可靠性和准确性[5]。

本文重点讨论将XML作为中间媒介,建立新的生物信息公共数据模型,使异构生物信息数据的提取与集成更方便。

1 XML的特点

扩展标记语言(eXtensible Markup Language,XML)是一门新兴的面向Internet应用的标记语言,它将数据信息本身的存储和关联与表现形式相分离,且具有强大的可扩展性[6]。生物信息学的发展同样引入了XML技术。XML的特点如下:

(1) XML数据的自描述性。它指XML中的语义标识,一方面限定了元素的层次结构,另一方面也说明了元素的含义[7,8]。

(2) 内容的独立性。它将成为跨平台数据交换和操作的标准模式。实现异构数据集成中数据的互操作性。

(3) 能描述不同复杂程度的数据。XML提供了数据的结构化表示,并且易于操作。

(4) 可扩展性。XML可以在不破坏现有结构和系统的情况下增加新的数据字段。应用服务器利用XML对所有数据建模,若要改变数据模型只需改变数据模型定义。

(5) 结构性。数据存储格式不受显示格式制约。一般包括三要素:数据、结构以及显示方式。

因此,运用XML可以有效地解决新旧系统、不同应用系统之间或数据源之间的数据共享与交互问题。XML和数据库之间是互补的关系,在不同的场合有不同的优势[9,10]。可以很方便地交换复杂数据在不同平台上的浏览。

2 基于XML的生物信息数据模型

实际上,在此提出的半结构化数据模型是一种基于带标签、带根的有向有序树(An Labeled Rooted Directed Ordinal Tree)数据模型BXEEM(Based XML Extensible Exchange Model)。下面给出相关定义:

定义1 有向图G是一个有序四元组,G=(V,E,vr,Ψ)。其中:V是一个非空的有向图中根结点的所有结点集合;E V×V是此有向图中边的集合;(V,E)代表一个有向多重图(Directed Multi-graph);vr∈V表示根结点,并且满足该结点的入度为0;d(vr,vi)>0,vi∈(V-{ vr }),i=0,1,2,…,n,即vr到V中任意一个结点vi都有一条通路;Ψ为关联函数,是边集合E到(V×V)的一个映射,是带信息标签约束的映射。称G为带标签、带根的有向连通图,表示为G(V,E,vr,Ψ)。

定义2 在带标签、带根的有向连通图G(V,E,vr,Ψ)中,根结点(vr∈V)~V中任意一结点vi都恰有一条单向通路,称此有向图为有向树,记为T(V,E,vr,Ψ),vr为T的根结点。其中,如果结点的度d(vi)>1,vi∈(V-{ vr }),i=0,1,2,…,n,则称vi为内点或分支点;如果结点的度d(vj)=1,vj∈(V-{ vr }),j=0,1,2,…,n,则称其为叶结点。Ψ为关联函数,是边集合E到(V×V)的一个映射,是带信息标签约束的映射。

定义3 在带标签、带根的有向树T(V,E,vr,Ψ)中,存在vi∈(V-{ vr }),i=0,1,2,…,n。从vi出发的带标签连通的最大有向树,记为T′(Vi,Ei,vr,Ψi)。其中,Vi表示T(Vi,Ei,vr,Ψi)树的结点集;Ei表示T(Vi,Ei,vr,Ψi)树的边集;Ψi为关联函数,是边集合Ei到(Vi×Vi)的一个映射,是带信息标签约束的映射,称T′为T的子树。当T′的出度数为0时,T′是个结点;当T′的出度数不为0时,T′是个复杂树。

定义4 在带标签、带根的有向树T(V,E,vr,Ψ)中,T={t1,t2,…,tn},ti{i=0,1,2,…,n}是T的子树。当t1,t2,…,tn是按照一定顺序规则排列时,则称T为有序树。

定义5 在带标签、带根的有向树T(V,E,vr,Ψ)中,v0,v1,…,vn∈V,e1,e2,…,en∈E。其中,ei是连接vi-1,vi的边,交替序列v0 e1v1 e2…vn-1 en vn就称为联结v0~vn的路径。v0与vn分别称为路径的起点和终点。

这里的BXEEM(Based XML Extensible Exchange Model)数据模型就是基于带标签、带根的有向有序树(An Labeled Rooted Directed Ordinal Tree)的数据模型。树的每一个节点都有一个惟一的标识符(ID)。这个标识符可以显示用XML文档中某一元素的ID属性来标识,也可以为其分配一个惟一的ID来标识。然而点和边的交替序列可以惟一表示节点之间的路径。用标签表示信息的类别、标签标记标签之间的信息应如何被处理。

XML文档的数据模型的示意图如图1所示。

图1 XML文档的数据模型的示意图

3 BXEEM数据模型在XML中的应用

XML虽然与HTML属于半结构化数据,但之所以比HTML更具有数据描述和数据识别能力在于它自身可以定义严格的层次结构,如通过XML的DTD或Schema定义。因此在面向XML表达的数据建模过程中,必须具有描述表达XML元数据结构的能力。

