生物技術(shù)的核心大全11篇

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篇（1）

數(shù)字聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(digital polymerase chain reaction, dPCR)技術(shù)能對核酸分子進(jìn)行絕對定量，無需標(biāo)準(zhǔn)曲線和參照樣本[1]。目前，dPCR可通過微滴、微流控芯片和微滴芯片3種方式形成反應(yīng)單元[2-3]。生物芯片分析技術(shù)是利用微加工的方式，對一定數(shù)量的核酸片段或蛋白質(zhì)實(shí)施處理，并將其放置于固定的芯片中進(jìn)行檢測的一種安全有效的檢測技術(shù)，近年來發(fā)展迅速，被廣泛應(yīng)用于臨床檢驗(yàn)領(lǐng)域[4]。生物芯片分析儀是應(yīng)用了生物芯片技術(shù)的設(shè)備，其通過生物芯片技術(shù)采集微滴熒光信號，對載有處理后核酸樣本的生物芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，是目前dPCR研究的熱點(diǎn)方向。該設(shè)備主要通過接收從主機(jī)傳輸過來的熒光電信號數(shù)據(jù)，提取其濾波和波形特征，計(jì)算反應(yīng)單元中陰性和陽性微滴的比例，從而利用泊松分布原理計(jì)算出樣本的目標(biāo)基因濃度。相較于其他傳統(tǒng)檢測技術(shù)，生物芯片分析儀的優(yōu)勢在于操作簡便、性能穩(wěn)定。目前，市場上已有數(shù)款基于dPCR技術(shù)的生物芯片分析儀獲準(zhǔn)注冊上市，如新羿、卡尤迪、永諾等。本研究結(jié)合生物芯片分析儀的特性，對基于dPCR技術(shù)的生物芯片分析儀注冊時(shí)應(yīng)關(guān)注的技術(shù)審評要點(diǎn)進(jìn)行闡述，以期指導(dǎo)注冊人對該類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)、注冊申報(bào)等。1 產(chǎn)品概述申報(bào)產(chǎn)品的管理類別為Ⅱ類。根據(jù)《醫(yī)療器械分類目錄》(以下簡稱《目錄》),其分類編碼為22-10-08。產(chǎn)品名稱可參考《目錄》中的品名舉例，命名為生物芯片分析儀[5]。

1.1 結(jié)構(gòu)組成

生物芯片分析儀通常由主機(jī)模塊、分析系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件等模塊組成，其中分析系統(tǒng)包括光學(xué)模塊、機(jī)械運(yùn)動模塊、樣品裝載模塊、電源模塊、框架及外殼模塊、軟件等；申請人可采用圖文結(jié)合的形式詳述申報(bào)產(chǎn)品的具體特征，如主要功能及各模塊功能等，并根據(jù)各模塊及其功能進(jìn)行劃分，詳細(xì)描述各模塊的主要部件；同時(shí)，申請人應(yīng)提供一份清單，其上含各關(guān)鍵元器件的名稱及注冊人名稱等[5]。

1.2 工作原理

生物芯片分析儀的工作原理是在生物芯片中進(jìn)行反應(yīng)，主要分為進(jìn)樣和檢測兩個(gè)步驟。(1)進(jìn)樣：通過動態(tài)控制氣壓的方式，將微液滴樣品驅(qū)動進(jìn)入微液滴檢測芯片，然后在微管道中形成液滴隊(duì)列向前運(yùn)動，并將不同波長的激光聚焦到微管道中，當(dāng)微液滴隊(duì)列經(jīng)過激光聚焦區(qū)域時(shí)，每個(gè)液滴依次被激發(fā)產(chǎn)生熒光。(2)檢測：通過顯微物鏡收集熒光，再通過光電倍增管，熒光信號被轉(zhuǎn)化為電壓信號；上位機(jī)通過信號采集電路，收集電壓信號，從而計(jì)算出每一個(gè)液滴內(nèi)的熒光信號。申請人應(yīng)在申報(bào)資料中將產(chǎn)品特點(diǎn)、反應(yīng)步驟及工作原理列明，詳細(xì)描述產(chǎn)品的進(jìn)樣器及光電檢測模塊，并采用圖文結(jié)合的方式描述其反應(yīng)類型[6]。

