生物技術的核心大全11篇

緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇生物技術的核心范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

篇（1）

數字聚合酶鏈式反應(digital polymerase chain reaction, dPCR)技術能對核酸分子進行絕對定量，無需標準曲線和參照樣本[1]。目前，dPCR可通過微滴、微流控芯片和微滴芯片3種方式形成反應單元[2-3]。生物芯片分析技術是利用微加工的方式，對一定數量的核酸片段或蛋白質實施處理，并將其放置于固定的芯片中進行檢測的一種安全有效的檢測技術，近年來發展迅速，被廣泛應用于臨床檢驗領域[4]。生物芯片分析儀是應用了生物芯片技術的設備，其通過生物芯片技術采集微滴熒光信號，對載有處理后核酸樣本的生物芯片進行數據處理和分析，是目前dPCR研究的熱點方向。該設備主要通過接收從主機傳輸過來的熒光電信號數據，提取其濾波和波形特征，計算反應單元中陰性和陽性微滴的比例，從而利用泊松分布原理計算出樣本的目標基因濃度。相較于其他傳統檢測技術，生物芯片分析儀的優勢在于操作簡便、性能穩定。目前，市場上已有數款基于dPCR技術的生物芯片分析儀獲準注冊上市，如新羿、卡尤迪、永諾等。本研究結合生物芯片分析儀的特性，對基于dPCR技術的生物芯片分析儀注冊時應關注的技術審評要點進行闡述，以期指導注冊人對該類產品的設計開發、注冊申報等。1 產品概述申報產品的管理類別為Ⅱ類。根據《醫療器械分類目錄》(以下簡稱《目錄》),其分類編碼為22-10-08。產品名稱可參考《目錄》中的品名舉例，命名為生物芯片分析儀[5]。

1.1 結構組成

生物芯片分析儀通常由主機模塊、分析系統、計算機軟件等模塊組成，其中分析系統包括光學模塊、機械運動模塊、樣品裝載模塊、電源模塊、框架及外殼模塊、軟件等；申請人可采用圖文結合的形式詳述申報產品的具體特征，如主要功能及各模塊功能等，并根據各模塊及其功能進行劃分，詳細描述各模塊的主要部件；同時，申請人應提供一份清單，其上含各關鍵元器件的名稱及注冊人名稱等[5]。

1.2 工作原理

生物芯片分析儀的工作原理是在生物芯片中進行反應，主要分為進樣和檢測兩個步驟。(1)進樣：通過動態控制氣壓的方式，將微液滴樣品驅動進入微液滴檢測芯片，然后在微管道中形成液滴隊列向前運動，并將不同波長的激光聚焦到微管道中，當微液滴隊列經過激光聚焦區域時，每個液滴依次被激發產生熒光。(2)檢測：通過顯微物鏡收集熒光，再通過光電倍增管，熒光信號被轉化為電壓信號；上位機通過信號采集電路，收集電壓信號，從而計算出每一個液滴內的熒光信號。申請人應在申報資料中將產品特點、反應步驟及工作原理列明，詳細描述產品的進樣器及光電檢測模塊，并采用圖文結合的方式描述其反應類型[6]。

1.3 注冊單元和型號規格

原則上將等同的技術原理、結構組成、性能指標和適用范圍應劃分為同一注冊單元[6];對于單一功能模塊數量不同導致樣本處理量不同的產品可以作為同一注冊單元[6];對于劃分在同一注冊單元下卻不同的型號規格，可以采用表格和圖示進行說明，以區別各自的結構組成、性能指標等。

1.4 適用范圍

應明確生物芯片分析儀的預期用途，如描述該產品與樣本制備儀配套使用，通過采集微滴熒光信號，對載有處理后核酸樣本的生物芯片進行數據處理和分析；同時應明確其適用人群為具備PCR實驗技術的檢驗人員；此外，應寫明其配套的試劑。2 相關研究資料2.1 性能研究

基于產品技術特征、臨床要求的產品質量控制指標、功能性指標和安全性指標進行評價研究[7]。(1)產品的質量控制指標：應區分不同的被測物類型以及儀器的不同功能進行研究；研究項目一般包括準確度、重復性、線性范圍、穩定性、攜帶污染等[8];可選取具有代表性的臨床項目，針對產品的質量控制指標進行重復多次的確認與驗證研究；如準確度研究，應納入具有國家標準品的臨床項目進行評價；同時，應根據產品的技術特點，參照YY/T 1173-2010《聚合酶鏈反應分析儀》、YY/T 1154-2009《激光共聚掃描儀》等標準設置熒光檢測限、不同通道的熒光干擾、分辨力等指標；如涉及到攜帶污染等，可參考其他產品，如YY/T 0588-2017《流式細胞儀》中攜帶污染率的試驗方法。(2)產品的功能性指標：應包括各模塊的性能或主要元器件的功能性指標，應分為機械模塊、氣路模塊、光電信號采集器模塊等不同模塊進行評價。(3)產品的安全性指標：該類產品屬于臨床檢驗分析儀器類設備，電氣安全性能應滿足GB 4793.1-2007《測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求 第1部分：通用要求》、GB 4793.9-2013《測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求 第9部分：實驗室用分析和其他目的自動和半自動設備的特殊要求》、YY 0648-2008《測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求 第2-101部分：體外診斷(IVD)醫用設備的專用要求》[7]及其他適用標準(如GB 7247.1-2012《激光產品的安全 第1部分：設備分類、要求》);電磁兼容性能應滿足GB/T 18268.1-2010《測量、控制和實驗室用的電設備 電磁兼容性要求 第1部分：通用要求》和GB/T 18268.26-2010《測量、控制和實驗室用的電設備 電磁兼容性要求 第26部分：特殊要求體外診斷(IVD)醫療設備》等[7]。

2.2 軟件與網絡安全

該產品含嵌入式軟件，應單獨提供一份符合YY/T 0664-2008《醫療器械軟件生存周期過程》及《醫療器械軟件注冊技術審評指導原則》要求的隨機軟件描述文檔[9]。根據風險評估，該產品的安全等級一般建議不低于B級。對于核心算法部分，應重點對采集到的熒光電信號數據的處理方法進行描述。由于該產品一般需要連接到計算機上進行熒光電信號的讀取和數據分析，數據傳輸涉及網絡安全[7],因此應提交一份網絡安全文檔。

2.3 環境試驗

該產品應滿足GB/T 14710-2009《醫用電器環境要求及試驗方法》中的相關要求。

2.4 產品有效期和包裝

應明確產品的使用期限或失效期，并提供依據以及驗證方法；可結合環境試驗進行貨架有效期、模擬運輸實驗、包裝完整性研究試驗。3 相關臨床評價3.1 列入《免于進行臨床試驗的醫療器械目錄》產品

生物芯片分析儀已被列入國家藥品監督管理局公布的《免于進行臨床試驗的醫療器械目錄》。根據《醫療器械臨床評價技術指導原則》,申請人需通過以下途徑進行臨床評價：(1)提交申報產品與免于進行臨床試驗目錄所述內容的對比說明；(2)提交申報產品和國內已批準注冊的同類產品的對比說明[8],應逐項針對其基本原理、結構構成、性能要求、適用范圍、使用方法等進行比對，提交的上述資料可證明申報商品和“免臨床目錄”中記載的產品具有等同性[8],同時，應提供比對產品的性能指標的合法來源證明，如對比產品的說明書、產品技術要求等[10],如無法證明其等同性或差異性不影響其產品上市的安全有效性，則需選擇其他臨床評價渠道。

3.2 選擇同品種進行比對

在與同品種醫療器械的臨床比較中，應證明該申報產品的性能不低于對比產品；應將重點放在工作原理、性能指標、結構構成、軟件核心功能、適用范圍、使用說明上進行分析，如結構構成需要比較各組件的一致性，同時還需比較各關鍵元器件的參數是否一致，另外還需逐一比較產品的重復性、準確度等性能指標。對于軟件的核心功能，則需分析其在臨床功能上的等同性。針對企業提供的對比產品的未公開資料，如臨床試驗資料、數據庫研究資料等，應得到授權[7]。