模型对XML定义语法描述为:

〈! ELEMENT基元(基元头体,基元主体,关联基元)〉

〈! ATTLIST基元标识符ID#REQUIRED名字CDATA#REQUIRED引用IDREFS#IMPLIED

〈! --内部链接关系--〉〉

〈! ELEMENT基元头体(基元指针,(#PCDATA|empty|基元)*)*〉〈! --外部超链关系--〉

〈! ELEMENT基元主体(#PCDATA|empty基元描述内容)*〉

〈! ELEMENT基元描述内容(#PCDATA|empty)*〉

〈! ELEMENT关联基元(#PCDATA|empty|基元主体)*〉〈! --层次分形关系--〉

不同的BXEEM对象,其结构是相似的,其自我嵌套、自我描述的特性使得BXM对象在纵向呈现严格的层次树结构,而对处于同一层次或非同类路径的BXEEM对象之间关系,横向是由链接关系实现的,由BXEEM模型可知,链接关系存在不同类型的链接。由此可归纳出这种描述元数据的结构共性,称之为层次分形-多级超链的基元。

各对象之间关系动态改变时,通过基元头体可动态关联和建立新的链接关系,根据不同的需求实现基元的重组织,从而透明映射到BXEEM对象,重新组合形成新的有向图。基元指针的指向为一个新的出口,该出口可对应于另一个XML文档。它可采用物理路径或采用惟一的ID表示。

此模型建立的基元具有以下特性:

(1) 层次树自我递归生长的特性。一个基元通过其关联基元能够衍生出新的子基元,多次递归生长成树型结构的组织,由此形成BXEEM模型的对象层次结构关系。此特性实现了对整个BXEEM对象的描述。

(2) 自我重组织特性。一个基元通过基元头体实现与外部的动态导航功能,利用其属性建立内部链接关系,从而根据不同的需求实现基元的动态重组织。此特性实现了BXEEM对象间链接关系的动态改变。

通过基元的操作,可保证BXEEM对象代数操作的一致性。对XML文档而言,则确保了该文档的一致有效性和合法性。

3.1 根据BXEEM模型对象的定义,在描述表达BXM数据模型时,又做了一些规定

规定1 BXEEM模型用有向树的节点和有向实边的标识(Label)表示被描述对象(数据)。结点用圆表示。结点必须含有标识符oid以及标记名(Labelname),有向实边表示对象与其子对象间的嵌套关系,有向实边的标识表示对象的Labelname。

规定2 BXEEM模型用有向虚边表示对象属性以及对象间的链接引用关系。

规定3 BXEEM模型的复杂对象结点可以具有多个引出向的实边,但只能有惟一引入向的实边表明,该对象仅能有一个父对象来反映XML文档严格的层次嵌套关系。

规定4 BXEEM模型中规定结点在同一层按照从左到右的顺序依次排列,以此来表明BXEM数据模型与XML文档的匹配。

根据BXEEM模型的定义,层次分形-多级超链的基元描述了XML文档的DTD以及XMLSchema,保证了在该基础上BXEEM模型表达XML文档的一致有效性和合法性。与XML文档匹配有如下关系:XML元素采用XOEM对象表达,XML的子元素嵌套关系反映了BXEEM的子对象关系。XML元素之间的顺序不是任意的,因此BXM模型中规定各结点按照从左到右的顺序作为XML元素表达的顺序。

XML的链接引用存在两种方法:一种是内部指针引用,即通过ID与IDREF(S)实现的,在BXM模型中对象的oid与ID相匹配,对象的引用属性名均可作为IDREF(S)的类型。因此有向虚边与实圆构成内部链接引用。另一种是外部链接,即通过Xlink/Xpointer。外部链接分为两级即link=1时表示线性超链(简单链接),link=2时表示扩展超链。

3.2 实例

以下是一个XML数据文档实例。以信息为例,其BXEEM有向树如图2所示。现以XML描述如下:

1rgf

< list > XVSGTVCLSALPPEATDTLNLIASDGPFPYSQDGVVFQNRESVLPTQSYGYYHEYT

VITPGARTRGTRRIITGEATQEDYYTGDHYATFSLIDQTC

……

cccceeeccccccccchhhhhcccceeccccccccccccceeeeeeecccccccceeeeeccccccceeeccccceeeeeece

…

< reference >

… …

… …

…

… …

… …

…

图2 蛋白质信息文档的数据模型的示意图

4 结 语

异构数据集成是一项复杂的技术,由于异构数据源和异构数据之间的众多差异,使得异构数据集成成了一个难以解决的问题。这里建立的基于XML的生物信息模型,为各异构生物信息数据的集成奠定了基础,提供了一条有效的解决途径。

参考文献

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[2]高明,陈晰,李炜,等.基于XML实现异构数据源的联合使用[J].计算机科学,2002,29(3):83-84.