1.3 注冊單元和型號規(guī)格

原則上將等同的技術(shù)原理、結(jié)構(gòu)組成、性能指標(biāo)和適用范圍應(yīng)劃分為同一注冊單元[6];對于單一功能模塊數(shù)量不同導(dǎo)致樣本處理量不同的產(chǎn)品可以作為同一注冊單元[6];對于劃分在同一注冊單元下卻不同的型號規(guī)格，可以采用表格和圖示進(jìn)行說明，以區(qū)別各自的結(jié)構(gòu)組成、性能指標(biāo)等。

1.4 適用范圍

應(yīng)明確生物芯片分析儀的預(yù)期用途，如描述該產(chǎn)品與樣本制備儀配套使用，通過采集微滴熒光信號，對載有處理后核酸樣本的生物芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析；同時(shí)應(yīng)明確其適用人群為具備PCR實(shí)驗(yàn)技術(shù)的檢驗(yàn)人員；此外，應(yīng)寫明其配套的試劑。2 相關(guān)研究資料2.1 性能研究

基于產(chǎn)品技術(shù)特征、臨床要求的產(chǎn)品質(zhì)量控制指標(biāo)、功能性指標(biāo)和安全性指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)研究[7]。(1)產(chǎn)品的質(zhì)量控制指標(biāo)：應(yīng)區(qū)分不同的被測物類型以及儀器的不同功能進(jìn)行研究；研究項(xiàng)目一般包括準(zhǔn)確度、重復(fù)性、線性范圍、穩(wěn)定性、攜帶污染等[8];可選取具有代表性的臨床項(xiàng)目，針對產(chǎn)品的質(zhì)量控制指標(biāo)進(jìn)行重復(fù)多次的確認(rèn)與驗(yàn)證研究；如準(zhǔn)確度研究，應(yīng)納入具有國家標(biāo)準(zhǔn)品的臨床項(xiàng)目進(jìn)行評價(jià)；同時(shí)，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)，參照YY/T 1173-2010《聚合酶鏈反應(yīng)分析儀》、YY/T 1154-2009《激光共聚掃描儀》等標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置熒光檢測限、不同通道的熒光干擾、分辨力等指標(biāo)；如涉及到攜帶污染等，可參考其他產(chǎn)品，如YY/T 0588-2017《流式細(xì)胞儀》中攜帶污染率的試驗(yàn)方法。(2)產(chǎn)品的功能性指標(biāo)：應(yīng)包括各模塊的性能或主要元器件的功能性指標(biāo)，應(yīng)分為機(jī)械模塊、氣路模塊、光電信號采集器模塊等不同模塊進(jìn)行評價(jià)。(3)產(chǎn)品的安全性指標(biāo)：該類產(chǎn)品屬于臨床檢驗(yàn)分析儀器類設(shè)備，電氣安全性能應(yīng)滿足GB 4793.1-2007《測量、控制和實(shí)驗(yàn)室用電氣設(shè)備的安全要求 第1部分：通用要求》、GB 4793.9-2013《測量、控制和實(shí)驗(yàn)室用電氣設(shè)備的安全要求 第9部分：實(shí)驗(yàn)室用分析和其他目的自動和半自動設(shè)備的特殊要求》、YY 0648-2008《測量、控制和實(shí)驗(yàn)室用電氣設(shè)備的安全要求 第2-101部分：體外診斷(IVD)醫(yī)用設(shè)備的專用要求》[7]及其他適用標(biāo)準(zhǔn)(如GB 7247.1-2012《激光產(chǎn)品的安全 第1部分：設(shè)備分類、要求》);電磁兼容性能應(yīng)滿足GB/T 18268.1-2010《測量、控制和實(shí)驗(yàn)室用的電設(shè)備 電磁兼容性要求 第1部分：通用要求》和GB/T 18268.26-2010《測量、控制和實(shí)驗(yàn)室用的電設(shè)備 電磁兼容性要求 第26部分：特殊要求體外診斷(IVD)醫(yī)療設(shè)備》等[7]。

2.2 軟件與網(wǎng)絡(luò)安全

該產(chǎn)品含嵌入式軟件，應(yīng)單獨(dú)提供一份符合YY/T 0664-2008《醫(yī)療器械軟件生存周期過程》及《醫(yī)療器械軟件注冊技術(shù)審評指導(dǎo)原則》要求的隨機(jī)軟件描述文檔[9]。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評估，該產(chǎn)品的安全等級一般建議不低于B級。對于核心算法部分，應(yīng)重點(diǎn)對采集到的熒光電信號數(shù)據(jù)的處理方法進(jìn)行描述。由于該產(chǎn)品一般需要連接到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行熒光電信號的讀取和數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)傳輸涉及網(wǎng)絡(luò)安全[7],因此應(yīng)提交一份網(wǎng)絡(luò)安全文檔。