3.3 臨床試驗

如該產品無法通過以上2種途徑進行臨床評價，則應進行臨床試驗。申請人應選取具有醫療器械臨床試驗資質的臨床機構取得其倫理批件，提交符合要求的臨床方案以及臨床報告。臨床試驗結果應能證明申報產品不劣于已獲準注冊器械，且臨床患者的受益大于風險[7]。4 說明書應提交一份滿足相關法規要求的產品說明書，并結合產品的特征針對以下問題進行闡述：(1)不同的檢測通道，應對能檢測的熒光通道進行詳細說明，如FAM/HEX/VIC/CY5等；(2)適用的芯片類型，如配套使用的生物芯片試劑；(3)檢測過程的設置，如根據試驗需求選擇不同的檢測類型、檢測結果的分析與判讀等。5 小結生物芯片分析儀屬于數字PCR系統的重要組成部分，在分子診斷的進展上有著重要的地位。本研究結合注冊法規以及相關標準文件的要求，從技術審評的視角進行審視，力求在產品設計開發和注冊申報方面為注冊人提供指導意見。

參考文獻

[1]宋觀波，徐超，李瑾，等.分子生物學技術在瘧疾診斷中的應用與展望[J].中國熱帶醫學，2018,18(4):402-405.

[2]鄭子繁，柳方方，劉衛曉，等.數字PCR技術在核酸標準物質研制中的應用[J].生物技術進展，2020,10(6):579-584.

[3]李春勇.數字PCR技術原理及應用[J].生物技術世界，2014(11):10-13.

[4]張澤宇.生物芯片技術在臨床檢驗醫學中的應用[J].中國新技術新產品，2018,(3):126-127.

[5]國家食品藥品監督管理總局新版《醫療器械分類目錄》[J].中國醫學裝備，2017,14(9):140.

[6]董勁春.全自動血型分析儀審評基本要點[J].生物技術通訊，2016,27(3):405-408.

[7]李小江，梁春瀅.微生物質譜鑒定儀安全有效性評價[J].中國醫療器械信息，2021,25(1):9-10,80.

篇（2）

隨著信息技術在各個領域的滲透，高中生物教學正由傳統的繁雜枯燥的學科逐漸轉變為運用現代信息技術平臺、生動有趣的學科。信息技術有其特有的生動直觀、形象的特點，在輔助高中生物教學過程中具有很大的優勢。

一、信息技術在高中生物教學中的實際運用

1.在教學中運用軟件教學

計算機軟件教學具有生動形象、互動性強的特點，同時，自己設計開發的教學軟件能夠充分表達教師的教學思路和方法，使學生更容易接受，并能形成自己的風格和特色。像PowerPoint，Authorware，Frontpage等軟件，都具有很好的教學效果。教師應該多運用這些軟件制作大量多媒體教學課件，并在網上實現資源共享和交流。

2.交流—反饋—改進

在信息技術與高中生物進行有機融合的過程中，并不是一蹴而就的，需要進行大量的摸索和實踐。在日常的多媒體教學過程中，教師應加強師生交流，并取得學生的及時反饋，對多媒體教學進行改進。

二、信息技術與高中生物進行有機融合的條件

信息技術與高中生物進行有機融合的過程中，需要有一定的條件。

1.必須遵循實用的原則

運用現代信息技術進行高中生物的教學，就是為了達到更好的教學效果。在對二者進行有機融合的過程中，不能為技術而技術，只用一些花哨的圖片和動畫來取悅學生，而缺少實際的內容。

2.必須發揮信息技術的高效性

信息技術可以以其獨有的特點將大量的教學信息同時傳送給學生，并且能夠調動學生學習的積極性，使教學效果高效率實現。

3.必須能夠提高學生的學習能力

信息技術在高中生物教學中的運用，能夠培養學生的探索性和創造性思維，提高學生自我學習的能力和水平。

三、如何進行信息技術與高中生物的有機融合

1.針對記憶型的知識點

記憶型的知識點一般都是最為基礎的，學生一般對這部分知識的學習興趣不高，也有學生只會死記硬背，導致事倍功半。將信息技術與這部分知識進行融合，利用計算機給學生一定的視聽語言上的刺激，利用一些影像資料、圖片解說、音頻動畫等，從而使學生在心理上對它產生濃厚的興趣，提高學習和記憶的積極性。同時，在多媒體課件中配套相應的課后練習題，當場進行知識的強化訓練，從而達到鞏固記憶的目的。

2.針對理解型的知識點

理解型的知識點需要學生進行積極思考，教師可以提供相關的多媒體教材來啟發學生的思維，通過分析和比較來掌握新的知識點。同時，配以相應的練習題鞏固知識。

3.針對應用型的知識點

應用型的知識點一般都需要學生活學活用，可以運用多媒體創設情境，使學生設身處地地從問題的角度出發，自主地了解、探究問題的根源和解決辦法，啟發學生的發散性思維。

四、信息技術與高中生物進行有機融合的形式

1.探索形式

教師在課堂上應多準備一些學習的資料，大量的背景資料等，使學生可以根據自己的興趣愛好和特點來自行安排學習，這樣能夠充分發揮學生的主體性，提高學生的獨立學習能力。

2.虛擬形式

利用信息技術生動、形象、具體的特性，多制作一些小動畫或小視頻，利用音像圖片的組合，對生物中一些抽象的概念或知識進行模擬和說明，虛擬生物的生存狀態及其生活的微觀世界，從而激發學生的學習積極性和樂趣。

3.引導形式

這是一種與傳統教學形式結合比較密切的教學形式。教師可以以課件的形式將自己的教學思路和知識點進行梳理，并根據學生的接受程度循序漸進地講授課程。

4.訓練形式

這種形式一般用于強化知識的訓練。利用計算機存儲大量的練習題，在課堂上提供各種類型的訓練。

五、運用信息技術進行高中生物教學的優勢

運用信息技術進行高中生物教學有利于激發學生的學習積極性和學習樂趣。信息技術圖、文、聲、像并茂，表現形式豐富多樣，具有生動的畫面和悅耳動聽的音樂，能夠激發學生的學習興趣，進而引導學生積極地進行問題的思考和解決。同時，將信息技術運用到高中生物教學中，能夠使學生的主體性凸顯出來，使師生的互動性加強，為互動交流提供一個有效的平臺。

總之，信息技術與高中生物的有機融合能夠提高生物教學的有效性，更高效地完成教學目標。教師應該不斷根據信息技術的變化，正確認識信息技術與高中生物有機融合的重要性。

參考文獻：

篇（3）

生物學科與信息技術整合的關鍵在于如何有效利用信息技術的優勢來更好地達到課程學習目標，培養學生的信息素養、創新精神與實踐能力。利用信息技術輔助生物教學，不但能夠開闊學生視野，激發學習興趣和求知欲，調動學生的學習主體性，而且可以加大知識信息容量，啟迪學生思維，突破抽象知識的學習，從而提高教學效益和質量，實現教學目標。根據我在課堂教學中信息技術的運用淺談幾點思考：

1.把整合看成是課程與信息技術的簡單疊加。信息技術與課程整合，不是要把教學內容整版地“印”到屏幕上。教師在追求“高效率、大容量、高密度”的同時也要考慮學生的記憶負擔、接受能力，重視學生的參與程度。具體操作時，應注意控制顯示的容量和速度，使不同程度的學生都能看清、看懂，并要進行必要的分析和推理，給學生足夠的思維空間和時間，避免走過場。