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[4]王照岳,孙建伶,董金祥.XML数据库管理系统研究[J].计算机科学,2002,29(1):115-118.

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[8]曹顺良,张忠平,李荣,等.BioDW一个生物信息学数据集成系统[J].微计算机应用,2005,26(1):59-62.

篇7

 以多媒体计算机和网络为代表的信息技术在中学教学中越来越得到广泛的应用。多媒体计算机具有良好的交互性，能够处理多样化的信息（包括文字、声音、图片、动画等）；网络能够给学习者提供丰富的资源，同时，网络具有时空不限性，Internet能够让学习者随时上网学习。利用传统教学手段是难以实现这一切的。信息技术正在给教学带来一场革命性的变革。 生物学教学非常注重直观，多媒体技术集动画、图像、音乐等媒体于一体，能够更加有效地实现教学的直观性。而网络学习又能够培养学生的协作精神、探究能力，无疑对于培养学生的生物学能力是非常有利的。如果我们在生物学教学中合理使用信息技术，将大大提高学生的素质。为此，我们从1998年开始开展了“基于信息技术的生物学教学模式”的研究，下面将我们的经验和思考整理成文，与大家共同讨论，以起到抛砖引玉的作用。 一、 信息技术在生物学教学中应用的三种模式 （一）多媒体演播模式 这种教学模式还是一种以教师讲，学生听为主的学习方式，在课堂中，教师借助多媒体计算机系统向学生传授知识，大量采用讲授法和谈话法进行教学，因此这种教学模式基本上是传统教学的延伸（图1）。

图1多媒体教学模式 这种多媒体系统比较经济，只需要一台电脑和一台液晶投影就可以装备一间教室，比较适合我国的国情。因此，多媒体教学模式是目前中小学应用最广泛的一种模式。  运用这种多媒体系统进行生物学教学，不仅可以加强讲授内容的科学性、系统性、直观性和趣味性，而且可以轻松有效地突破各种生物学教学难点。在生物学教学中的作用主要表现在：

1、 刺激学生的多种感官，从而提高教学效率 多媒体组合，能通过多种渠道、多种方式，刺激学生的多种感官，使学生能利用多种感官分析器进行学习。如用形象生动的图像信号吸引学生的视觉，用音响适中、悦耳精炼的语言信号吸引学生的听觉，特别是电教媒体的特技效果突破了信息传递中的时间和空间的限制，使学生能直观地看到宏观世界、微观世界、远方或过去的事物，使信息通道得到了无限的延伸和扩展。  根据心理学关于学习比率、注意比率、记忆比率的研究表明：人们学习，通过视觉获得的知识，占83％，听觉占11％；人们在学习时，使用视觉媒体，其注意集中力的比率为81．7％，使用听觉媒体为54．6％，前者比后者高得多；同样学习一份材料，让学生光听，三小时后能记住60％，采取光看，三小时后能记住70％，视听并用，三小时后能记住90％。三天后，三种学习方法的记忆率分别为15％、40％、75％，视听并用的记忆率远远大于两者之和。因此，在教学中，利用多媒体组合，能真正实现视听的完美结合,有效地提高学生的注意力、记忆力，从而提高教学效率。

2、 改进信息的转换方式，从而提高教学质量 生物学知识，有的抽象性强，有的综合复杂，有的时空跨度大，难就难在这些知识信息不能直接被学生感知。而利用多媒体计算机，可以把这些信息通过转换变成光、电、磁等信号，并以一种直观的形式，使事物真实地再现于课堂，让学生耳闻目睹、身临其境。主要表现在下面三个方面： （1）化微观为宏观：由于条件的限制，学生不能够观察到一些生物学现象。如：噬菌体侵染细菌的实验，是要通过电子显微镜才能够观察到的，一般中学根本就没有这种条件，但我们使用多媒体系统来进行模拟（hfedu.com/dna/shijunti2.htm），可以很清楚地说明侵染细菌的过程，使学生容易理解和接受，提高教学效率。 （2）化快速为慢递：一些生物学现象是非常快速的，学生不容易观察。这时，采用计算机动画技术，就能根据需要进行控制，可使图像化快速为慢速，甚至可以暂停下来。如青蛙捕捉害虫，整个过程只有1/20秒，肉眼是看不清楚的，但用计算机模拟（图2），可以慢慢地播放出来，让学生观察清楚。 运用多媒体计算机同样能够化慢为快，把持续几小时甚至几天的生物学过程在几分钟内播放出来，如花的开放过程、孟德尔遗传规律的解释（hfedu.com/dna/mengdeer2.htm）等。

