初中生物学教学三维工具软件应用

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摘要：生物教学软件在实际教学应用中不多，本文介绍几款三维工具软件，如易加学科工具、人体解剖学图谱APP等，结合三维工具软件与自身实际教学的经验，给大家提供参考，以丰富生物学教学手段，并以此希望提高学生对生物课的兴趣和参与度。

关键词：三维工具软件；易加学科工具；人体解剖学图谱APP

一、易加学科工具中三维工具的应用

易加学科工具是江苏省苏州工业园区教育局重点采购的满足教师常态备课与教学的工具和资源。目前已经完成了全面部署，园区教师在教育门户网站点击“易加学科工具”，用自己的易加账号登录即可应用“易加学科工具”。相比于传统的PPT软件，“易加学科工具”的优势在于有大量的同步实验资源和三维工具资源，通过三维模型的建构等手段，把肉眼看不到的细胞、组织、器官、系统等结构清晰地展示出来，对平时的重难点内容有了显著的突破，大大增加了学生的兴趣，提高了学生对知识点的理解能力。[1-2]打开“易加学科工具”，界面如图1所示，在导航栏中，有很多工具供备课使用，在这其中，可迅速找到三维工具一栏。点击之后，会出现选择界面(图2)，这里面包含了中学生物课堂中的大部分内容，经典的生物结构应有尽有，可根据自己上课所需要的内容，筛选出相应的目标工具。以苏科版生物学七年级下册第8章“生物体有相同的基本结构”第1节“生物体的基本结构”为例，在本节课中，重点就是需要观察植物细胞和动物细胞的结构，并通过比较得出植物细胞和动物细胞的异同点，往常我们通常展示两幅图，通过观察，引导学生找出相同点和不同点，从而得出细胞的基本结构。但是应用易加平台三维工具，植物细胞和动物细胞会显得更加真实、形象，同时也会激发学生兴趣，以此培养学生的生物科学素养。通过三维模型，我们可以发现，无论是植物细胞(图3)和动物细胞(图4)，细胞的基本结构都包括细胞膜、细胞质和细胞核。除此之外，我们还能发现它们之间的不同点：植物细胞还有与光合作用有关的叶绿体；在细胞质中有一个水泡似的结构，叫做液泡，液泡内充满细胞液；在植物细胞的细胞膜外面还具有坚韧的细胞壁，起保护和支持细胞的作用。细胞的各种结构具有各自不同的功能，它们协调配合，共同完成细胞的各项生命活动。三维工具还支持从不同角度对细胞进行观察，通过拖动、旋转、缩放屏幕，就可以实现。图5是将植物细胞的细胞核放大，穿过核膜进入细胞核内部，看到了核仁结构。本节课中还有一个重要知识点：病毒。目前生物学对病毒的定义是：病毒也属于生物，但是不具备细胞结构，因此这是一种不具备细胞结构的特殊生物。通过前面对植物细胞和动物细胞的观察，学生归纳出细胞的基本结构：细胞膜、细胞质、细胞核。通过对病毒的观察，以及和动植物细胞的比较，比较容易能够得出病毒没有细胞结构的结论。在易加学科工具中，也有病毒的三维结构模型，并且种类丰富，各种常见的病毒都有(图7)。综上所述，通过对比植物细胞、动物细胞、病毒的三维结构模型，学生了解它们之间的异同点，从而得出结论：除了病毒等生物以外，生物体都是由细胞构成的，细胞是生物体结构和功能的基本单位。

二、人体解剖学图谱APP中三维工具的应用

此APP是苹果平台上的应用，安卓平台也有类似的APP，用法大致相同，本文以前者为主。下载软件之后，打开则能看到导航栏，内含人体的八大系统，找到自己所需的内容，点开即可。这里以苏科版生物学八年级上册第15章“人体内平衡的维持”第1节“人体内物质的运输”为例，通过这节课，简要介绍该软件的用法。本节课讲的是物质在人体内运输，运输的管道是血管，血管内流动着血液，而血液运输的动力靠的就是心脏，因此心脏是本节课的重点内容，对心脏的观察也显得尤为重要。以往在学习这部分内容时，教师往往采用一幅心脏结构示意图，或者是结合心脏模型进行教学，但采用此软件进行教学，则方式就变得多样化了，也更有助于学生的理解。在观察心脏在人体的位置时，打开APP，找到循环系统，并点开AR，此时界面会出现虚拟人的影像，并在其中找到心脏，如图8所示。为了让班级所有学生都能一目了然，可将手机与教室电子屏相连，此处可用的软件较多，比如希沃教师助手等，都能够做到同屏，此时教师就可以随意转动虚拟人，让学生明确心脏的大小、位置、形态，辨认心脏的上下左右等。这种方式比传统的图文教学显得更加立体直观，通过转动，可从不同的角度进行观察，让学生从传统的观察图片转变到对立体图像的探索，从教学效果上来看是有显著提升的，下图为连接到电子屏之后的效果图展示(图9)。在本章后面还有一大难点，就是辨认与心脏四个腔相连的血管，以往在学习这部分的过程中，往往会有很多的困难，部分学校开展猪心解剖实验，但实验难度大，市场上购买的猪心结构不完整，血管往往有缺失，实验效果大打折扣，因此大部分学校不开展实验，导致学生无法做到真正理解。但是通过AR技术，也许可以给大家打开思路：首先用该软件打开心脏三维模型，并且放大。第二步，尝试拿着手机进行走动，会发现我们可以进入心脏内部，看到里面的结构。接下来的事情就变得比较简单了，进去之后，可观察到心脏的四个腔、心壁肌肉的厚薄程度均一目了然，通过转动不同角度，可找到与心脏四腔相连通的血管：左心室连接主动脉，左心房连接肺静脉，右心室连接肺动脉，右心房连接上下腔静脉。同时，心房与心室之间的房室瓣、心室与动脉之间的动脉瓣都可以找到(图10，图11)。通过这样的心脏三维模型，把原来书本上枯燥的知识点。转变为探索式的游戏，寓教于乐，学生在探索过程中，既获得了知识，也提升了对生物课的兴趣程度和参与度。在整节课中，还是建议去市面上订购完整的猪心，通过解剖实验，让学生了解真正的心脏是什么样子，真正的心腔和血管之间又是如何连接的，心脏三维模型毕竟只是虚拟，作为辅助教学手段确实大大增加了课堂的灵动性，但生物课的真实感也是必不可少的一部分，建议两者相互结合，则能取得更好的效果。在三维模型实际操作过程中，可能会出现一些问题。比如卡顿、屏幕抖动等。引起卡顿的原因主要有两个：一是网络本身不流畅，二是同屏软件本身的质量。老师上课之前，需要在上课的班级反复试用，找到最合适的网络连接以及同屏软件，若没有网络，可通过手机发射热点来解决；屏幕抖动的原因主要是老师操作问题，建议上课之前，熟练掌握该软件的操作方法，避免在课堂上出现误点等情况，从而浪费教学时间。

参考文献：

[1]康顺.VisibleBody在线教程在生物学教学中的应用[J].生物学教学，2019(3):27-28.

[2]胡凌云，王亚青.基于E+互动平台下的学科融合模式探索[J].地理教学，2018(2):23-26.

作者：张亮 单位：西安交通大学苏州附属初级中学