2.課程與信息技術地位顛倒。從現代的課程理念出發，信息技術與課程整合的立足點是課程，而非信息技術，切勿片面地追求信息技術的含金量和“教學多媒體的高檔化”。

3.把學生的自主學習誤解為“學習的自由化”。信息技術為學生提供了自主學習、自由創造的條件。信息技術與課程整合就是要構建一種“以學生的學為中心”的新型教學模式。然而，在實際教學中這種理念容易絕對化，走上一條“自由化”的道路。

4.顛倒教與學的“主導”和“主體”關系。在教學中，學生是主體，教師是主導，教師無論采用何種教學手段，這一點是永恒不變的。信息技術在教學中確實可以提高一定的教學效果，但不能忽略學生的主體性。如果信息技術的演示代替了學生的主動思考，一堂課下來看似什么都有，學生的實際收獲卻不多，這正是課堂教學的大忌。

5.過分夸大信息技術的效果，摒棄傳統的教學手段。在利用信息技術輔助教學時，很多學生不記筆記，問其原因，一致的回答是“來不及”。在教學中不少教師為了擴大課堂的容量，把本來準備板書的內容，上課時直接投影顯示出來，這樣雖然節省了時間，但卻忽略了學生的接受和記錄。所以，作為傳統課堂教學象征的黑板和粉筆，仍是現代教學媒體無法替代的。

篇（4）

隨著信息技術的高速發展，社會對綜合性人才的需求急劇增大。傳統的學科劃分，使得整個知識鏈變得過于細化，顯得支離破碎，學生的知識水準難以應付信息化社會對人才的需求。我們怎樣才能培養一個符合現代社會需要的、能在社會競爭中處于主動地位的現代人呢？新的課程改革提出了根據學科之間的聯系，整體協調、相互結合、相互滲透，使系統各要素都能發揮最大、最優的效益，從而達到優化教學過程，提高教學效率為目的課程整合理念。

信息技術與學科課程的整合是指在學科教學過程中把信息技術、信息資源、信息方法與課程的教學目的、任務、內容有機結合在一起，實現信息素養與學科素養“互惠雙贏”的過程。生物學作為21世紀的熱門科學，其學科內容更新速度日益加快，對于社會、經濟和人類生活的影響也愈見深刻，傳統的教學方式已經不能滿足生物學科教學的實際需求，下面就如何將信息技術與生物學科教學進行有機整合，培養學生解決生物學科問題的綜合能力，談談我自己的看法。

1.信息技術有效提高學生對生物的學習興趣，激發學生的學習動機。學習興趣與學習動機是學生學習的動力源泉，如果解決了動力不足或動力缺乏問題，那么學生的學習障礙就幾乎解決了一半。信息技術與生物整合教學在解決這個難題上發揮了很大的優勢，傳統的生物教學是運用語言的描述、文學的說明和實驗的演示來完成的，語言的描述具有不確定性、可信度低、變動性大的特點，文字的說明比較抽象乏味，實驗的演示只能給學生以結論，微觀現象難以描述，特別是一些具有微觀動態過程的內容，學生不能身臨其境的體會，這就大大降低了學生學習生物課程的興趣。信息技術運用于生物教學將可以克服了這些缺點，將實驗的模擬過程形象地展示給學生，提高了學生的學習興趣。教師們總結說：“使用信息技術教學后，學生學習的興趣與日俱增。主要表現在三個方面：一是學生課堂注意力明顯提高，二是對教學信息的反饋比較積極，三是增強了學習的主動性，不再把學習當負擔。”

2.信息技術運用于生物教學能夠培養學生的自學能力，促進學生掌握發現學習的方法，培養他們的創造性思維。如生物教師在講光合作用時，如果僅僅依靠實驗和講解，學生需要通過思考得出答案，而且容易遺忘。但在最后用課件把光合作用的整個過程展示出來。學生就非常深刻的體會到，二氧化碳和水在陽光的照射下變成有機物和氧氣，不容易遺忘，而且讓學生感受到自然界的神奇，這將促進學生自覺的把自己自學時對光合作用的理解和現在看過課件之后對它的理解進行對比，從而找到自己在自學時存在的不足。這樣可以提高學生的自學能力，找到適合自己的一套學習方法。

3.信息技術運用于生物教學能夠有效地幫助學生身臨其境。信息技術將為為學生對生物的學習創建了良好的認知環境，為學生掌握新知識提供了捷徑。如，教師在講授《反射》內容時，利用制作的課件，讓學生正確區分條件反射和非條件反射，并且把條件反射與非條件反射的關系形象生動的展現出來，把學生帶入了狗對鈴聲的無關刺激變成有關刺激這樣一個發展的環境.學生會切身體會到條件反射是建立在非條件反射的基礎上。在講述喝酒、吸煙的危害時，用課件生動把酒后駕車出車禍，喝酒誤大事，那些煙君子成天吞云吐霧導致經濟上和精神上的損失，給學生提供了一個身臨其境的環境，感覺到宣傳戒煙、戒酒已刻不容緩。結果發現，課件的這種身臨其境作用，使學生很快就掌握了這些概念，節省了教師講述的時間，而把更多的時間留給學生練習。

篇（5）

在傳統的教學中，信息技術與高中生物教學的整合主要表現為多媒體技術，成為教師展示教學過程的重要工具，豐富了教學內容和教學形式，但是并沒有走進學生的學習中。新課程提倡學生主體課堂的建立，主張要充分調動學生思維的主動性，促進學生知識的自主建構，這就要求信息技術與高中生物教學的整合更需要體現在學生的學習過程中，通過信息技術為學生課前的自主學習提供知識經驗的支持，為課堂活動中學生的討論和展示提供多元化工具的服務，為學生課后的擴展學習提供更加豐富的資源。 

二、信息技術與高中生物教學整合的有效策略 

1.微課引導，課前自主學習 

新課程強調學生的自主學習，積極建構，而學習的起點便是課前的預習，學生通過預習明確在新知識學習中存在的困惑和知識難點。在這個過程中，教師的引導主要是通過導學案與微課視頻相結合的模式。例如，在《細胞膜——系統的邊界》中，教師的導學案是學生借助網絡和教材資料明確細胞膜的成分有哪些，各成分的比例關系是什么，細胞膜的主要功能是什么。學生在具體問題的指導下學習教材內容，明確本節課的基本內容，形成課前的學習問題，然后借助網絡查找相關問題，進行進一步的了解，逐漸豐富自己的認識。例如，一個小組的學生在網絡上查找到細胞膜在顯微鏡下的圖片，動物和植物的細胞膜有所不同，在詳細的圖示中看到細胞膜的成分，每一個成分是什么狀態。在此基礎上，教師將模擬制作細胞膜的構成制作成微視頻，上傳至共享平臺，學生借助感官的實驗，完成進一步的思考：為什么要選擇動物細胞？為什么要用動物的紅細胞做實驗？然后繼續展開學習。 

2.多形式教學，展開課堂互動 

課堂不是單向傳遞知識的過程，而是以新內容為交流話題的師生、生生互動。在高中生物教學中，教師在簡單的導入和引導下，應將課堂還給學生。以《細胞中的糖類和脂質》為例，教師根據課程內容劃分為不同的學習問題，如什么是糖類？糖類都是甜的嗎？糖類由哪些元素組成？糖類的種類有哪些？糖類有哪些功能？并給予每一個小組10分鐘的討論和展示設計時間。在此基礎上，以小組為單位進行展示，展示的學生利用信息技術設計圖畫、視頻、動畫等，使內容更加形象直觀，展示后小組學生需要詢問“大家都聽懂了嗎”，如果還有沒有聽懂的，就邀請一個學生用簡短的話進行總結，以檢測該問題是否掌握，如果沒有就邀請展示小組學生再次進行展示。遇到大多數學生都難以解決的難題，教師要引導學生以小組為單位，重新借助網絡進行探討，展示糖類的立體結構，進行分析和探討，從而解決知識難點。 

