論文題目：導學案與虛擬實驗結合在高中生物實驗教學中的實踐研究
摘要：21世紀是生物的世紀,為進一步實現我國進入創新型國家前列這一目標,在生物領域需要研究型創新型人才。普通高中生物學課程標準（2017年版）提出生物核心素養,其中科學思維和科學探究都旨在培養創新型綜合性人才。生物是一門來源于實驗的學科,作為生物學科的“根”,基礎教育階段若輕視生物實驗教學,則這一目標的實現就如無本之木、無水之源。目前我國高中階段生物實驗教學除“唯分數論”等觀念因素外,很大一部分原因是受課時和操作條件限制,除此以外,中學階段學校的實驗設備和環境不足以支持一些拓展實驗的開展。特別是2020年以來,新冠疫情不斷反復,學校授課經常受疫情影響,轉為線上教學,生物實驗教學面臨較大壓力。隨著信息技術的發展,越來越多學者關注到虛擬仿真技術在中學生物實驗教學中的應用,其良好的交互性、沉浸性、虛擬性和實踐性等被人們所公認。導學案作為理論教學中的一種有效教學策略,在生物實驗教學中應用較少,有關導學案與虛擬實驗教學整合在高中生物實驗教學中應用的研究比較欠缺。采取怎樣的方式將導學案與虛擬實驗整合?編制導學案時應注意哪些問題?以及在疫情或者教育資源匱乏的情況下,如何利用現代技術開展實驗教學?在線上進行生物實驗教學的效果如何?本文將通過實踐,探究導學案與虛擬實驗教學整合對教學效果的影響。本研究圍繞導學案與虛擬實驗結合后在高中生物教學中會產生何種教學效果展開。在疫情影響下,進行線上和線下實驗教學,探究這種教學方式在不同場景下的教學效果,并以線上教學“檢測植物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”和線下教學“用高倍顯微鏡觀察幾種細胞”作為實例,展示在不同場景的課堂教學中導學案與虛擬實驗教學的結合情況。根據實際教學經驗,提出關于兩種教學策略結合的建議。實驗過程如下:在實驗開始之前,對所在實習學校高二年級師生進行問卷調查、交流訪談,了解實踐研究開展的背景條件及可行性。對調查的結果進行分析后,以此為依據優化預編制的教學資料,為順利展開教學做準備。本次實踐研究以高中一年級的學生為對象,對其中招考試成績（入班成績）進行分析,確保教學實踐前學生水平的一致性。實踐研究時,對照班在整個實驗教學過程中單采用虛擬實驗的方法,實驗班在先采用虛擬實驗教學的方法,后用導學案與虛擬實驗相結合的教學方法進行實驗教學。在進行評價時以多元化方式評價,包括自我評價、同伴評價以及測驗成績。線上實驗由于無法進行同伴評價,按照測驗成績占80%,自評成績占20%得出總成績;線下實驗按照自評成績和同學互評各占10%,測驗成績占80%得出總成績。此外,對線上教學和線下教學的實驗班的學生問卷調查,分析導學案與虛擬實驗結合后的學習情況和變化以及了解學生的感受。分析研究結果:從成績上看,線上實驗和線下實驗中,實驗班成績均高于對照班。自評成績（同學互評）中,實驗班和對照班學生無顯著差異,但測試成績和綜合成績之間有顯著差異。從實驗班學生問卷調查分析上看,學生的積極性、課堂參與度等方面都有所提升,對這種教學方式也比較認可。綜合研究得出結論:第一,教學取得預期良好效果。第二,學生學習效果明顯提高。第三,導學案與虛擬實驗結合更適于特定情景或者開展拓展實驗。比如疫情期間網絡教學、教育資源有限的地區以及一些目前不能夠在中學階段開展的實驗。第四,不關注、不重視生物實驗教學的現象依舊存在。
關鍵詞：導學案;虛擬實驗;高中生物;實驗教學
學科專業：教育碩士（專業學位）
摘要
ABSTRACT
1 緒論
1.1 研究背景
1.2 研究現狀進展
1.2.1 國內外實驗教學現狀
1.2.2 虛擬實驗教學發展及現狀
1.2.3 導學案發展及現狀
1.3 研究的目的和意義
1.3.1 符合新課標的要求
1.3.2 促進教師發展
1.3.3 促進校本研究——“疫情”下教學模式探索
1.3.4 探究對教學效果的影響
1.4 研究方法
1.4.1 調查法
1.4.2 文獻研究法
1.4.3 實驗研究法
1.4.4 比較分析法
1.5 研究思路
2 理論基礎和概念界定
2.1 理論基礎
2.1.1 人本主義理論
2.1.2 記憶遺忘理論
2.1.3 建構主義理論
2.1.4 混合式學習理論
2.2 概念界定
2.2.1 導學案
2.2.2 虛擬實驗
2.2.3 生物實驗
3 實驗前調查、分析及準備
3.1 實驗前調查、測驗的目的及對象選取
3.2 實驗前調查結果分析
3.2.1 學生對生物實驗的看法態度
3.2.2 學校開展生物實驗情況
3.2.3 學生對虛擬實驗和導學案的認識
3.2.4 導學案和虛擬實驗教學結合情況
3.2.5 學生期望的評價方式
3.3 實驗前測
4 導學案與虛擬實驗的結合設計與實施
4.1 實驗資料的編制及實驗軟件的選擇
4.1.1 導學案的編制
4.1.2 生物虛擬仿真軟件的選擇
4.2 導學案與虛擬實驗整合的教學流程
4.3 導學案與虛擬實驗整合課堂教學案例
4.3.1 以《檢測植物組織中的糖類、脂肪和蛋白質》為例(網課)
4.3.2 以《使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞》為例(線下課)
5 導學案與虛擬實驗結合教學結果分析
5.1 實驗后學生問卷調查結果分析
5.1.1 學生的情感態度良好
5.1.2 學生學習的積極行為增加
5.1.3 學生對教師和課堂反饋情況
5.1.4 學生對虛擬仿真實驗與導學案結合的評價反饋良好
5.2 實驗后學生成績結果分析
5.2.1 線上實驗學生成績分析
5.2.2 線下實驗學生成績分析
6 總結
6.1 結論及建議
6.2 不足與展望
參考文獻
附錄A:高中生物實驗學習情況調查問卷
附錄B:導學案和虛擬實驗以及生物實驗教學中的應用調查問卷
附錄C: 《使用高倍顯微鏡觀察細胞》導學案
附錄D: 《檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質》導學案
致謝