齊齊哈爾大學(xué) 李 華 楊曉杰 杜 聰

中學(xué)階段是學(xué)生全面發(fā)展的重要時(shí)期，這一階段，學(xué)生打好扎實(shí)基礎(chǔ)尤為重要。但中學(xué)生抽象思維并不完善，大多數(shù)學(xué)生都被中學(xué)生物學(xué)抽象問(wèn)題深深困擾著。隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代信息技術(shù)逐漸應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)中，其中模擬動(dòng)畫(huà)對(duì)于輔助生物學(xué)科教學(xué)具有重要意義，它可以將文字、圖形、圖片、聲音集成于一體，設(shè)計(jì)出讓人賞心悅目的多媒體學(xué)習(xí)課件，其強(qiáng)大的交互性更便于學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的理解和接受，本文對(duì)如何利用模擬動(dòng)畫(huà)來(lái)提高學(xué)生抽象問(wèn)題理解力進(jìn)行分析，為學(xué)校、教師更有效地利用模擬動(dòng)畫(huà)指導(dǎo)學(xué)生全面發(fā)展提供了依據(jù)。

一、中學(xué)生物學(xué)抽象問(wèn)題的背景

中學(xué)生在學(xué)習(xí)生物課程的過(guò)程中，涉及的許多問(wèn)題需要用抽象的方法去理解，而多數(shù)中學(xué)生抽象思維不完善，對(duì)抽象類(lèi)知識(shí)難以掌握。許多教師對(duì)于如何引導(dǎo)學(xué)生有效突破這一認(rèn)知困難頗感棘手。模擬動(dòng)畫(huà)是教師利用先進(jìn)的電腦模擬動(dòng)畫(huà)軟件和技術(shù)進(jìn)行仿真、模擬或再現(xiàn)學(xué)生實(shí)際操作，使學(xué)生身臨其境，增強(qiáng)教學(xué)效果的現(xiàn)代信息技術(shù)手段。是按照教師在課堂中講授的教學(xué)意圖，使用各種相應(yīng)的軟件和技術(shù)制作出的虛擬圖像結(jié)合二維動(dòng)畫(huà)、三維動(dòng)畫(huà)，從深、縱、橫3 個(gè)方向來(lái)控制虛擬圖像所產(chǎn)生的。

模擬動(dòng)畫(huà)包含語(yǔ)言、聲音、圖片，如果加上板書(shū)，幾乎囊括各種多媒體的要素，可將抽象類(lèi)文字，定義或過(guò)程轉(zhuǎn)化為具體的內(nèi)容呈現(xiàn)出來(lái)。生物學(xué)科是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，生物實(shí)驗(yàn)是高考考查的重要內(nèi)容。教學(xué)過(guò)程中，部分地區(qū)由于實(shí)驗(yàn)器材等條件的限制，一些實(shí)驗(yàn)的具體操作無(wú)法進(jìn)行，使學(xué)生難以親身實(shí)踐，導(dǎo)致理解上的困難?？梢韵胂笕绻M動(dòng)畫(huà)作為一種教學(xué)輔助手段應(yīng)用到課堂教學(xué)中，定將極大引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，亦能將諸如實(shí)驗(yàn)等的抽象內(nèi)容具體化，有助于學(xué)生理解生物學(xué)抽象知識(shí)，使學(xué)生收獲更好的學(xué)習(xí)成績(jī)。