3.多層次總結，鞏固知識 

課堂教學是學生接受新知識的過程，知識的內化和吸收需要課后的強化和鞏固。在傳統的教學中，學生主要通過自畫結構圖完成對本節課和一周內容的總結，通過書面作業完成對內容的內化，效率較低，并且容易丟失。在信息技術背景下，教師將知識總結的任務分配給每一個小組，小組學生根據自己的思維進行設置，突破了以前的結構圖，采用漫畫形式、板報形式等使核心內容突出，知識點明確，在小組設計的基礎上，公選一個進行保存。同時，教師對學生在課堂中討論的內容及時進行保存，以滿足學生對不明確知識點的及時回顧，增強學習的有效性。同時，網絡上包含著豐富的鞏固性作業，遠遠比傳統的紙質作業更加豐富，也更加靈活，這些都是豐富的資源，教師要充分利用這些資源，引導學生在電腦上完成相關的練習，然后上傳至網絡平臺，讓學生之間進行互評，展開討論，促進知識鞏固的靈活性。 

總之，新課程背景下學生的自主學習離不開網絡技術的支持，網絡豐富的資源、多樣化的形式以及互動式的溝通平臺，滿足學生搜尋資料、小組探討、課后回顧的需要，真正發揮學生思維的主動性，使學生成為課堂學習的主體，這也是新課程背景下信息技術與高中生物教學整合的新形式。 

[ 參 考 文 獻 ] 

[1]于麗紅.妙用信息技術，優化高中生物課堂教學[J].中國信息技術教育，2014（16）. 

篇（6）

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2012）03－0172－01

信息技術是現代教學手段中輔助教學的一種工具，對生物學中抽象的、難以用傳統教學方式表達的圖像、例式更直觀形象的表達，激發學生的學習興趣，充分挖掘思維潛能，加速記憶，有益于培養學生的課堂理解能力，更重要的是還能促成學生知識、能力、情感三維目標的實現。

一 信息技術與生物學教學整合的原則

1．目的性原則

生物教學利用信息技術也存在一些不足的問題，因此，在教學過程中，為了避免出現“為追求外在的形式而不顧教學效果”的錯誤現象，必須注意以下兩點：第一，要以課程教學大綱及學生接受能力為主。在備課時，一定要遵循適量原則，切不可貪多求快――信息量要適當，要利于學生在課堂內完成記錄、思考和接受。第二，課件制作一定要適度。課件應主要針對某個教學難點、重點來設計，緊扣教學內容，切忌為追求視聽效果而使課件內容華而不實。

2．主體性原則

新課標要求在教學中要使學生成為學習的主體，教師成為學生學習的組織者、引導者和合作者。要增強教與學的主動性與互動性，激發學習興趣和熱情，提高教學效率。

3．開放性原則

現代生物課堂教學的顯著特點是教師教學觀念的開放，這是一種相對而有限的開放：在觀念上，教師與學生是合作學習的伙伴；在教學內容和學習方式上，不要局限于教材、課堂，不要依賴于教師的傳授，途徑更多，范圍更廣。

4．互補性原則

任何教學媒介既有長處，又有其局限性。有些內容運用傳統媒體就能取得良好效果，如習題解析、原理推導等；而有些內容如動態的、微觀的、抽象的生物情景就運用現代媒體去展示。因此，需要教師從實際出發，合理優化選用教學媒介，綜合發揮各自優勢，才能獲得理想的教學效果。

二 遵循信息技術與生物學科的整合原則，真正促進學生三維目標的達成

1．信息技術與生物學教學的整合有利于知識目標的達成

由于信息技術所具有的科技特點，把信息技術用作輔助教學手段，有利于認識事物、理解知識，有利于促成學生鞏固所學知識，有利于生物教學重點、難點的突破。

生物學科教學的重難點，比如人體細胞的呼吸、光合作用、生命活動的調節、生態系統等，其特點是細微、動態、抽象，看不見、摸不著，理解有一定困難。而把信息技術引進課堂教學，通過視聽媒體提供通常難以看到或難以看清的一些事物的結構、形態或現象等，就能化難為易、化繁為簡、化抽象為具體，可幫助分析特征、尋找規律、加深理解。

2．信息技術與生物學教學的整合有利于促成能力目標的實現

第一，利用信息技術手段讓學生自主地學習。生物新課程倡導探究性學習，以達到培養學生的觀察思維能力和概括能力的目的。近年來出現的WebQuest Learing是一種很受歡迎的網上探究學習方式，這種學習活動有以下特點：（1）圍繞一個明確的主題或問題；（2）此類問題可以通過尋求信息而得到解答；（3）答案沒有唯一性。一個典型的WebQuest教學設計包括介紹、任務、資源、過程描述、學習建議、評價和總結七個部分。如興奮在神經纖維上的傳導，其中興奮是以電信號的形式沿著神經纖維傳導的，還有興奮在神經元之間的傳遞，要通過神經遞質的釋放、傳遞和突觸后膜的接受，通過了電信號、化學信號和電信號的轉變，從而使后一個神經元興奮或抑制等不易看到生物現象，運用Flash制作相應教學軟件，可以簡單方便地將上述興奮的傳導展示出來，且可以分步控制。通過課件、錄像、電影等動態的畫面，從感性認識上升到理論認識，有效地訓練了學生的概括能力。

第二，利用信息技術引導學生提出問題、引發創新意識、提倡創新精神。中學生具有好動、好學、好奇的特點，樂于接受新鮮事物，具有發明創造的潛能。一個有創造性的教師不僅是上好一節課，而是怎樣充分應用啟發式、討論式、參與式的教學方法，發揮學生的聰明才智，開拓學生思維，把獲得知識的過程交給學生。

3．信息技術與生物學教學的整合有利于促成情感目標的實現

熱愛自然、珍愛生命的情感、態度和價值觀，熱愛祖國的真摯情感、辯證唯物主義的科學認識與實踐觀點，是生物學教學中要求促成學生實現的情感目標。

在生物新課程標準中，提出了熱愛自然、珍愛生命、理解人與自然和諧發展的意義，樹立可持續發展的觀念；引導學生關注我國生物資源、人口、環境、科技發展水平，關心家鄉建設以及認同我國科技、經濟、社會發展的巨大成就，在潛移默化中滲透熱愛祖國的情感；滲透生物與環境是一個統一整體的觀點，要求學生達成結構和功能相適應、局部和整體相協調以及多樣性與共同性相統一的辯證唯物主義觀點。在運用信息技術開展生物學教學的過程中，應注意這些觀點、觀念的啟發和培養，以期促成學生情感目標的實現。

篇（7）

中圖分類號:Q811.4;TP311 文獻標識碼:A 文章編號: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

生物信息學(Bioinformatics)是通過對生物學實驗數據的獲取、加工、存儲、檢索與分析,達到揭示數據所蘊含生物學意義的目的[1,2]。

生物信息數據源的主要特點是:國際化生物數據庫相互獨立而又利用協議統一維護原始數據,而各實驗室的數據庫就各有特色;數據量龐大且增長速度很快;數據通過Internet進行,格式復雜多樣[3,4]。目前非常必要的課題之一是將各自的、獨立的、分散的基因組信息整合到一起,并且可以最大限度地消除冗余數據,保證數據的可靠性和準確性[5]。

本文重點討論將XML作為中間媒介,建立新的生物信息公共數據模型,使異構生物信息數據的提取與集成更方便。

1 XML的特點

擴展標記語言(eXtensible Markup Language,XML)是一門新興的面向Internet應用的標記語言,它將數據信息本身的存儲和關聯與表現形式相分離,且具有強大的可擴展性[6]。生物信息學的發展同樣引入了XML技術。XML的特點如下:

