基于NetLogo的高中生物学仿真模型的开发与应用研究

这是一篇关于高中生物学,模型建构,计算机仿真模型教学,NetLogo的论文, 主要内容为各国生物学教学越发重视培养学生的模型与建模能力和实验技能。2013年,美国颁布《美国下一代科学教育标准》中阐述了建构模型和模型教学的概念,并说明学生科学探究能力包括“应用逻辑思维和事实证据来构建和完善科学模型”。我国《普通高中生物学课程标准(2017年版)》基本理念中提及“核心素养为宗旨”、“教学过程重实践”等,“生物学核心素养”指出学生要能“运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题,如能基于生物学事实,用模型与建模等方法来探讨生命现象及规律,并审视或论证生物学社会议题”。这一目标需要模型教学才能得以实现,并且高中生物学中有许多不易理解的生物学现象或不易开展的生物学实验,教师也可通过构建模型,让学生操作模型来学习相关知识,培养学生科学思维能力和科学探究精神。计算机仿真模型作为优秀的生物学教学资源,相比于一般的模型,有着强交互性、沉浸性等特点,可以利用计算机技术实现动态仿真,将不可观察或不方便观察的现象转变为可视化,有利于教师在课堂上创造探究情境,提升学习兴趣和教学效果。本研究以NetLogo仿真开发软件为基础,开发仿真模型,并设计相应的教学实验,从而探究计算机仿真模型应用于教学的可能性。本研究分为五部分。第一,基于大量文献分析,总结国内外模型教学和计算机模型教学的研究现状,明确研究内容、方法和意义。第二,对模型、模型建构、计算机模型和计算机模型教学的概念进行界定并明确研究的理论依据。第三,介绍NetLogo软件的起源、界面、特点等相关信息,而后介绍根据计算机仿真模型的开发流程以及高中生物学教学需求,设计并开发出的“分离定律”模型、“基因频率”模型和“竞争与捕食”模型。第四,以三个模型为基础,编写相应的教学设计并实践,课后以测试题的形式检验教学效果,发现仿真模型教学对学生的成绩有一定地提升,从而证明了计算机仿真模型应用于生物学教学的可能性。第五,对本研究的成果和不足之处归纳总结,并对后续研究提出展望。

湘潭市第一中学高中生物校本课程开发的实践研究——《指尖上的生命科学》校本课程开发

这是一篇关于校本课程开发,核心素养,科学探究实践活动,高中生物学的论文, 主要内容为新课标设定高中生物学课程目标为:“以核心素养为宗旨,培养学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。”如何在繁重的学习压力下发展学生动手实践能力、提升学生核心素养,是各高中学校亟需思考解决的问题。基于此,笔者开发了一门利用学校及周边环境资源、基于学生需求且能显著提升学生核心素养的实践型校本课程。本文从六个方面对校本课程开发过程进行说明,以期为其他教师开发同类型生物校本课程提供参考模式,带动本地区校本课程发展。第一部分是阐述校本课程开发国内外研究历程以及研究目的和意义。第二部分是梳理校本课程开发的相关概念、学习理论和常见模式,为后续研究奠定理论基础。第三部分是基于情境模式进行课程开发前期各环节:用SWOT分析法评估学校整体状况,发现目前学校硬软件水平足以支持校本课程开发;通过匿名问卷了解学生的兴趣和发展需求,利用SPSS软件完成数据分析,发现学生认知基础较好且对参与校本课程抱有积极心态和较高期望;采访多位教师,学习校本课程开发成功经验,了解到目前学校校本课程开发困难的主要原因是缺少教师培训和校本教研,并且资金支持较少、不够重视;依据新课标的要求和前期调查结果,从核心素养四个维度制定本课程目标,充分挖掘校园及周边环境资源,选择和组织专题内容,确立了“指尖上的精彩校园、指尖上的艺术、指尖上的食物、美丽的湖南富饶的家乡”四个模块;分工编制课程配套的校本教材并展示了教材体例,制定完整的课程纲要。第四部分是校本课程实施,展示具体的教学案例提供参考,采用多元化评价方式评价学生的学业,受到所有学生认可。第五部分是校本课程整体评价方案设计及评价结果,笔者在课程实施前期和中期设计评价量表,从专家和教师方获得较高的评价与反馈;末期通过学生的调查问卷结果分析课程的有效性。课程实施前后学生成绩也有显著差异,表明“指尖上的生命科学”校本课程已基本成熟。第六部分是笔者对本研究的总结和对未来校本课程发展的期望。因此,笔者认为本次依托学校各项资源、基于学生需求进行的校本课程开发是非常成功的,形成了比较完整的校本课程开发构架,为其他学校开发实践型生物校本课程提供了参考案例。期望未来扩大开发队伍,加强教师培训,充实课程内容,继续推动本地区的校本课程发展。

