虚拟实验在高中生物学实验教学中的应用研究

作     者：陈卓 

作者单位：牡丹江师范学院 

学位级别：硕士

导师姓名：张彦丽;姜忠虎

授予年度：2024年

学科分类：0401[教育学-教育学] 04[教育学] 

主      题：虚拟实验 高中生物学 实验教学 科学探究能力 

摘      要：生物学实验是探究生命活动最基本的手段,在高中阶段生物学实验教学对于学科整体的概念构建具有重要意义。从学科核心素养出发,实验教学是培养学生科学探究能力的主要途径,但在日常教学中,由于实验周期较长等因素阻碍,影响生物学实验的教学效果,导致学生科学探究能力培养的不够充分。因此,本研究提出应用虚拟实验辅助生物学实验教学。一方面,虚拟实验可以在充分保证实验安全性、真实性的前提下对实验进行预演,还能将实验过程中的微观现象以宏观形式呈现。另一方面,虚拟实验在一定程度上也能弥补学校实验室的硬件短板,推动实验教学的顺利进行,促进学生科学探究能力的提升。在信息化时代背景下,教育方式也必须进行变革,在生物学实验教学中应用虚拟实验辅助教学与推进教育数字化的中国特色社会主义教育发展目标不谋而合。虚拟实验为教师和学生提供了更便利的教学条件,有助于实验教学突破时空限制,实现教育资源共享,提高实验教学质量。本研究主要采用文献分析法、问卷调查法、案例分析法等开展研究,主要研究内容包括:(1)国内外关于虚拟实验及其在教育领域应用的研究现状,对相关概念进行了界定,并阐明了本研究的理论依据。(2)从学生和教师两个方面,进行了现状调查,分析了虚拟实验在高中生物学实验教学中应用的必要性和可行性,提出虚拟实验辅助高中生物学实验教学的实践方案及原则(3)教学实践研究,选择了两个学习成绩相似、学风相近的班级,一个班级采用传统教学方式,另一个班级应用NOBOOK虚拟实验平台辅助生物学实验教学,选取人教版高中生物必修1《分子与细胞》中具有代表性的实验内容,呈现实验教学设计方案。(4)对高中生物学实验教学中应用虚拟实验的教学设计案例进行教学反思及教学效果评价,借助SPSS 26.0软件对前后测问卷及教学实践后学生测验成绩的数据进行统计分析,得出研究结论。实践研究表明:(1)将虚拟实验应用于高中生物学实验教学具有一定可行性,能够促进生物学实验教学目标的达成,在实践教学中具可操作性。(2)对提高学生的核心素养具有一定的促进作用,学生在自主学习能力、小组协作沟通能力、科学探究能力等方面均有提升,对提高学生生物学实验学习成绩具有一定效果。(3)虚拟实验能够提高学生对生物学实验的学习兴趣,体现了以学生为主体,教师为主导的教学理念,提升了学生的学习成就感,为高中生物学实验教学提供参考。