二、模擬動(dòng)畫(huà)研究現(xiàn)狀

新時(shí)代，是科技高速發(fā)展的時(shí)代，教育應(yīng)符合時(shí)代要求，學(xué)校教育面臨教育科技化改革趨勢(shì)。近年來(lái)，模擬動(dòng)畫(huà)教學(xué)方式廣泛應(yīng)用于各學(xué)科之中，旨在更好引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)，尤其是抽象問(wèn)題，模擬制作了水中生物水母的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)，將其應(yīng)用于中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中，則可以讓學(xué)生清晰地了解軟體動(dòng)物的行動(dòng)方式；研究表明有效使用動(dòng)畫(huà)技術(shù)對(duì)提高教學(xué)實(shí)效具有一定的啟發(fā)和引導(dǎo)作用。研究證實(shí)實(shí)驗(yàn)視頻或動(dòng)畫(huà)的展示與教師對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的講解進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，把枯燥、抽象的理論變得形象生動(dòng)、直觀，學(xué)生可以迅速掌握重點(diǎn)、建立概念、穩(wěn)固知識(shí)，學(xué)習(xí)興趣大增。研究表明微視頻及動(dòng)畫(huà)有全方位刺激感官、內(nèi)容專(zhuān)業(yè)的優(yōu)勢(shì)，因此在教學(xué)中有廣泛的應(yīng)用前景，既能夠?qū)?zhuān)業(yè)知識(shí)以別具一格的方式呈現(xiàn)，又能吸引學(xué)生注意力，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容有興趣學(xué)下去。

科技不斷進(jìn)步，模擬動(dòng)畫(huà)研究就會(huì)不斷上升新的高度，如何將其與教學(xué)完美的結(jié)合起來(lái)，提高學(xué)生對(duì)于抽象問(wèn)題的理解，是我們必須思考的問(wèn)題。

三、模擬動(dòng)畫(huà)在生物教學(xué)中的應(yīng)用

中學(xué)生物學(xué)知識(shí)包含概念、原理、生理過(guò)程等，是一門(mén)理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的學(xué)科。在中學(xué)階段，學(xué)生被要求在掌握基礎(chǔ)生物學(xué)知識(shí)外，還要學(xué)習(xí)更加深入的知識(shí)，如分子與細(xì)胞、遺傳與進(jìn)化、基因工程等方面，進(jìn)而提升生物學(xué)素養(yǎng)，以及為將來(lái)某些學(xué)生繼續(xù)深造生物學(xué)打下基礎(chǔ)。但中學(xué)資源有限，部分復(fù)雜生物學(xué)抽象實(shí)驗(yàn)難以進(jìn)行，某些抽象概念難以理解，例如基因工程中動(dòng)物體細(xì)胞雜交實(shí)驗(yàn)、遺傳與進(jìn)化中的孟德?tīng)栯s交實(shí)驗(yàn)、染色質(zhì)概念等，模擬動(dòng)畫(huà)可以將這些在常規(guī)教學(xué)中難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程或者抽象概念展現(xiàn)得淋漓盡致，學(xué)生通過(guò)觀看模擬動(dòng)畫(huà)，可以更快理解抽象問(wèn)題，加深對(duì)知識(shí)的印象，記憶更持久。

例如：高中生物必修一，學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，書(shū)中圖像為平面圖，而蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)為空間立體結(jié)構(gòu)，由n 條肽鏈進(jìn)行三維盤(pán)曲折疊而成，部分學(xué)生難以理解其三維立體模型，而類(lèi)似這樣的抽象內(nèi)容教師的口語(yǔ)表達(dá)即使費(fèi)時(shí)費(fèi)力，可能也達(dá)不到想要的教學(xué)結(jié)果，事倍功半。利用三維動(dòng)畫(huà)演示蛋白質(zhì)如何從一個(gè)氨基酸結(jié)合為肽鏈，繼而空間折疊為三級(jí)結(jié)構(gòu)，輕而易舉地解決了這個(gè)抽象問(wèn)題，學(xué)生能夠輕松理解，并且記憶深刻。