“传染病与防控”校本课程的开发与实践

这是一篇关于高中生物学,现实生活应用,传染病与防控的论文, 主要内容为“传染病与防控”校本课程是在《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》“现实生活应用”选修专题中确定出的模块主题,该模块的开设旨在使学生认识到传染病的预防对社会和经济发展的重要性,帮助学生初步掌握传染病防控的基本方法,为学生更好地适应社会生活和职业发展做准备,为学生的终身发展奠定基础。为了有针对性地开设出“传染病与防控”模块选修课程,本研究尝试结合中学生物学的重要概念,进行校本课程开发。研究共分为三个部分:1.首先根据文献综述中确定的课程开发模式及实施路径,利用文本分析法对近三年涉及传染病的生物学高考试题考查的主题、概念以及设置的问题进行分析与整合。基于试题分析结果,生成了“传染病与防控”课程的4个主题单元,形成了以两个大概念为统领的课程概念,下设4个重要概念、16个次位概念,以及由10个核心问题和多个重要问题组成的问题体系。初步确定的课程主题、概念和问题,为课程开发确定了框架。2.对课程标准中涉及传染病的“健康生活”“传染病与防控”“社会热点中的生物学问题”三个模块主题的开设建议进行分析,在确定出的课程框架的基础上,梳理并设计了课程目标与内容。基于生物学学科核心素养确定了课程总目标,将课程的核心问题和重要问题分解为课程的单元目标和教学目标,得到了4条单元目标和12条教学目标。以课程标准“传染病与防控”的开设建议为主要依据,设计了课程的4个实践活动;以概念为要素,选择和编排单元的核心内容。分解课程的次位概念,得到课程各章节的具体概念,在具体概念的指导下开发了单元课时的教学计划和内容,共计4章11节,需要12个课时;以校本教材作为实现课程目标的载体,参考人教版高中生物学教材的体例设计,确定了“传染病与防控”校本教材的体例,设计了10个栏目用来呈现课程内容。3.对开发出的“传染病与防控”课程的实施与评价。利用单组前、后测实验法,面向D中学高二年级的60名学生实施课程,利用试卷工具评价学生对课程知识的掌握情况,以及分析学生海报作品反映的学习结果。本研究围绕概念初步构建了“传染病与防控”校本课程,得到了课程的相关资源。研究结论有:以高考试题为切入点进行高中生物学校本课程开发首先需要明确课程标准的教学要求,再以此为依据分析高考试题。从中学生物学课程标准中提取生物学概念,从高考试题中构建课程问题体系,以主题、概念和问题指导课程目标和课程内容的开发。实践结果表明,课程促进了学生和教师的发展,为中学生物学教师利用相关课程资源展开实践提供了参考。