(1) XML數據的自描述性。它指XML中的語義標識,一方面限定了元素的層次結構,另一方面也說明了元素的含義[7,8]。

(2) 內容的獨立性。它將成為跨平臺數據交換和操作的標準模式。實現異構數據集成中數據的互操作性。

(3) 能描述不同復雜程度的數據。XML提供了數據的結構化表示,并且易于操作。

(4) 可擴展性。XML可以在不破壞現有結構和系統的情況下增加新的數據字段。應用服務器利用XML對所有數據建模,若要改變數據模型只需改變數據模型定義。

(5) 結構性。數據存儲格式不受顯示格式制約。一般包括三要素:數據、結構以及顯示方式。

因此,運用XML可以有效地解決新舊系統、不同應用系統之間或數據源之間的數據共享與交互問題。XML和數據庫之間是互補的關系,在不同的場合有不同的優勢[9,10]?？梢院芊奖愕亟粨Q復雜數據在不同平臺上的瀏覽。

2 基于XML的生物信息數據模型

實際上,在此提出的半結構化數據模型是一種基于帶標簽、帶根的有向有序樹(An Labeled Rooted Directed Ordinal Tree)數據模型BXEEM(Based XML Extensible Exchange Model)。下面給出相關定義:

定義1 有向圖G是一個有序四元組,G=(V,E,vr,Ψ)。其中:V是一個非空的有向圖中根結點的所有結點集合;E V×V是此有向圖中邊的集合;(V,E)代表一個有向多重圖(Directed Multi-graph);vr∈V表示根結點,并且滿足該結點的入度為0;d(vr,vi)>0,vi∈(V-{ vr }),i=0,1,2,…,n,即vr到V中任意一個結點vi都有一條通路;Ψ為關聯函數,是邊集合E到(V×V)的一個映射,是帶信息標簽約束的映射。稱G為帶標簽、帶根的有向連通圖,表示為G(V,E,vr,Ψ)。

定義2 在帶標簽、帶根的有向連通圖G(V,E,vr,Ψ)中,根結點(vr∈V)~V中任意一結點vi都恰有一條單向通路,稱此有向圖為有向樹,記為T(V,E,vr,Ψ),vr為T的根結點。其中,如果結點的度d(vi)>1,vi∈(V-{ vr }),i=0,1,2,…,n,則稱vi為內點或分支點;如果結點的度d(vj)=1,vj∈(V-{ vr }),j=0,1,2,…,n,則稱其為葉結點。Ψ為關聯函數,是邊集合E到(V×V)的一個映射,是帶信息標簽約束的映射。

定義3 在帶標簽、帶根的有向樹T(V,E,vr,Ψ)中,存在vi∈(V-{ vr }),i=0,1,2,…,n。從vi出發的帶標簽連通的最大有向樹,記為T′(Vi,Ei,vr,Ψi)。其中,Vi表示T(Vi,Ei,vr,Ψi)樹的結點集;Ei表示T(Vi,Ei,vr,Ψi)樹的邊集;Ψi為關聯函數,是邊集合Ei到(Vi×Vi)的一個映射,是帶信息標簽約束的映射,稱T′為T的子樹。當T′的出度數為0時,T′是個結點;當T′的出度數不為0時,T′是個復雜樹。

定義4 在帶標簽、帶根的有向樹T(V,E,vr,Ψ)中,T={t1,t2,…,tn},ti{i=0,1,2,…,n}是T的子樹。當t1,t2,…,tn是按照一定順序規則排列時,則稱T為有序樹。

定義5 在帶標簽、帶根的有向樹T(V,E,vr,Ψ)中,v0,v1,…,vn∈V,e1,e2,…,en∈E。其中,ei是連接vi-1,vi的邊,交替序列v0 e1v1 e2…vn-1 en vn就稱為聯結v0~vn的路徑。v0與vn分別稱為路徑的起點和終點。

這里的BXEEM(Based XML Extensible Exchange Model)數據模型就是基于帶標簽、帶根的有向有序樹(An Labeled Rooted Directed Ordinal Tree)的數據模型。樹的每一個節點都有一個惟一的標識符(ID)。這個標識符可以顯示用XML文檔中某一元素的ID屬性來標識,也可以為其分配一個惟一的ID來標識。然而點和邊的交替序列可以惟一表示節點之間的路徑。用標簽表示信息的類別、標簽標記標簽之間的信息應如何被處理。

XML文檔的數據模型的示意圖如圖1所示。

圖1 XML文檔的數據模型的示意圖

3 BXEEM數據模型在XML中的應用

XML雖然與HTML屬于半結構化數據,但之所以比HTML更具有數據描述和數據識別能力在于它自身可以定義嚴格的層次結構,如通過XML的DTD或Schema定義。因此在面向XML表達的數據建模過程中,必須具有描述表達XML元數據結構的能力。

模型對XML定義語法描述為:

〈! ELEMENT基元(基元頭體,基元主體,關聯基元)〉

〈! ATTLIST基元標識符ID#REQUIRED名字CDATA#REQUIRED引用IDREFS#IMPLIED

〈! --內部鏈接關系--〉〉

〈! ELEMENT基元頭體(基元指針,(#PCDATA|empty|基元)*)*〉〈! --外部超鏈關系--〉

〈! ELEMENT基元主體(#PCDATA|empty基元描述內容)*〉

〈! ELEMENT基元描述內容(#PCDATA|empty)*〉

〈! ELEMENT關聯基元(#PCDATA|empty|基元主體)*〉〈! --層次分形關系--〉

不同的BXEEM對象,其結構是相似的,其自我嵌套、自我描述的特性使得BXM對象在縱向呈現嚴格的層次樹結構,而對處于同一層次或非同類路徑的BXEEM對象之間關系,橫向是由鏈接關系實現的,由BXEEM模型可知,鏈接關系存在不同類型的鏈接。由此可歸納出這種描述元數據的結構共性,稱之為層次分形-多級超鏈的基元。

各對象之間關系動態改變時,通過基元頭體可動態關聯和建立新的鏈接關系,根據不同的需求實現基元的重組織,從而透明映射到BXEEM對象,重新組合形成新的有向圖?；羔樀闹赶驗橐粋€新的出口,該出口可對應于另一個XML文檔。它可采用物理路徑或采用惟一的ID表示。

此模型建立的基元具有以下特性:

(1) 層次樹自我遞歸生長的特性。一個基元通過其關聯基元能夠衍生出新的子基元,多次遞歸生長成樹型結構的組織,由此形成BXEEM模型的對象層次結構關系。此特性實現了對整個BXEEM對象的描述。

(2) 自我重組織特性。一個基元通過基元頭體實現與外部的動態導航功能,利用其屬性建立內部鏈接關系,從而根據不同的需求實現基元的動態重組織。此特性實現了BXEEM對象間鏈接關系的動態改變。

通過基元的操作,可保證BXEEM對象代數操作的一致性。對XML文檔而言,則確保了該文檔的一致有效性和合法性。

3.1 根據BXEEM模型對象的定義,在描述表達BXM數據模型時,又做了一些規定

規定1 BXEEM模型用有向樹的節點和有向實邊的標識(Label)表示被描述對象(數據)。結點用圓表示。結點必須含有標識符oid以及標記名(Labelname),有向實邊表示對象與其子對象間的嵌套關系,有向實邊的標識表示對象的Labelname。

規定2 BXEEM模型用有向虛邊表示對象屬性以及對象間的鏈接引用關系。

規定3 BXEEM模型的復雜對象結點可以具有多個引出向的實邊,但只能有惟一引入向的實邊表明,該對象僅能有一個父對象來反映XML文檔嚴格的層次嵌套關系。

規定4 BXEEM模型中規定結點在同一層按照從左到右的順序依次排列,以此來表明BXEM數據模型與XML文檔的匹配。

根據BXEEM模型的定義,層次分形-多級超鏈的基元描述了XML文檔的DTD以及XMLSchema,保證了在該基礎上BXEEM模型表達XML文檔的一致有效性和合法性。與XML文檔匹配有如下關系:XML元素采用XOEM對象表達,XML的子元素嵌套關系反映了BXEEM的子對象關系。XML元素之間的順序不是任意的,因此BXM模型中規定各結點按照從左到右的順序作為XML元素表達的順序。