例如：高中生物選修三，學(xué)習(xí)DNA 重組技術(shù)的基本工具，包括限制性核酸內(nèi)切酶，DNA 連接酶和“分子運(yùn)輸車(chē)”載體，對(duì)于這兩種酶及一種載體的理解，學(xué)生常常沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的概念，不理解如何切割基因，如何連接基因，只是機(jī)械背誦工具酶及其作用，導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生書(shū)背得很好，應(yīng)用于解題時(shí)卻極容易出錯(cuò)?；蛞嗍俏覀儗W(xué)習(xí)的一個(gè)抽象概念，肉眼無(wú)法看見(jiàn)，因此，這種抽象知識(shí)內(nèi)容配合模擬動(dòng)畫(huà)以及教師生動(dòng)的描述使學(xué)生比較容易理解整個(gè)基因工程的抽象過(guò)程。

模擬動(dòng)畫(huà)的發(fā)展趨勢(shì)可謂大有空間，其所起到的作用也許遠(yuǎn)超出我們現(xiàn)在所知，對(duì)于理論教學(xué)，教師應(yīng)該打破傳統(tǒng)一味的灌輸、機(jī)械的重復(fù)，而是將抽象的理論還原為形象的影像，結(jié)合模擬動(dòng)畫(huà)，將抽象問(wèn)題通俗化，使學(xué)生深入理解生物知識(shí)。同時(shí)，動(dòng)畫(huà)教育讓教學(xué)進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展時(shí)期，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，吸引學(xué)生注意力，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情和積極性。

四、模擬動(dòng)畫(huà)應(yīng)用效果比較

為深入探討模擬動(dòng)畫(huà)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)抽象問(wèn)題的影響，可以設(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，對(duì)比采用模擬動(dòng)畫(huà)輔助教學(xué)和單一傳統(tǒng)講授法教學(xué)后學(xué)生在抽象知識(shí)的掌握情況。

選擇兩個(gè)生物成績(jī)無(wú)顯著差異（p>0.05）的理科班，每班學(xué)生均為50 人，教學(xué)內(nèi)容同為植物體細(xì)胞雜交技術(shù)，兩個(gè)班分別采用模擬動(dòng)畫(huà)輔助教學(xué)和單一傳統(tǒng)講授法教學(xué)，觀察、記錄并分析兩班學(xué)生的上課狀態(tài)、聽(tīng)課效果以及對(duì)知識(shí)的理解消化程度，結(jié)果如下表。

模擬動(dòng)畫(huà)對(duì)學(xué)生理解問(wèn)題的影響

調(diào)查結(jié)果顯示，通過(guò)兩種不同的教學(xué)方法講解概念性問(wèn)題，例如植物體細(xì)胞雜交概念，什么是原生質(zhì)體等，學(xué)生理解效果差異不顯著（p>0.05），大部分學(xué)生對(duì)于概念性問(wèn)題理解的不錯(cuò)，但對(duì)于抽象知識(shí)，例如植物體細(xì)胞雜交過(guò)程，植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中的注意事項(xiàng)等，兩種不同教學(xué)方法的教學(xué)效果差異顯著（p<0.05），通過(guò)模擬動(dòng)畫(huà)輔助教學(xué)的班級(jí)，學(xué)生對(duì)于抽象過(guò)程理解的要顯著好于傳統(tǒng)講授法的班級(jí)。通過(guò)教師課堂觀察，運(yùn)用傳統(tǒng)講授法教學(xué)的班級(jí)學(xué)生積極性較差，教師提出問(wèn)題后學(xué)生不愛(ài)回答。運(yùn)用講授法和模擬動(dòng)畫(huà)教學(xué)相結(jié)合的班級(jí)，學(xué)生比較活躍，對(duì)于模擬動(dòng)畫(huà)表現(xiàn)出較為興奮和好奇的狀態(tài)，更愿意與教師進(jìn)行問(wèn)題探討。模擬動(dòng)畫(huà)有利于提高學(xué)生理解生物學(xué)抽象問(wèn)題，把枯燥、抽象的理論內(nèi)容變得形象生動(dòng)。

五、模擬動(dòng)畫(huà)應(yīng)用及注意事項(xiàng)