图2 青蛙捕捉害虫

（3）化抽象为形象：自然学科中的很多规律是抽象的，但往往是学习重点和难点所在。学生在观察时，无法看到这些规律的变化和事物的演变，不利于教学。如：《光合作用》，主要让学生理解光合作用，即在太阳光的照射下，植物体内的叶绿体把根吸收的水分和从气孔吸进的二氧化碳，合成植物需要的养料，同时放出氧气的过程。这一过程，对于学生而言，是很难想象和理解的。而使用多媒体课件，可以帮助我们营造一个形象的光合作用过程，设计成一个动画，将这一个过程可视化、拟人化。把叶绿体描述成一个“工厂”，水和二氧化碳是这个“工厂的原料”，当这些“原料”欢快地进入“工厂”加工后，出来的是“工厂的产品”：氧气和养料。学生通过这个贴近他们生活的动画，很快就能理解光合作用，认识光合作用对于植物的重要性。这种学习方式，易被学生接受。

（二）交互模式 交互性是指CAI通过学习者（学生）与计算机之间的直接对话，从而形成一种积极主动的学习环境。交互学习模式可以用图3来表示： 图3 交互学习模式 图4 操作与练习的基本结构

交互模式在生物学教学中主要有以下4种应用： 1 操练与练习  计算机逐个或一批批地向学生提出问题，当学生送入回答后，计算机判断其正确情况，并根据学生回答的情况给予相应反馈，以促进学生掌握某种知识与技能技巧(图4)。计算机可以提供的练习方式有填空、选择、填图、配伍等。如图5就提供了一个交互式的图形组合题：学生就可以使用鼠标把分散的鱼的器官拼成一条完整的鲫鱼。如果错误，所拖动的器官就会返回原来的位置，如果正确，就会给予鼓励。  

图5 交互式练习题

2 指导  包括呈现各种形式的教学材料（概念叙述、公式、规则、例子、说明等）和提问、回答与判断反馈等各个方面。如视觉的形成（网址：league2000.y365.com/视觉的形成.zip）就是这样一个指导型课件，学生可以通过操纵鼠标选择学习的内容，也可以选择使用不同的透镜来矫正视力，并根据计算机反馈回来的信息再决定学习进程。

3 咨询  在学习过程中，学生根据需要选择一定的材料，并发出一定的指示，计算机根据学生给出的各种指令，显示相应的学习内容（图6）。如：兽类识别与检索（animal.ioz.ac.cn/identification/asj.html）就采用了这种方式，根据欲识别动物与条文相应的特征，找到符合于该正反条文中的那一段，再依相符合条文后面所标示的条文号继续往下，点击软件提供相应链接，直到最终找到该动物的相应名称。

图6 咨询型课件的常见结构

4 模拟  利用计算机模拟某些规律，产生各种与现实世界相类似的现象，供学生观察，帮助学生认识（发现）和理解这些规律与现象的本质。这种模式有助于培养学生的能力，成为发展较快的一种课件类型。如：虚拟青蛙解剖（george.lbl.gov/ITG.hm.pg.docs/dissect/dissect.html/），学生可以用鼠标代替解剖刀对青蛙进行解剖，还可以调整角度进行观察。通过计算机可以反复进行实验，有助于达到教学的目的。

（三）多媒体网络模式 多媒体网络是指由教师机、学生机、服务器和控制网而成的个人计算机系统，可以实现教师和学生、学生和学生之间的点对点、点对面的通讯。在教学过程中，教师除了可以向每台学生机传送教学信息之外，还可以通过教师机观察每一台学生机屏幕信息，以达到对教学的反馈和监控；学生可利用教师设计的教学软件自主学习，学习中的问题可通过网络向教师或同学提问，并进行网络对话。网络学习模式可以用图7来表示。

图7 多媒体网络学习模式（仿李克东）

对于多媒体网络环境下的生物学教学，我们主要采取三种方法： 1支架式教学：支架原本指建筑行业中使用的脚手架，在这里用来形象地描述一种教学方式：儿童被看作是一座建筑，儿童的“学”是在不断地、积极地建构着自身的过程；而教师的“教”则是一个必要的脚手架，支持儿童不断地建构自己，不断建造新的能力。支架式教学是以前苏联著名心理学家维果斯基的“最近发展区”理论为依据的。维果斯基认为，在测定儿童智力发展时，应至少确定儿童的两种发展水平：一是儿童现有的发展水平，一种是潜在的发展水平，这两种水平之间的区域称为“最近发展区”。教学应从儿童潜在的发展水平开始，不断创造新的“最近发展区”。支架教学中的“支架”应根据学生的“最近发展区”来建立，通过支架作用不停地将学生的智力从一个水平引导到另一个更高的水平。  支架式教学的流程可以用图8来表示：

图8 支架式教学流程 例如：《黑色的眼睛》（league2000.y365.com /eye）这一课就采取了支架式教学。 （1）搭脚手架——围绕《眼睛》这个主题，按“最邻近发展区”的要求建立概念框架提出5个问题，并用大屏幕投影显示出来：①眼睛的结构是怎样的？②视觉是怎样形成的？③眼睛怎样看清楚远近不同的物体？④近视和远视是怎样形成的？如何进行矫正？⑤检查你的眼睛。我们如何对眼睛进行卫生保健？ （2）进入情境－－用诗篇导入： “黑夜给了我黑色的眼睛，我却用它寻找光明”。 让学生思考为什么眼睛能够见到光明。 （3）独立探索－－让学生根据网站给出的链接进行探索，并思考教师提出的问题。探索过程中教师要适时提示，帮助学生沿概念框架逐步攀升。 （4）协作学习－－进行小组协商、讨论。在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确的理解，即最终完成对所学知识的意义建构。  （5）效果评价－－通过对学生回答问题的结果对学生的学习效果进行评价。