2.3 環(huán)境試驗(yàn)

該產(chǎn)品應(yīng)滿足GB/T 14710-2009《醫(yī)用電器環(huán)境要求及試驗(yàn)方法》中的相關(guān)要求。

2.4 產(chǎn)品有效期和包裝

應(yīng)明確產(chǎn)品的使用期限或失效期，并提供依據(jù)以及驗(yàn)證方法；可結(jié)合環(huán)境試驗(yàn)進(jìn)行貨架有效期、模擬運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)、包裝完整性研究試驗(yàn)。3 相關(guān)臨床評價(jià)3.1 列入《免于進(jìn)行臨床試驗(yàn)的醫(yī)療器械目錄》產(chǎn)品

生物芯片分析儀已被列入國家藥品監(jiān)督管理局公布的《免于進(jìn)行臨床試驗(yàn)的醫(yī)療器械目錄》。根據(jù)《醫(yī)療器械臨床評價(jià)技術(shù)指導(dǎo)原則》,申請人需通過以下途徑進(jìn)行臨床評價(jià)：(1)提交申報(bào)產(chǎn)品與免于進(jìn)行臨床試驗(yàn)?zāi)夸浰鰞?nèi)容的對比說明；(2)提交申報(bào)產(chǎn)品和國內(nèi)已批準(zhǔn)注冊的同類產(chǎn)品的對比說明[8],應(yīng)逐項(xiàng)針對其基本原理、結(jié)構(gòu)構(gòu)成、性能要求、適用范圍、使用方法等進(jìn)行比對，提交的上述資料可證明申報(bào)商品和“免臨床目錄”中記載的產(chǎn)品具有等同性[8],同時(shí)，應(yīng)提供比對產(chǎn)品的性能指標(biāo)的合法來源證明，如對比產(chǎn)品的說明書、產(chǎn)品技術(shù)要求等[10],如無法證明其等同性或差異性不影響其產(chǎn)品上市的安全有效性，則需選擇其他臨床評價(jià)渠道。

3.2 選擇同品種進(jìn)行比對

在與同品種醫(yī)療器械的臨床比較中，應(yīng)證明該申報(bào)產(chǎn)品的性能不低于對比產(chǎn)品；應(yīng)將重點(diǎn)放在工作原理、性能指標(biāo)、結(jié)構(gòu)構(gòu)成、軟件核心功能、適用范圍、使用說明上進(jìn)行分析，如結(jié)構(gòu)構(gòu)成需要比較各組件的一致性，同時(shí)還需比較各關(guān)鍵元器件的參數(shù)是否一致，另外還需逐一比較產(chǎn)品的重復(fù)性、準(zhǔn)確度等性能指標(biāo)。對于軟件的核心功能，則需分析其在臨床功能上的等同性。針對企業(yè)提供的對比產(chǎn)品的未公開資料，如臨床試驗(yàn)資料、數(shù)據(jù)庫研究資料等，應(yīng)得到授權(quán)[7]。

3.3 臨床試驗(yàn)

如該產(chǎn)品無法通過以上2種途徑進(jìn)行臨床評價(jià)，則應(yīng)進(jìn)行臨床試驗(yàn)。申請人應(yīng)選取具有醫(yī)療器械臨床試驗(yàn)資質(zhì)的臨床機(jī)構(gòu)取得其倫理批件，提交符合要求的臨床方案以及臨床報(bào)告。臨床試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)能證明申報(bào)產(chǎn)品不劣于已獲準(zhǔn)注冊器械，且臨床患者的受益大于風(fēng)險(xiǎn)[7]。4 說明書應(yīng)提交一份滿足相關(guān)法規(guī)要求的產(chǎn)品說明書，并結(jié)合產(chǎn)品的特征針對以下問題進(jìn)行闡述：(1)不同的檢測通道，應(yīng)對能檢測的熒光通道進(jìn)行詳細(xì)說明，如FAM/HEX/VIC/CY5等；(2)適用的芯片類型，如配套使用的生物芯片試劑；(3)檢測過程的設(shè)置，如根據(jù)試驗(yàn)需求選擇不同的檢測類型、檢測結(jié)果的分析與判讀等。5 小結(jié)生物芯片分析儀屬于數(shù)字PCR系統(tǒng)的重要組成部分，在分子診斷的進(jìn)展上有著重要的地位。本研究結(jié)合注冊法規(guī)以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件的要求，從技術(shù)審評的視角進(jìn)行審視，力求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)和注冊申報(bào)方面為注冊人提供指導(dǎo)意見。