基于NetLogo的高中生物学仿真模型的开发与应用研究

这是一篇关于高中生物学,模型建构,计算机仿真模型教学,NetLogo的论文, 主要内容为各国生物学教学越发重视培养学生的模型与建模能力和实验技能。2013年,美国颁布《美国下一代科学教育标准》中阐述了建构模型和模型教学的概念,并说明学生科学探究能力包括“应用逻辑思维和事实证据来构建和完善科学模型”。我国《普通高中生物学课程标准(2017年版)》基本理念中提及“核心素养为宗旨”、“教学过程重实践”等,“生物学核心素养”指出学生要能“运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题,如能基于生物学事实,用模型与建模等方法来探讨生命现象及规律,并审视或论证生物学社会议题”。这一目标需要模型教学才能得以实现,并且高中生物学中有许多不易理解的生物学现象或不易开展的生物学实验,教师也可通过构建模型,让学生操作模型来学习相关知识,培养学生科学思维能力和科学探究精神。计算机仿真模型作为优秀的生物学教学资源,相比于一般的模型,有着强交互性、沉浸性等特点,可以利用计算机技术实现动态仿真,将不可观察或不方便观察的现象转变为可视化,有利于教师在课堂上创造探究情境,提升学习兴趣和教学效果。本研究以NetLogo仿真开发软件为基础,开发仿真模型,并设计相应的教学实验,从而探究计算机仿真模型应用于教学的可能性。本研究分为五部分。第一,基于大量文献分析,总结国内外模型教学和计算机模型教学的研究现状,明确研究内容、方法和意义。第二,对模型、模型建构、计算机模型和计算机模型教学的概念进行界定并明确研究的理论依据。第三,介绍NetLogo软件的起源、界面、特点等相关信息,而后介绍根据计算机仿真模型的开发流程以及高中生物学教学需求,设计并开发出的“分离定律”模型、“基因频率”模型和“竞争与捕食”模型。第四,以三个模型为基础,编写相应的教学设计并实践,课后以测试题的形式检验教学效果,发现仿真模型教学对学生的成绩有一定地提升,从而证明了计算机仿真模型应用于生物学教学的可能性。第五,对本研究的成果和不足之处归纳总结,并对后续研究提出展望。

高中生物学微视频课程资源的开发与应用研究——以人教版选修1和选修3为例

这是一篇关于高中生物学,微视频课程资源,开发方法,应用策略,实践研究的论文, 主要内容为新课改理念强调教师是课程资源的整合者、开发者,微视频课程资源以其资源丰富、视听兼备、简短精炼、重点突出等特点成为重要的教育资源。目前,高中生物教学中存在一些不足,如知识传输途径单一,课堂缺乏活力,内容局限课本;学生学习抽象知识时存在思维障碍;实验资源匮乏导致学生无法动手实验等。鉴于这些现实的问题,本研究主要解决三个方面的内容:(1)通过微视频课程资源创设情景解决学习兴趣和内容脱节问题;(2)通过微视频课程资源突破学习重难点的思维障碍;(3)通过微视频课程资源播放学生无法亲自操作的实验。本研究综合运用文献研究法、访谈法、问卷调查法、课堂观察法、实验研究法等方法,结合高中生物学科特点和高中学生的认知特点,基于前人研究的基础,对微视频课程资源在高中生物学教学中的开发和应用进行了比较系统深入的研究。首先,通过文献,对微视频课程资源的相关概念、特点、应用模式、国内外研究现状、应用策略等进行了系统梳理。然后,基于教材的研读,分析总结出教材中适合使用微视频课程资源的内容所具有的特征,筛选出选修1和选修3中可以使用微视频课程资源的内容,制成“知识图谱”。接着,笔者系统梳理了“视频编辑专家”软件对视频的编辑方法(如视频分割、截取、给英文视频编辑出字幕或添加配音等)以及Camtasia Studio软件自行录制微视频源的方法,以此方法开发出“知识图谱”中的微视频课程资源,嵌入传统教学设计。最后,将编辑开发的微视频课程资源运用于高中生物课堂实践,探索其实际价值。在新疆巴州第二中学高二年级两个班(实验班和对照班)进行为期一学期的实验,实验班进行使用了微视频课程资源的教学,对照班进行传统教学。通过实践,得出以下结论:(1)基于观察应用微视频课程资源教学的实验班学生的课堂表现,发现微视频课程资源在吸引学生注意力、激发学习兴趣、活跃课堂气氛等方面均有明显作用;(2)通过spss统计分析实验班和对照班的前后测考试成绩,差异显著,说明微视频在实际教学中提高了学生的成绩,优化了课堂教学;(3)通过实验结束后对实验班学生的问卷调查,微视频课程资源普遍受到学生的接受和喜欢,认为其可以让生物课堂更有趣,也帮助自己更好地理解重难点和实验内容,提高学习效率。因此,笔者认为微视频课程资源在高中生物教学中的具有自身的优势和价值,值得在一线教学中大胆应用和推广。笔者编辑开发的资源可充实现有的课程资源,梳理的方法可为一线教师提供一种参考。学校和教师应树立资源开发的意识,建立与教材知识对接的微视频课程资源库,以便学习和分享,提升教学效果。