2  抛锚式教学：这种教学要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上。确定这类真实事件或问题被形象地比喻为“抛锚”，因为一旦这类事件或问题被确定了，整个教学内容和教学进程也就被确定了(就像轮船被锚固定一样)。由于抛锚式教学要以真实事例或问题为基础(作为“锚”)，所以有时也被称为“实例式教学”或“基于问题的教学”或“情境性教学”。 抛锚式教学的流程可以用图9来表示：

图9：抛锚式教学流程 例如：《小小营养学家》（hfedu.com/yy）一课就采取了抛锚式教学： （1）创设情境－－提出问题：日本人在古代被称为“倭”，即矮的意思，但根据北京大学季成叶教授的调查，日本青少年的平均身高已经超过中国。为什么在二战后日本人的身高会迅速超过中国人呢？以一个两难问题引导学生进入探究情境。 （2）确定问题－－在学生总结出是“营养”的原因后，提出问题：怎样的营养才是合理的？营养配餐有怎样的原则呢？ （3）自主学习－－学生利用教师提供的配餐工具软件自主探究（图10），自己总结营养学的原则。教师给予一定的帮助和指导。

图10 配餐工具软件

（4）协作学习－－讨论和交流自己的配餐心得，通过不同观点的交锋，补充、修正、总结出合理的营养学观点。 （5）效果评价－－对学生的配餐结果进行评价，根据电脑显示的结果可以显示学生完成成果的合理性。

3  随机进入教学：学习者可以随意通过不同途径、不同方式进入同样教学内容的学习，从而获得对同一事物或同一问题的多方面的认识与理解，这就是所谓“随机进入教学”。显然，学习者通过多次“进入”同一教学内容将能达到对该知识内容比较全面而深入的掌握。这种多次进入，绝不是像传统教学中那样，只是为巩固一般的知识、技能而实施的简单重复。这里的每次进入都有不同的学习目的，都有不同的问题侧重点。因此多次进入的结果，绝不仅仅是对同一知识内容的简单重复和巩固，而是使学习者获得对事物全貌的理解与认识上的飞跃。  随机进入教学的流程可以用图11来表示：

图11 随机进入教学流程 例如：《保护绿色家园》（hfedu.com/green）一课就采取了随机进入教学： （1）呈现基本情境－－向学生展现黄河上游和中下游的图片，提出问题：为什么黄河上游清澈明净，而下游却污涝混浊呢？ （2）随机进入学习－－学生可以通过网站导航中的链接，进入各个专题（一共有8个专题）进行学习（图12）。在此过程中教师应注意发展学生的自主学习能力，使学生逐步学会自己学习。

篇8

关键词：信息技术；初中生物；实验教学；整合

1生物学科的实验特点

1．1生物科学的特点：生物学科不仅是一门研究生命现象和生命活动规律的基础理论科学，而且也是实验性很强的学科，各种生命现象和生命活动规律基本上是人们通过观察和实验而获得的，实验与观察是生物学建立和发展的基础，生物学实验是生物教学的灵魂和支柱，是验证、探索、发现新东西最重要最可靠的手段，是培养学生探索能力、创造性思维的重要渠道。1．2生物实验有特殊的教学功能：生物实验作为生物教学的基本手段，有着特殊的教学功能；（1）通过实验可以使生物教学理论联系实际，引起学生的学习兴趣和发掘问题激发求知的欲望，（2）通过加强实验，不但使学生具备一定的感性认识，而且还能使学生进一步理解生物概念和定律是怎样在实验基础上建立起来的；（3）通过实验可以培养学生的观察能力、思维能力、自学能力及发现问题、分析问题和解决问题的能力；（4）通过实验可以培养学生从事科学研究应当具备的严格的科学态度，科学的思维方法，严谨的科学作风，使学生一步步地学会生物学研究中基本的科学方法。鉴于实验教学的地位和作用，研究信息技术在实验教学中的运用显得尤为重要。