XML的鏈接引用存在兩種方法:一種是內部指針引用,即通過ID與IDREF(S)實現的,在BXM模型中對象的oid與ID相匹配,對象的引用屬性名均可作為IDREF(S)的類型。因此有向虛邊與實圓構成內部鏈接引用。另一種是外部鏈接,即通過Xlink/Xpointer。外部鏈接分為兩級即link=1時表示線性超鏈(簡單鏈接),link=2時表示擴展超鏈。

3.2 實例

以下是一個XML數據文檔實例。以信息為例,其BXEEM有向樹如圖2所示?，F以XML描述如下:

1rgf

< list > XVSGTVCLSALPPEATDTLNLIASDGPFPYSQDGVVFQNRESVLPTQSYGYYHEYT

VITPGARTRGTRRIITGEATQEDYYTGDHYATFSLIDQTC

……

cccceeeccccccccchhhhhcccceeccccccccccccceeeeeeecccccccceeeeeccccccceeeccccceeeeeece

…

< reference >

… …

… …

…

… …

… …

…

圖2 蛋白質信息文檔的數據模型的示意圖

4 結 語

異構數據集成是一項復雜的技術,由于異構數據源和異構數據之間的眾多差異,使得異構數據集成成了一個難以解決的問題。這里建立的基于XML的生物信息模型,為各異構生物信息數據的集成奠定了基礎,提供了一條有效的解決途徑。

參考文獻

[1]王偉平,陳松喬,陳建二.基于XML的Web異構數據庫操作模型的研究[J].計算機工程與應用,2002,38(7):50-52.

[2]高明,陳晰,李煒,等.基于XML實現異構數據源的聯合使用[J].計算機科學,2002,29(3):83-84.

[3]孫宏偉,張樹生,周競濤,等.基于模型驅動的XML與數據庫雙向映射技術[J].計算機工程與應用,2002,38(4):25-27.

[4]王照岳,孫建伶,董金祥.XML數據庫管理系統研究[J].計算機科學,2002,29(1):115-118.

[5]吳渝,王成良.基于EAI的企業數據集成技術的研究[J].微計算機信息,2006,22(15):32-34.

[6]袁曉潔,于士濤,李志梁.基于Mediation的異構數據集成系統HDIS設計與實現[J].計算機工程與應用,2006(1):162-165.

[7]何紅波,譚曉超,李斌,等.生物信息學對計算機科學發展的機遇與挑戰[J].生物信息學,2005(1):37-41.

篇（8）

引言：

初中生物是一門以研究生物本質和生命現象的學科，從教學內容上來看，這門課程應該是與學生生活聯系緊密且趣味性很強的學科。但從實際教學效果來看，學生生物學習的興致并不高，參與的積極性也不強。究其原因，主要是在很長一段時間里，初中生物的教學形式都比較單一，更多是依靠教師的講授，及時是一些需要觀察和實踐的環節，最多也就是通過顯微鏡觀察一下實驗現象，學生課堂參與度低，無與課程建立起有效互動和聯系，感受不到生物學科的真諦和內涵。而在信息技術的輔助下，能夠將知識轉化為圖形、動畫等不同的方式呈現出來，讓知識的呈現方式更加立體和多元化，幫助學生在腦海中構建起知識結構，讓課堂教學內容更加豐富，形式更加多樣。從而激發學生的學習興趣，引導學生主動參與到課堂互動和知識探索中，促進學生科學素養的提升。

一、信息技術在初中生物教學中應用的意義

實際上，初中生物課程的教學內容對于學生來說具有一定的抽象性，比如細菌的繁殖、動植物細胞的形態等等，而這些內容如果僅通過教師的講解是很難讓學生有很全面和深入的了解。一般來說，對于這部分教學內容，通常都會通過組織學生利用顯微鏡和儀器設備觀察的方式開展。但面臨的現實問題是，從我國現階段的初中教學儀器的配備情況來看，能夠為學生提供的實驗儀器設備數量有限，因此，學生親自操作觀察的課時十分緊張，大部分時間還是要依靠教師的講解。在這樣的客觀環境下，信息技術在教學中的優勢就得到了極大的凸顯，利用信息技術，教師可以通過多媒體的演示將微觀世界展示給學生，讓知識更加具體和形象化，幫助學生更好理解知識點的同時，讓課堂教學形式更加多樣化，增加了課堂的趣味性，這對于學生學習積極性的調動也具有極大的促進作用，同時，能夠有效增加課堂互動，促進生物課堂教學有效性的提升[1]。

二、信息技術與初中生物教學整合的優勢

現階段，信息技術已經成為社會進步發展過程必不可少的要素，而信息技術在教育領域的應用更是為教育改革和創新提供了新的思路。具體到初中生物教學中，信息技術也體現出了其優勢，推動了初中生物教學質量的提升。

2.1促進學生學習積極性的提升

在信息技術還沒有全面推行的時代，課堂教學的開展只能通過教師的傳授和教材的學習，換句話說，知識和信息的傳遞主要依靠學生的聽覺來完成，學生首先要將所聽到的信息進行記憶，再將所記憶的信息轉化為大腦能夠理解的內容之后再進行儲存，這中間要經歷很多的步驟，而每一個步驟由于個體差異性都會產生一定比例的信息丟失，因此，真正能夠存儲到大腦中的可以被理解的信息十分有限。不僅如此，這個過程中，需要學生全程保持專注力，否則就會丟失掉一些信息。從對學生對這種教學模式的反饋情況來看，“學習興趣不高”是主要問題，大部分同學對于這種完全依靠聽力來獲取知識的方式表示了極大的質疑，他們更期待一種直觀、生動的教學方式。這種需求正是以信息技術為代表的多媒體時代所能夠滿足的，在多媒體教學時代，教師的授課可以借助圖形、圖像、動畫、視頻、音頻、文字等多種模式，讓信息通過視覺直達大腦，更加的形象、生動，再輔以聽覺，從而構造了立體化課堂教學氛圍。這個時候，學習不再只是面對冰冷的文字，還增添了有溫度、有情感的、動態的形式，這種視覺的沖擊所帶來的抽象知識的具體化，更易被學生所接受。

2.2有助于知識的理解

上面就提到過，生物雖然是一門與學生日常生活聯系緊密的學科，但其教學內容的抽象性也是學生學習過程中的最大問題和阻礙。尤其面對一些微觀世界知識的時候，如果沒有直觀的認識，那只能依靠學生的想象，這對于學生來說，是有一定難度的。而且，在多媒體信息技術還沒有全面融入生物課堂的時候，學生的思維只能被動的跟著教師的思路走，缺乏獨立思考和探索的時間，導致學生對生物知識的理解僅能停留在表面。而在多媒體時代，教師的講解可以輔以生動形象的圖片，甚至教師可以將課堂的主動權移交給學生，讓學生通過自學來完成對知識的學習和理解，而這更有助于學生自學能力的提升和思維的發展，更是提升學生科學素養和探究精神的重要途徑。信息技術的優勢不僅體現在多媒體教學這個層面，“微課”“在線溝通平臺”等方式的融合，讓學生體會到了“主動學習”的樂趣，思維能到了發展，實現了對知識的真正掌握。

2.3知識面的拓展

信息技術與初中生物課堂的融合的優勢還在于能夠為學生提供海量的知識庫，學生知識的來源不再局限于教師和教材。無論教師還是學生都可以從互聯網上獲取更多的知識和信息，還可以將所獲取的信息在課堂進行分享和討論，構建起平等的師生關系和開放性課堂，體現學生教學主體地位的同時，也讓“教學相長”得到了充分的踐行[2]。