湘潭市第一中学高中生物校本课程开发的实践研究——《指尖上的生命科学》校本课程开发

这是一篇关于校本课程开发,核心素养,科学探究实践活动,高中生物学的论文, 主要内容为新课标设定高中生物学课程目标为:“以核心素养为宗旨,培养学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。”如何在繁重的学习压力下发展学生动手实践能力、提升学生核心素养,是各高中学校亟需思考解决的问题。基于此,笔者开发了一门利用学校及周边环境资源、基于学生需求且能显著提升学生核心素养的实践型校本课程。本文从六个方面对校本课程开发过程进行说明,以期为其他教师开发同类型生物校本课程提供参考模式,带动本地区校本课程发展。第一部分是阐述校本课程开发国内外研究历程以及研究目的和意义。第二部分是梳理校本课程开发的相关概念、学习理论和常见模式,为后续研究奠定理论基础。第三部分是基于情境模式进行课程开发前期各环节:用SWOT分析法评估学校整体状况,发现目前学校硬软件水平足以支持校本课程开发;通过匿名问卷了解学生的兴趣和发展需求,利用SPSS软件完成数据分析,发现学生认知基础较好且对参与校本课程抱有积极心态和较高期望;采访多位教师,学习校本课程开发成功经验,了解到目前学校校本课程开发困难的主要原因是缺少教师培训和校本教研,并且资金支持较少、不够重视;依据新课标的要求和前期调查结果,从核心素养四个维度制定本课程目标,充分挖掘校园及周边环境资源,选择和组织专题内容,确立了“指尖上的精彩校园、指尖上的艺术、指尖上的食物、美丽的湖南富饶的家乡”四个模块;分工编制课程配套的校本教材并展示了教材体例,制定完整的课程纲要。第四部分是校本课程实施,展示具体的教学案例提供参考,采用多元化评价方式评价学生的学业,受到所有学生认可。第五部分是校本课程整体评价方案设计及评价结果,笔者在课程实施前期和中期设计评价量表,从专家和教师方获得较高的评价与反馈;末期通过学生的调查问卷结果分析课程的有效性。课程实施前后学生成绩也有显著差异,表明“指尖上的生命科学”校本课程已基本成熟。第六部分是笔者对本研究的总结和对未来校本课程发展的期望。因此,笔者认为本次依托学校各项资源、基于学生需求进行的校本课程开发是非常成功的,形成了比较完整的校本课程开发构架,为其他学校开发实践型生物校本课程提供了参考案例。期望未来扩大开发队伍,加强教师培训,充实课程内容,继续推动本地区的校本课程发展。