模擬動(dòng)畫(huà)應(yīng)用于教學(xué)中，應(yīng)注意以下問(wèn)題：

1.教學(xué)過(guò)程中不宜過(guò)度使用模擬動(dòng)畫(huà)教學(xué)，學(xué)生若過(guò)于關(guān)注動(dòng)畫(huà)，會(huì)影響理論知識(shí)學(xué)習(xí)。一堂課中教師應(yīng)適當(dāng)應(yīng)用模擬動(dòng)畫(huà)輔助教學(xué)。如果撇開(kāi)課堂教學(xué)教師的主導(dǎo)作用，一味地去追求模擬動(dòng)畫(huà)的奢華和大容量，結(jié)果分散學(xué)生的注意力甚至搞得學(xué)生在課堂上顧此失彼，反而降低課堂效率。

2.應(yīng)用模擬動(dòng)畫(huà)應(yīng)精心準(zhǔn)備好教學(xué)內(nèi)容，有目的地引導(dǎo)學(xué)生觀看模擬動(dòng)畫(huà)。例如：動(dòng)物細(xì)胞工程一課中，首先可以利用小羊多利克隆過(guò)程的模擬動(dòng)畫(huà)作為課前導(dǎo)入，既起到吸引學(xué)生注意力、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的效果，又可以直接引入動(dòng)物細(xì)胞工程相關(guān)概念。在整節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程抽象知識(shí)（如細(xì)胞貼壁，接觸抑制，單克隆抗體等）講解后，通過(guò)完整動(dòng)物細(xì)胞工程的模擬動(dòng)畫(huà)來(lái)從頭至尾回顧整節(jié)課抽象問(wèn)題，既總結(jié)課程內(nèi)容，又可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)輔助學(xué)生加深對(duì)抽象問(wèn)題的理解。

3.學(xué)生觀看動(dòng)畫(huà)期間，教師應(yīng)與學(xué)生有互動(dòng)，課堂教學(xué)并不僅僅是信息的傳遞和教授，更重要的是為了提高學(xué)生的各種技能。在觀看動(dòng)畫(huà)之前給學(xué)生留一些思考性的問(wèn)題，讓學(xué)生在動(dòng)畫(huà)中尋找答案，亦可以在觀看期間提出一些問(wèn)題，在觀看結(jié)束后，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)。既給學(xué)生一種暗示，即動(dòng)畫(huà)內(nèi)容很重要，需要你們認(rèn)真觀看，并尋找答案，集中學(xué)生注意力，也讓學(xué)生感受到挑戰(zhàn)性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)模擬動(dòng)畫(huà)提高學(xué)生對(duì)于抽象問(wèn)題的理解能力，在眾多知識(shí)中篩選重要信息，提高抽象思維能力，一舉多得，事半功倍。

模擬動(dòng)畫(huà)輔助教學(xué)應(yīng)用于生物教學(xué)實(shí)際中時(shí)獲得大部分學(xué)生的喜愛(ài)和認(rèn)可，根本原因是適應(yīng)時(shí)代需求，符合當(dāng)代學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在生物學(xué)科中，部分知識(shí)難以理解，抽象性大，因此與模擬動(dòng)畫(huà)教學(xué)相結(jié)合，更容易引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和思考，將抽象內(nèi)容形象化、具體化，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提高，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，有助于提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。如今越來(lái)越多的學(xué)科都在應(yīng)用模擬動(dòng)畫(huà)教學(xué)，在實(shí)踐中不斷完善模擬動(dòng)畫(huà)教學(xué)方法，在未來(lái)發(fā)展中，教師應(yīng)該掌握模擬動(dòng)畫(huà)的發(fā)展趨勢(shì)，將其與教學(xué)實(shí)際緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生抽象思維，讓學(xué)生真正學(xué)會(huì)生物知識(shí)乃至各個(gè)學(xué)科知識(shí)，讓模擬動(dòng)畫(huà)在教學(xué)應(yīng)用中發(fā)揮更大作用。