三、信息技術與初中生物教學整合的策略

3.1創設教學情境

利用多媒體技術創設教學情境，營造課堂氛圍可以說是信息技術在初中生物課堂教學中價值的最直接體現。教師可以將本節課的知識點融入到視頻、動畫中，以多種形式呈現給學生，尤其是一些難以理解的、抽象的知識點。通過變換形式的講解方式，以更受學生喜愛和接受的角度傳遞給學生，從而實現較好的教學效果。教學情境的建立能夠幫助學生更好的融入課堂學習，更積極的參與和思考，動畫和視頻的播放讓原本抽象的、難以理解的知識變得更加具體和形象，有助于學生對知識點的理解，有助于學生思維的開拓和教學效果的提升。以初中生物中“生物和細胞”為例，這個章節的知識點包括對動物細胞和植物細胞的觀察。課堂教學可以將細胞的生長過程和細胞的結構通過一個小短片的形式播放出來，視頻中再配以相應的解釋說明。通過這樣的方式，一下子就讓原本緊張的課堂氛圍輕松了下來，通過視頻的觀看，學生很容易就能夠了解到有關細胞的知識。之后，再組織學生利用顯微鏡觀察真正的細胞結構，這樣相輔相成的過程，能夠實現知識由抽象到具體，由虛擬到實際的過程，從而讓學生更好的理解和掌握知識點，同時能夠對生物學習產生濃厚的興趣。

3.2“微課”在初中生物課堂的有效應用

現代教育觀念強調了“以生為本”的重要性，也更加注重學生學習主動性和知識探索欲望的引導和激發。而“微課”教學模式的提出能夠極大扭轉過去由教師把握課堂教學主動權的局面，從而讓學生學習的熱情和主動性得以喚起，思維得以發展。“微課”簡單來說，就是教師提前將下一節課的重、難點內容以課件的形式提前發給學生，作為學生課前預習的指導，學生在“微課”的指引下，按照自己的思路開展自主學習，并將自主學習過程中的問題進行記錄，自行尋找問題的答案。而課堂教學時間，教師一方面組織學生分享自己的學習過程和心得，另一方面，針對學生自學過程中的問題進行有針對性的解答。通過這樣的方式，記為學生提供了獨立學習、思考和探索的空間，也讓課堂的互動和教學更加高效。以“人體的營養”為例，這是一節與學生日常生活聯系緊密的知識，均衡飲食、綠色生活也是現代人所提倡的。教師可以通過“微課”的形式，引導學生開展課前預習，包括“飲食中的營養物質都包括什么，不同的營養物質所起到的作用分別是什么”？讓學生帶著問題和提示進行知識的學習。學生可以通過教材、網絡等方式進行相關內容的查找和學習，從而完成教師布置的任務。針對學生自學過程中遇到的問題，同學可以通過觀看教師所提供的課件，還可以通過溝通平臺與教師和同學進行探討，最終完成對問題的理解。課堂上，教師可以讓同學來分享對這個章節知識點的理解和疑問，共其他同學參考，針對問題，大家共同進行討論，教師再針對同學的分享進行指導，從而構建高效、互動、開放性的課堂[3]。

3.3信息技術提升實驗效果

篇（9）

一、運用電教媒體，激發學習興趣，突破教學重點難點

興趣是最好的老師，作為一名教師，要善于運用各種媒體激發培養學生學習的興趣。電教媒體以其形、光、聲、色、字、特技手段等多種功能集一體，不僅為學生提供豐富、直觀、多角度的感知材料，刺激多種感官，吸引注意力，激發求知欲，而且能調動起學習的主動性，使之呈現最佳學習狀態。如：高中生物（必修本）《動物胚胎發育》這一節，關于青蛙受精卵的特征和受精卵分裂的方式是學習重點。教師通過播放青蛙生長發育過程的課件，要求學生注意觀察青蛙受精卵的特征和受精卵分裂的方式。這樣不僅提高了學生的注意力，激發了他們學習的興趣，而且順利地實現了重點、難點的突破。

二、運用電教媒體，可以跨躍時空、擴大課堂容量

電教媒體可以突破時空的局限，把生動、鮮明、形象的教學內容展現在學生面前，吸引學生的注意力，培養良好的觀察品質。如：初中生物《果實的形成》一節，綠色開花植物的雙受精作用是學習難點，而且這一過程是植物生理微觀過程，用語言描述學生很難理解。教師運用電教媒體進行教學，學生可以看到植物花粉管萌發-花粉管破裂-形成受精卵、受精極核-花的各部分發育成為果實這一微觀生理動態的全過程。而在上植物的生長發育總復習課時，更加是可以把種子的結構、種子萌發的條件、光合作用、蒸騰作用、花的結構、傳粉和開花、果實的形成等多個知識點，用植物生長發育過程為主線聯系起來，幫助學生梳理知識網絡，從而實現大容量教學內容濃縮，真正實現提高教學效率的目的。

三、利用網絡設施，促進師生互動和生生互動

網絡教學過程中要努力創設有利于人際溝通與合作的教學環境，使學生學會交流和分享研究信息，尊重他人的想法，發展樂于合作的團隊精神。由于傳統的教學模式只能提供單一的教師與單一班級的學生之間的交流途徑，缺乏在不同教師與不同學生之間以及不同教師之間開展交流的機制。沒有一個教師能對這么廣泛的問題作全面的解答，也很難在同一時間、同一地點召集不同班級的學生進行集中解答，更不可能隨時隨地提出問題和交流討論，由于時間有限，也不可能對有關問題進行深入的討論和及時的交流。

四、運用信息技術，進行學習評價和成果展示

教師在幫助學生進行知識建構過程中，教師對學生的總結性評價、過程評價，以及學生之間的相互評價、學生自我評價都很重要。這就要求學生在學習過程中，把對一些思維火花和情感的體驗都及時記錄下來，并能進行相互的交流。北師大提供的VCLASS平臺上就具備聊天室的功能，教師可以針對某一主題要求學生展開討論，或者學生可以通過留言版自定討論主題。學生的想法是否有意義，會接受更多現實的評判，老師和同學會對此提出自己的評價。對于各方面的評價，被評價者又有權利進行取舍，這樣評價就可以較好地實現自我反思和激勵的作用。

五、應用網絡技術，提高學生綜合素質

（一）應用網絡技術，拓展學生知識面

篇（10）

信息技術與生物教學融合是指利用計算機技術、網絡技術、多媒體技術、視聽技術等與生物課程內容、課程結構、課程實施、課程資源等有機地融合在一起，成為一種和諧互動、全方位、立體化的教學模式。

一、信息技術與高中生物課程整合的優勢分析

1.交互性教學利于激發學生的生物學學習動機和體現學生自主地位

人機交互、及時反饋是多媒體顯著的特征，利用交互式電子白板技術可以將課程目標與多媒體相結合，產生出全新的圖文并茂，豐富多彩的人機交互方式，并且及時反饋。對于學生主動學習有很重要作用。

例如，在教師講授《伴性遺傳》一節時，首先講授“基因位于染色體上”，并且“紅綠色盲基因b決定著性狀”，同時在電子白板上寫出女性色盲患者的基因型和表現型，這即是為學生的主動學習建構的“錨”，然后讓學生到電子白板前嘗試寫出人類紅綠色盲相關所有的基因型和表現型。最后，教師根據學生完成情況進行過程性評價，當學生完成較好時，要采取“鼓勵性”評價：“很好的寫出了各種基因型和表現型，你真棒！”這樣，在學生親自動手過程中完成了人機交互，實現了以“學生為主，教師為輔”的教學，而教師及時的評價使得學生體驗自主學習成功帶來的快樂，提高了自我效能感，激發了生物學學習動機。