2利用信息技术，优化实验教学过程

2．1利用信息技术创设情境，激发学生的学习兴趣。在教学过程中，教师有目的引入或创设具有一定情绪色彩的、以形象为主的生动具体的场景，以引起学生一定的情感体验，从而帮助学生理解教材，并激发学生的学习兴趣，调动学生的学习热情和学习欲望，使学生产生自主学习的积极性和主动性。2．2利用信息技术放大和呈示功能，给学生提供情境观察。生物实验教学中，涉及很多学生经常用到的仪器。例如，在《练习使用显微镜》一节的实验教学中，学生需要全面了解显微镜的结构和功能。在教师介绍显微镜结构的过程中，由于其立体性，有些部分无法清晰地向学生进行展示，每个结构也很难一一向学生介绍清楚。因此，可以利用信息技术制作课结构有了清晰而深刻的了解，更容易掌握显微镜的用法。2．3利用信息技术的模拟功能。模拟实验过程演示实验是直观教学的一种高级形式，演示实验既可以演示实验的全过程，也可以演示实验的一部分；既可通过演示实验传授生物学新知识，也可以验证巩固生物学知识，或是指导学生进行正确的实验操作等实践活动。教师课堂演示实验由于时间和条件的限制往往存在一定的难度，实验失败或者无法使全班同学清楚地观察实验现象，影响教学效果。因此在有限的资源下充分利用多媒体演示实验可有效地解决这些困难。2．4利用信息技术的存储功能，记录实验过程。有些实验持续时间较长，在课堂教学环境或实验室中无法完成，教师可以布置学生利用课余时间完成，采用数码摄像机等仪器记录整个实验过程。例录实验过程，还可以让学生把自己的实验过程与结果制作成PPT，课上和其他同学交流讨论。这样，学生自己主动完成了对种子萌发需要的条件相关内容的学习，效果较好。可见，利用信息技术不仅有助于学生完成实验，更有利于学生学习方式的转变。

3加强信息技术与初中生物教学的有效整合

将信息技术与初中生物教学进行有效地整合，很大程度上提高了初中生物教学的高效进行，但仍然有特别值得注意的地方。首先，相互整合并不代表完全利用信息技术进行生物教学，而是在生物教学中合理地进行利用信息技术。其目的是辅助生物教学的开展，而不是完全依赖信息技术手段进行教学活动。对于可以直观感受到的生物现象，例如在进行植物的光合作用课程内容教学时，就可以在课堂实验以及课外实践当中，让学生自主地对植物光合作用现象进行观察，近距离体验，根据实验当中的实际需要，对于其中发生的微观现象，可以应用多媒体作为辅助教学进行补充。其次，在生物教学当中合理应用信息技术，结合当前新课改的教学理念，引导学生对生物的自主学习能力。同时，教师也需要加强专业素质，能够有效地应用信息技术进行教学。信息技术与初中生物教学的整合，不能一味的追求生物教学的进度，向学生传输更多的生物知识，往往会欲速则不达，使信息技术教学成为了一种传统教学工具，反而失去了信息技术教学应有的效果。教师合理利用信息技术，有效地进行教学引导，使学生加强自主学习，实现了信息技术与生物教学方法的有效整合。第三，信息技术并不是万能的，因此要加强信息技术与初中生物教学的整合，需要与初中生物教学的具体内容紧密联系在一起，围绕着教学内容，合理应用信息技术，对生物教学的每个环节进行串联，以达到最佳的教学效果。例如在讲述细胞分裂和血液流动等比较抽象性的内容时，就可以采用多媒体手段进行形象表达。而在介绍人体骨骼结构、器官构造的内容时，实体模型就能够形象地展现出来。

作者:房奎 单位:山东省济宁市汶上县寅寺镇中学

参考文献

［1］陈先华浅谈信息技术与初中生物教学的有效整合［J］．现代阅读（教育版），2013，03：159．

［2］郑毅胜．“任务驱动”与生物学科网络课堂教学［J］．生物学教学，2005，（5）．

［3］孟咸荣．教育信息理论与生物学教学媒体的优化［J］．生物学教学，2006，（1）．

篇9

一、注重信息技术运用于生物课堂教学，训练学生的实际操作能力

初中生物不同于其他学科，它一周授课少，中考总分值仅有三十分，为了更好地学好生物，教师只有在课堂教学中每堂课都布置丰富的教学任务。以任务驱动学生锻炼学生的实际操作能力。比如在探究鼠妇的生活受什么因素影响的时候，教师要在课前录制鼠妇从光线强的地方爬向阴暗的地方的实验视频，然后让学生总结出鼠妇生活在阴暗潮湿的环境中。这时，教师要根据教材的特点，精心设置教学过程，摸索出一套适合生物教学的经验和方法。我认为生物教学要结合信息技术，让相对枯燥的内容通过丰富的教学活动而变得生动，向课堂45分钟要质量。让死气沉沉的课堂变得活跃而有趣，让每一个学生都想学，愿学，爱学。在学习基本知识的同时又感受到科学的魅力和信息化技术的无穷乐趣，从而在提高教学质量的同时培养学生的基本技能，

二、发挥教师主导作用，引导学生运用信息技术学好生物学科

1.运用信息技术精心备课在电脑普及的今天教师可以通过电脑从网络中获得文字，图像，声音，动画，视频等多方位信息的课件制作，使教学内容更加丰富，教学方法更加多样灵活。