基于答题卡和大数据平台的高中生物学精准教学研究——以四川省C中学为例

这是一篇关于答题卡,大数据平台,精准教学,高中生物学的论文, 主要内容为近年来,大数据技术发展迅猛,大数据平台逐步建立,将大数据技术与教育融合从而实现精准教学已成为教育改革的新趋势。基于大数据的精准教学可为学习者提供个性化与精准化的服务,帮助学习者及时掌握自身情况,使学习更加明确、高效。大数据技术还可充分挖掘教学数据以支持教师科学决策,提高课堂效率,丰富课堂组织形式,提升课后辅导效果,帮助实现精准教学。本研究对当前国内外基于大数据的精准教学研究进行梳理,主要发现以下现象:就国外而言,精准教学理念由Ogden Lindsley(奥格登·林斯利)提出后得到了逐步发展,在理论研究方面主要是延续和补充Lindsley的研究,在实践研究方面,研究者们进行了一些教学实践验证了精准教学的有效性,但较少在高中开展精准教学的实践研究。就国内而言,有多位研究者开展了基于大数据的精准教学的理论研究和实践研究,丰富了精准教学理论,证明了基于大数据的精准教学可以提高教学效率。但目前国内构建的基于大数据的精准教学模式往往较复杂,可能违背教学实际,且往往需要借助学生平板等终端设备采集数据,而在学校使用学生平板的利弊有待研究。基于以上分析,本研究以四川省D中学为例,通过问卷调查和访谈的方式,对基于大数据的高中生物学精准教学现状进行了调查;通过分析现状,结合最新的文献分析,设计实用性更强的基于答题卡和大数据平台的高中生物学精准教学模式,并据此构建教学案例;在四川省C中学高一年级开展教学实验,以人教版高中生物学必修1《分子与细胞》所有章节为教学内容,对照班采用非大数据精准教学的传统教学模式,实验班采用基于答题卡和大数据平台的高中生物学精准教学模式。从学生学习生物学的兴趣、课堂交流行为、课堂自主探究行为以及学生成绩等方面比较两种教学模式的效果。现将本研究的结果及结论总结如下:1、四川省D中学的教师对基于大数据的高中生物学精准教学模式总体持肯定态度,但实际运用情况亟待改善。教师们使用该教学模式的频率较低,且往往局限于试卷讲评课中使用。师生使用大数据精准教学平台的频次较低,且使用功能较局限,大部分教师只利用平台处理作业,部分学生只使用平台的“成绩查询”和“错题本”功能。该校师生认为使用学生平板收集数据有快速、简便以及环保等优势,但长期使用平板具有影响书写能力、导致视觉疲劳和维修成本高等不足。2、构建了基于答题卡和大数据平台的高中生物学精准教学模式,与以往基于大数据的精准教学模式相比,该模式主要有以下优势:(1)保留大数据精准教学的核心环节,摒弃了以往精准教学模式中课前设计个性化预习任务、课前划分学习小组以及课中进行即时检测等脱离教学实际的环节,以期减轻教师负担,提高教师的使用热情。(2)用答题卡和扫描仪取代学生平板,符合政策要求,保护学生的视力和书写能力,降低学校管理难度,减轻学生家庭的经济负担,促进教育公平。(3)新的教学模式对学校硬件条件要求低,更易推广。3、基于答题卡和大数据平台的高中生物学精准教学实践结果表明,新教学模式能帮助学生提高成绩,激发学生学习生物学的兴趣,并能促进课堂交流,促进学生课堂自主探究等。

湘潭市第一中学高中生物校本课程开发的实践研究——《指尖上的生命科学》校本课程开发

这是一篇关于校本课程开发,核心素养,科学探究实践活动,高中生物学的论文, 主要内容为新课标设定高中生物学课程目标为:“以核心素养为宗旨,培养学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。”如何在繁重的学习压力下发展学生动手实践能力、提升学生核心素养,是各高中学校亟需思考解决的问题。基于此,笔者开发了一门利用学校及周边环境资源、基于学生需求且能显著提升学生核心素养的实践型校本课程。本文从六个方面对校本课程开发过程进行说明,以期为其他教师开发同类型生物校本课程提供参考模式,带动本地区校本课程发展。第一部分是阐述校本课程开发国内外研究历程以及研究目的和意义。第二部分是梳理校本课程开发的相关概念、学习理论和常见模式,为后续研究奠定理论基础。第三部分是基于情境模式进行课程开发前期各环节:用SWOT分析法评估学校整体状况,发现目前学校硬软件水平足以支持校本课程开发;通过匿名问卷了解学生的兴趣和发展需求,利用SPSS软件完成数据分析,发现学生认知基础较好且对参与校本课程抱有积极心态和较高期望;采访多位教师,学习校本课程开发成功经验,了解到目前学校校本课程开发困难的主要原因是缺少教师培训和校本教研,并且资金支持较少、不够重视;依据新课标的要求和前期调查结果,从核心素养四个维度制定本课程目标,充分挖掘校园及周边环境资源,选择和组织专题内容,确立了“指尖上的精彩校园、指尖上的艺术、指尖上的食物、美丽的湖南富饶的家乡”四个模块;分工编制课程配套的校本教材并展示了教材体例,制定完整的课程纲要。第四部分是校本课程实施,展示具体的教学案例提供参考,采用多元化评价方式评价学生的学业,受到所有学生认可。第五部分是校本课程整体评价方案设计及评价结果,笔者在课程实施前期和中期设计评价量表,从专家和教师方获得较高的评价与反馈;末期通过学生的调查问卷结果分析课程的有效性。课程实施前后学生成绩也有显著差异,表明“指尖上的生命科学”校本课程已基本成熟。第六部分是笔者对本研究的总结和对未来校本课程发展的期望。因此,笔者认为本次依托学校各项资源、基于学生需求进行的校本课程开发是非常成功的,形成了比较完整的校本课程开发构架,为其他学校开发实践型生物校本课程提供了参考案例。期望未来扩大开发队伍,加强教师培训,充实课程内容,继续推动本地区的校本课程发展。