2.創設情境教學有利于激發學生學習的興趣，從而促進有效的學習

情景化學習是利用多媒體計算機技術創設接近實際的情景進行學習利用生動、直觀的形象有效地激發聯想，喚醒長期記憶中有關知識、經驗和表象，從而是學生能利用原有認知結構中的有關的知識和經驗，去同化當前學習到的新知識，并賦予新知識以意義。利用信息技術將教學內容以“故事或者童話”的形式展現給學生，這樣通過充分調動學生的視覺、聽覺感官來建構知識，吸引學生。

例如，在講解《果酒和果醋的制作》一節時，教師創設了一個“猴子釀酒”的故事情境：在很多古籍中都有過記載，相傳一千多年前，在人類還不懂得釀造糯米酒時，有位老人就發現了猴子會從山上采摘各種山果，并且扔到樹洞中，一段時間后便可得到清純而陶醉的汁液，后來老人學著猴子的方法成功的制作純香的米酒。教師在一邊展示圖片一邊講解后引出果酒制作方法和原理。因為有故事情境的引入，激發了學生學習的生物學的熱情，并在輕松的氣氛中很掌握所學內容。

3.信息技術輔助生物實驗教學有助于提高學生的實驗探究能力

生物學是一門以實驗為基礎的學科，許多生物學知識都需要通過實驗得到數據、現象和結果加以證實。在以往的生物教學中，由于教學資源有限，實驗室配置較低，缺少很多的實驗器材，使得“探究實驗”變成了“講實驗”，導致教學效果不佳，降低了學生對生物學習的興趣。通過利用多媒體資源可以展示每個實驗的過程，這樣可以幫助學生認識實驗操作要點，提高學生實驗觀察能力，掌握正確的實驗基本技能，并且重要的是能夠直觀的體驗科學探究的奧妙。

例如，在教材中關于“葉綠體色素的提取和分離”實驗，主要以文字形式介紹實驗原理、步驟，實驗結論：葉綠體色帶自下而上分布是橙黃色的胡蘿卜素，黃色的葉黃素，藍綠色的葉綠素a，黃綠色的葉綠素b。教材缺少圖片等資源，使得學生很真正理解實驗原理，同時也很難想象葉綠體色帶的分布。教師利用多媒體技術展示專業人員操作過程，在這一過程中，學生會仔細觀察，如何搗碎葉片？如何制備濾紙條？如何提取、分離色素？并且多媒體還可以模擬四種色素的在濾紙條上出現的先后順序及顏色。展示結束后，學生親自動手進行實驗。因為已經具備了一定的觀察能力和掌握了操作要點，因此實驗中就比較容易獲得成功，同時提高了學生的成就動機，激發了進一步學習生物的熱情。

二、信息技術與生物教學整合過程中需要注重的問題

由于信息技術具有傳統教學無法比擬的優點，所以信息技術無論是對輔助教師的“教”，還是對促進學生的自主學習的“學”來說，都能夠提供強大的支持。但是，在信息技術與生物教學的融合過程中存在以下幾點問題：

1.注意正確運用多媒體

課堂教學中學生是學習的主體，教師起主導作用，而多媒體可以起輔助教學作用。但是，在進行教學設計時要依據具體教學內容確定是否使用多媒體?；谏飳W科特點，在學習細胞顯微結構、生物體結構與功能、實驗探究等方面恰當使用多媒體可以起到畫龍點睛的作用，同時化抽象為直觀，突破教學難點。在課堂教學中，合理使用多媒體技術輔助教學很重要，但是不考慮教學內容而濫用信息技術教學，結果不會提高教學效果，反而會使得教學效果不佳。

2.注意多媒體技術與傳統教學相結合

多媒體技術具有聲音、圖像、視頻、文本等多種展現方式，在教學中可以產生各種視聽信息，吸引學生注意力，激發學生學習的興趣。但是，在課堂教學中要將信息技術（如幻燈、投影、錄像等）與傳統媒體（如板書、掛圖、模型等）恰當的結合，充分發揮傳統教學的有效作用，各展所長，互為補充，相輔相成，從而達到優化教學過程的目的。在課堂教學中，如果完全依賴多媒體進行教學，而忽略了傳統教學媒體的作用，結果只會使得學生像觀看影片一樣，很難真正理解和掌握學習內容，這樣多媒體技術不但不能優化教學，相反會影響學生學習效果。

3.注意要運用“學教并重”教學設計理論進行“信息技術與生物教學融合”的教學設計

對于以計算機為核心的信息技術不僅可以作為輔助教師“教”的形象化工具，而且還可以作為促進學生自主學習與探究的認知工具和協助交流工具。但是，從長期實踐來看，多數教師主要通過利用多媒體課件來輔助教學，較少考慮是否促進學生自主學習和探究學習。因此，并沒有很好的充分發揮信息技術與生物教學融合的優勢。所以，在“融合”過程中，要基于學生自主學習和探究學習，合理利用各種信息技術，即包括多媒體課件也包括基于網絡的研究性學習，如Webquest等，這樣才能營造一種更好的信息化教學環境，實現新型教與學方式，轉變傳統教學結構。

篇（11）

2.演示圖片

在初中生物課本中有大量演示生物多樣性的的圖片，合理適時的在課堂中演示它們，可以拓展學生的視野，豐富學生的閱歷，還可以加深他們對知識的記憶。在演示時可利用PPT的帶背景的文本框，將需要記憶的部分遮住，再有順序的設置文本框的“自定義動畫”，“退出”效果，演示課件時隨著文本框的退出，圖中需強調，記憶的部分也就逐個顯示出來。

3.演示實驗

學生在初中階段的生物學習中會接觸到大量的實驗，因為生物學科是以實驗為基礎的學科，大部分實驗學生都應親手操作，不能以模擬操作完全代替學生實際操作。但有個別實驗卻例外，如耗時很長的“觀察青霉和匍枝根霉”，我們可將整個實驗過程錄制下來，并且插入課件中。在播放課件時，可放大學生操作中的優點和存在的問題，這更有利于分析和解決問題，提高學生的實驗能力。實驗情境中是學生熟悉的同學和環境，他們還會有身臨其境的感覺，增加實驗的真實、可信度。

4.演示知識結構及練習

由于課堂時間有限，教師以傳統的板書形式展示知識太耗時費力，針對這一情況，教師在課前可將知識結構集成課件，課堂播放，這無形之中也增大了課堂容量，以便課堂留出更多時間開展有意義的教學活動。另外，講授新課時的知識結構也可保存至復習時做回顧用。

5．突破重難點

對信息技術與生物教學融合最大的肯定應該就是它能突破課的重難點。如講“綠色植物的生長需要水和無機鹽”一節時，要認識到：無土栽培成功的原因是本節的重點?？砂才拧叭N培養液中培養青菜植株”實驗，讓學生先增加感性認識。方法是：提前一個星期讓學生按課本進行操作，記錄自己在試驗過程中存在的收獲和困惑。在講課時教師將對比實驗帶到講臺上，讓學生親自看一看，哪株青菜長勢好？哪株青菜長勢弱？同時播放三種培養液中培養青菜植株的錄像片，解決學生做實驗的困惑。學生通過實驗與多媒體相結合完成了實驗，并得出正確的結論。這種實驗教學有利于學生理解和掌握重點又符合初中學生的思維方式。錄像通過聽覺、視覺和思維感官功能，使學生分散了知識難點，化難為易，從而突破了教學難點。再如，動畫“人體呼吸運動”可動態的展示人體呼吸過程中肋骨、膈、胸廓、空氣進出肺的情況；“家兔內部結構示意圖”可以圖形的形式展示家兔的內部結構；視頻“細菌的形態”可把只有用高倍顯微鏡才能觀察到的細菌的形態以動態的方式，清楚的向學生展示，這些都可以突出重點、突破難點。