參考文獻(xiàn)

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篇（2）

隨著信息技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的滲透，高中生物教學(xué)正由傳統(tǒng)的繁雜枯燥的學(xué)科逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)平臺、生動有趣的學(xué)科。信息技術(shù)有其特有的生動直觀、形象的特點(diǎn)，在輔助高中生物教學(xué)過程中具有很大的優(yōu)勢。

一、信息技術(shù)在高中生物教學(xué)中的實(shí)際運(yùn)用

1.在教學(xué)中運(yùn)用軟件教學(xué)

計(jì)算機(jī)軟件教學(xué)具有生動形象、互動性強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)，自己設(shè)計(jì)開發(fā)的教學(xué)軟件能夠充分表達(dá)教師的教學(xué)思路和方法，使學(xué)生更容易接受，并能形成自己的風(fēng)格和特色。像PowerPoint，Authorware，F(xiàn)rontpage等軟件，都具有很好的教學(xué)效果。教師應(yīng)該多運(yùn)用這些軟件制作大量多媒體教學(xué)課件，并在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)資源共享和交流。

2.交流—反饋—改進(jìn)

在信息技術(shù)與高中生物進(jìn)行有機(jī)融合的過程中，并不是一蹴而就的，需要進(jìn)行大量的摸索和實(shí)踐。在日常的多媒體教學(xué)過程中，教師應(yīng)加強(qiáng)師生交流，并取得學(xué)生的及時(shí)反饋，對多媒體教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)。

二、信息技術(shù)與高中生物進(jìn)行有機(jī)融合的條件

信息技術(shù)與高中生物進(jìn)行有機(jī)融合的過程中，需要有一定的條件。

1.必須遵循實(shí)用的原則

運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行高中生物的教學(xué)，就是為了達(dá)到更好的教學(xué)效果。在對二者進(jìn)行有機(jī)融合的過程中，不能為技術(shù)而技術(shù)，只用一些花哨的圖片和動畫來取悅學(xué)生，而缺少實(shí)際的內(nèi)容。

2.必須發(fā)揮信息技術(shù)的高效性

信息技術(shù)可以以其獨(dú)有的特點(diǎn)將大量的教學(xué)信息同時(shí)傳送給學(xué)生，并且能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使教學(xué)效果高效率實(shí)現(xiàn)。

3.必須能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

信息技術(shù)在高中生物教學(xué)中的運(yùn)用，能夠培養(yǎng)學(xué)生的探索性和創(chuàng)造性思維，提高學(xué)生自我學(xué)習(xí)的能力和水平。

三、如何進(jìn)行信息技術(shù)與高中生物的有機(jī)融合

1.針對記憶型的知識點(diǎn)

記憶型的知識點(diǎn)一般都是最為基礎(chǔ)的，學(xué)生一般對這部分知識的學(xué)習(xí)興趣不高，也有學(xué)生只會死記硬背，導(dǎo)致事倍功半。將信息技術(shù)與這部分知識進(jìn)行融合，利用計(jì)算機(jī)給學(xué)生一定的視聽語言上的刺激，利用一些影像資料、圖片解說、音頻動畫等，從而使學(xué)生在心理上對它產(chǎn)生濃厚的興趣，提高學(xué)習(xí)和記憶的積極性。同時(shí)，在多媒體課件中配套相應(yīng)的課后練習(xí)題，當(dāng)場進(jìn)行知識的強(qiáng)化訓(xùn)練，從而達(dá)到鞏固記憶的目的。

2.針對理解型的知識點(diǎn)

理解型的知識點(diǎn)需要學(xué)生進(jìn)行積極思考，教師可以提供相關(guān)的多媒體教材來啟發(fā)學(xué)生的思維，通過分析和比較來掌握新的知識點(diǎn)。同時(shí)，配以相應(yīng)的練習(xí)題鞏固知識。

3.針對應(yīng)用型的知識點(diǎn)

應(yīng)用型的知識點(diǎn)一般都需要學(xué)生活學(xué)活用，可以運(yùn)用多媒體創(chuàng)設(shè)情境，使學(xué)生設(shè)身處地地從問題的角度出發(fā)，自主地了解、探究問題的根源和解決辦法，啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維。