2.有效运用电教媒体，激发学生学习兴趣网络不仅给教师提供了平台，也为广大学生提供了丰富的信息资源和创造精彩的娱乐时空。它可以锻炼学生思维逻辑能力，又刺激多种感官吸引注意力，激发求知欲，而且能调动起学生的主动性。使每个学生呈现出最佳的学习状态。比如鱼这一节，教师在引入新课之后，进而提问，鱼的种类有多少？从而让学生了解海水鱼和淡水鱼，然后播放常见的海水鱼和淡水鱼的幻灯片。再以鲫鱼为例，播放鲫鱼的幻灯片。请学生观察思考几个问题？（1）鱼的体表特征，体型特征。（2）归纳鱼适于水中生活的特点，懂得鱼在水中生活时所产生的前进的动力，前进的方向以及保证鱼体的平衡跟鱼有什么关系？通过这样，不仅提高了学生的注意力，激发了他们的学习兴趣而且顺利地实现了重点和难点的突破。

3.运用电教媒体，增强学生的感知效果电教媒体可以通过其特有性能呈现事物的形象和变化过程等，强化刺激，从而引起学生的注意，增强感知效果。比如鱼的呼吸过程，教师可以运用多媒体中形象的感知，逼真的动画，让学生留下深刻印象。

三、合理运用电教媒体，增强学生的学习效果

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1 名词解释 

职工创新：由公司员工结合本职工作提出并实施，以面向生产现场、强调技术应用、解决实际问题、适合推广应用为导向，以员工自主创新为原则，以提高公司经营效益、安全水平、工作效率、员工劳动技能或操作水平为目标，通过发明创造、技术革新或技术改进、技术创新与开发、发现并杜绝安全隐患、职工技术创新成果推广应用等途径确定的技术创新。 

工作室：是职工技术创新活动的一种组织形式。工作室的建立旨在组建由劳动模范（技术能手）领衔、职工积极参与的工作团队，凝聚广大员工的智慧和力量，解决生产现场问题，培养一批创新人才，产生一批创新成果[1]。 

2 具体做法 

2.1 完善工作室的制度建设，提升制度的执行力 

我们首先考虑职工创新工作室应该如何做好制度建设，做到所制定的制度能够很好地运用于工作室的管理工作，积极有效地推动工作室日常管理以及项目工作。也就是如何规范和提升工作室管理制度的执行力？ 

制度需要科学合理。制度不在于多，在于科学、规范，在于能够被更好地遵守执行。我们制定的制度需要有明确的标准，必须具备实用性，必须符合国家的法律法规。最终，我们形成了以明确工作室各成员的职责与任务为主，突出工作室的日常管理，包括终端管理、信息系统安全管理、日常工作活动档案管理、费用管理、项目成果管理等较为全面的管理制度，并通过一段时间的制度执行和反馈，工作室的作为一个鼓励创新、 落实创新的工作新平台逐渐得到大家的认可。 

2.2 打造团队精神，建立明确的目标 

一个高效的团队需要有一个奋斗目标，工作室各成员在团队建立初期就达成共识，在工作中必须坚持求真实干、力创效益。团队成员共有32人，其中高级工程师9位、技术专家一位，各成员专业侧重点各有不同，相互学习，形成优势互补，从而提高工作室的工作效率。 

2.3 重视人才培养，积极努力做好技能培训工作 

在职工创新活动开展初期，大部分员工认识不深，部门专人参加省公司组织的培训班，然后进行内部培训，让内部员工由不知—初知—深知，由班组员工结合本职工作提出并实施，以面向生产现场、强调技术应用、解决实际问题为导向，以员工自愿参与为原则，以提高公司经营效益、安全水平、工作效率、员工劳动技能或操作水平为目标，通过发明创造、技术革新或技术改进、技术创新与开发、发现并杜绝安全隐患等途径确定的技术创新项目，并通过积极开展“师带徒”活动， 让有经验的员工把积累下来的经验传授给新员工，工作实践中让新员工尽快地熟悉业务，尽可能地少走弯路，更好地发挥自己的潜能。 

2.4 解读职工创新管理细则 

职工创新活动开展初期，大部分员工认识不深，部门专人参加省公司组织的培训班，然后进行内部培训，让内部员工由不知-初知-深知。 

2.5 制定职工创新项目全过程指导书 

项目从申报-下达-实施-验收等过程，基层员工了解不深，通常对项目如何申报，要注意些什么，经费怎么填等非常苦恼，目前网省公司的相关制度非常多，如何规范高效的申报项目，是一项非常重要的工作；项目实施过程如何提供比较好的服务，咨询工作等，让员工不为招标、合同等工作烦恼。为此，部门制定了《工作室职工创新项目全过程管理指导书》，对职工创新项目从项目申报、项目课题、费用、形式审核、项目提交、项目启动、项目具体计划、项目实施、项目验收及总结，创新成果奖励评分细则等各个具体环节进行详细指导，让项目申报流程更加清晰，有效提高各成员申报项目的效率，让所有员工对项目从申报到验收都不用很费心，尽量多的时间用去研发。 