基于ADDIE模型的高中生物学微课设计与实践研究

这是一篇关于微课设计,ADDIE模型,高中生物学,教育数字化,核心素养的论文, 主要内容为微课是经具体教学分析,针对某一特定知识点开展的具备完整教学环节的短时教学视频课程。微课作为推动教育数字化的重要资源之一,具有生动直观、短小精悍、获取便捷等特点,能够让学生随时随地获得聚焦式学习体验。经文献及调查分析表明,我国现有微课资源无法满足教育数字化的需要,高中教师微课制作技术及经验欠佳,微课设计开发的系统性通用框架及评价方式仍然有待深入研究。ADDIE模型作为教学系统设计模型,包括分析(Analysis)、设计(Design)、开发(Development)、实施(Implementation)、评价(Evaluation)五个环节。本研究以ADDIE模型作为主要理论依据,以建构主义理论、认知负荷理论、多媒体学习理论为理论指导,结合学生学情、生物学科特点,构建基于ADDIE模型的高中生物学微课设计的总体模式,归纳总结微课设计与开发所要遵循的原则,设计制作高中生物学五个微课案例,分别是:“细胞生活的环境”、“免疫系统的功能”、“特异性免疫”、“过敏反应”、“演替的类型”。开展ADDIE总体模式设计的微课融入高中生物学课堂的教学实践研究,结果表明,ADDIE总体模式设计的高中生物学微课能够有效优化课堂教学效能,主要体现在:该微课能够激发学生学习兴趣,提升学生学习主动性,聚焦生物学概念,攻克教学重难点,提升学生的归纳概括能力,锻炼学生科学思维,促进学生学科核心素养的发展。同时,学生及教师对采用ADDIE总体模式设计的高中生物学微课的接受度较高。基于ADDIE模型的高中生物学微课设计总体模式从理论层面、技术层面、实践层面均具备可实施性。利用ADDIE模式指导设计和制作的微课案例融入教学过程起到了增效作用。

聚焦深度学习的高中生物学单元教学设计实践研究

这是一篇关于高中生物学,深度学习,单元教学设计,ADDIE模型的论文, 主要内容为随着全球化进程的不断加剧,经济、社会的发展趋向复杂与多样化,新时代的学生面临着更为多元和变化迅速的学习与生活环境。近年来,新一轮基础教育改革以课程改革为核心,对教学提出了新的要求。课堂教学的目的不再仅是传授知识,而是发展学生核心素养,使学生可持续发展。为了达到新的育人目标,学生的学习就不能仅停留在浅层,而要聚焦其深度学习能力的培养。单元教学设计具有教与学、认知与情感等方面的整体关联性、动态发展性和创造性等特点,是实现深度学习的良好途径。本研究将采用生物学单元教学设计的形式来探索如何发展学生深度学习能力。本文应用文献研究法夯实深度学习和高中生物学单元教学设计理论基础。再通过问卷、访谈法等进行前期调查,收集被试学生“生物学深度学习”水平的相关数据,了解教师对深度学习和单元教学设计的态度及实施情况。根据调查结果,在对深度学习及单元教学设计已有的相关研究成果梳理的基础上,提出指向深度学习的单元教学设计的五个原则,并结合“ADDIE”模型及深度学习三个领域、六个维度进行单元教学设计流程的开发。最终得到聚焦深度学习的单元教学设计开发流程:前期分析、单元设计、主体开发、教学实施和反思修改。据此开发高中生物学单元教学设计案例,开展教学实践研究并进行实践效果的评估。最后进行结果分析,得到研究结论。通过对比实践前后学生深度学习水平的变化,可知本研究构建的聚焦深度学习的单元教学设计原则、流程为教学实践提供了理论指导,在此基础上进行的教育实践,最终在一定程度上发展了学生的深度学习能力和学科核心素养,帮助深度学习理论落地。但在一线教学中指向深度学习的高中生物学单元教学设计尚处于探索阶段,希望本研究为发展深度学习能力的单元教学设计开发提供理论思路与案例经验。