2.6 建立常态化的工作机制 

制定年初工作计划及每月的会议制度，每月中旬举行职工创新工作例会，会议主要是各项目负责人汇报当前项目工作进度、各成员听取汇报情况并进行意见交流等。我们不仅在合作交流中理清了思路，攻克了项目的技术难题，并且在工技术经验分享中活跃了思维，产生了很多新的思路和想法，有力地推动了职创新工作。同时开展“师带徒”活动，许多有经验的员工十分乐意把积累下来的经验传授给新员工，让新员工尽快地熟悉业务，尽可能地少走弯路，更好地发挥自己的潜能。 

2.7 项目储备 

积极开展项目储备工作，在日常的工作中积累经验，产生思路，提前酝酿项目，项目比较成熟的时候再进行申报。 

2.8 成果提炼包装 

注重成果提炼，让项目能够尽量散发光彩，领导多方指导，提高PPT质量及员工演讲水平，让员工在项目完成后能够尽量得到更多的荣誉[2]。 

3 工作成效 

工作室成立以来，在工作室各成员的共同努力下完成了不少重要的工作。2014年，完成重点项目《网络机房巡视管理的研究》，完善局域网机房巡视表单，机柜标识规范、对日后的做好局域网机房管理和排除故障等工作提供了重要的资料参考，并通过巡视管理作业指导书对巡视流程进行规范，有效减少巡视工作的耗时，提高了工作效率。工作室成员还通过《汕头供电局移动无线行业卡管理》，清理SIM卡数据，规范管理流程。落实管理责任，建立长效的管理机制，消除由于局内部管理漏洞导致的信息安全隐患等问题。

   2015年，工作室各成员齐心协力，攻克了项目的技术难题，并且在经验分享中活跃了思维，产生了很多新的思路和想法，有力地推动了职工技术创新工作。2015年成功申报6个项目，其中《降低IDC机房的PUE值》，通过各项主要采集数据，包括IDC机房所有配电柜、UPS主機、列头柜的主路和支路电流计量准确。通过空调系统调整前调整后耗能对比；对照明系统、虚拟化系统等实施降能耗的手段，检测能耗情况等手段，对各种资源，包括IT设备使用率、用电量、状态等物理参数进行分析，淘汰、更换、合并及优化设备，从而达到减低机房耗电量，实现降低IDC机房的PUE值，为企业减少了不少开支。《Excel文档合并工具开发》这一项目，工作室成员通过自主开发软件，实现了Excel多文件合并功能，并通过需求调研设计出适用于其他业务部门业务的功能，提高了项目成果的推广价值。《配网生产台账数据检测及辅助修正工具的开发》，配合6+1配网设备台账数据清理需要，完成了网生产台账数据检测及辅助修正工具的开发。《计算机终端关机节能策略改进办法》，通过对汕头供电局各部门计算机开机率、开机时间、自动关机率、主动关机率、节约能源、各品牌型号计算机耗电量进行分析，优化了计算机终端策略，为企业节省费用及节能减排做出贡献。 

2016年《设备标签框应用3D打印技术改良研究 》根据实际运维工作中碰到的问题，如机房巡检过程中对于标签标示应用所遇到的问题，结合新技术3D智能打印，探索解决原有机房标签框易损、易折、易脱落及不适用的情况。通过3D建模，逐步采集机房设备机柜及设备外观的特征特点，结合可操作性及实用性的特点，设计可应用于机房网络机柜及服务器外设的滑动标签框及卡扣式标签框。通过不断探索和实例应用，逐步改良打印模型，最终成品将机柜散热、风向流动及单边滑动固定等因素考虑在内，实用度及可用性较高。《生产子系统实用化整改辅助工具》生产系统上的工作票、操作票等是否及时归档会影响归档及时率分数考核，由于每张工作票、操作票的起止时间不一、种类较多，可能导致相关人员忘记未能及时将其归档。为解决该问题，项目结合相关技术，从数据抓取、数据处理、数据三方面创造性地开展整改工作，采用JAVA编程抓取数据、C#编程处理数据并通过网站以图表形式结果，成功开发并应用生产系统实用化整改辅助工具。 

2014年至2016年，已完成职工创新项目10个。项目中1个在省公司的职工创新成果评比中获成果奖，4个项目获得职工创新奖二等奖，5个项目获得职工创新奖三等奖，项目成员15篇、获得发明专利1项、软件著作权15项。创新工作室逐步成为一个带有感召力、富有创造力、具有凝聚力的有效工作新平台。 

4 结束语 

工作室全体成员秉承“在攻坚克难中追求卓越”的工作理念，坚持团结协作、集思广益、积极探索、勇于创新的精神，并努力结合其他专业知识，尝试不同领域的研究与应用，不断努力创造新成果，不断开创劳模创新工作室新局面，为企业带来理想的经济与社会效益。 

参考文献