四、信息技術(shù)與高中生物進(jìn)行有機(jī)融合的形式

1.探索形式

教師在課堂上應(yīng)多準(zhǔn)備一些學(xué)習(xí)的資料，大量的背景資料等，使學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣愛好和特點(diǎn)來自行安排學(xué)習(xí)，這樣能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，提高學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力。

2.虛擬形式

利用信息技術(shù)生動、形象、具體的特性，多制作一些小動畫或小視頻，利用音像圖片的組合，對生物中一些抽象的概念或知識進(jìn)行模擬和說明，虛擬生物的生存狀態(tài)及其生活的微觀世界，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和樂趣。

3.引導(dǎo)形式

這是一種與傳統(tǒng)教學(xué)形式結(jié)合比較密切的教學(xué)形式。教師可以以課件的形式將自己的教學(xué)思路和知識點(diǎn)進(jìn)行梳理，并根據(jù)學(xué)生的接受程度循序漸進(jìn)地講授課程。

4.訓(xùn)練形式

這種形式一般用于強(qiáng)化知識的訓(xùn)練。利用計(jì)算機(jī)存儲大量的練習(xí)題，在課堂上提供各種類型的訓(xùn)練。

五、運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行高中生物教學(xué)的優(yōu)勢

運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行高中生物教學(xué)有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)樂趣。信息技術(shù)圖、文、聲、像并茂，表現(xiàn)形式豐富多樣，具有生動的畫面和悅耳動聽的音樂，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生積極地進(jìn)行問題的思考和解決。同時(shí)，將信息技術(shù)運(yùn)用到高中生物教學(xué)中，能夠使學(xué)生的主體性凸顯出來，使師生的互動性加強(qiáng)，為互動交流提供一個(gè)有效的平臺。

總之，信息技術(shù)與高中生物的有機(jī)融合能夠提高生物教學(xué)的有效性，更高效地完成教學(xué)目標(biāo)。教師應(yīng)該不斷根據(jù)信息技術(shù)的變化，正確認(rèn)識信息技術(shù)與高中生物有機(jī)融合的重要性。

參考文獻(xiàn)：

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生物學(xué)科與信息技術(shù)整合的關(guān)鍵在于如何有效利用信息技術(shù)的優(yōu)勢來更好地達(dá)到課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。利用信息技術(shù)輔助生物教學(xué)，不但能夠開闊學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和求知欲，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性，而且可以加大知識信息容量，啟迪學(xué)生思維，突破抽象知識的學(xué)習(xí)，從而提高教學(xué)效益和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。根據(jù)我在課堂教學(xué)中信息技術(shù)的運(yùn)用淺談幾點(diǎn)思考：

1.把整合看成是課程與信息技術(shù)的簡單疊加。信息技術(shù)與課程整合，不是要把教學(xué)內(nèi)容整版地“印”到屏幕上。教師在追求“高效率、大容量、高密度”的同時(shí)也要考慮學(xué)生的記憶負(fù)擔(dān)、接受能力，重視學(xué)生的參與程度。具體操作時(shí)，應(yīng)注意控制顯示的容量和速度，使不同程度的學(xué)生都能看清、看懂，并要進(jìn)行必要的分析和推理，給學(xué)生足夠的思維空間和時(shí)間，避免走過場。

2.課程與信息技術(shù)地位顛倒。從現(xiàn)代的課程理念出發(fā)，信息技術(shù)與課程整合的立足點(diǎn)是課程，而非信息技術(shù)，切勿片面地追求信息技術(shù)的含金量和“教學(xué)多媒體的高檔化”。

3.把學(xué)生的自主學(xué)習(xí)誤解為“學(xué)習(xí)的自由化”。信息技術(shù)為學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)、自由創(chuàng)造的條件。信息技術(shù)與課程整合就是要構(gòu)建一種“以學(xué)生的學(xué)為中心”的新型教學(xué)模式。然而，在實(shí)際教學(xué)中這種理念容易絕對化，走上一條“自由化”的道路。

4.顛倒教與學(xué)的“主導(dǎo)”和“主體”關(guān)系。在教學(xué)中，學(xué)生是主體，教師是主導(dǎo)，教師無論采用何種教學(xué)手段，這一點(diǎn)是永恒不變的。信息技術(shù)在教學(xué)中確實(shí)可以提高一定的教學(xué)效果，但不能忽略學(xué)生的主體性。如果信息技術(shù)的演示代替了學(xué)生的主動思考，一堂課下來看似什么都有，學(xué)生的實(shí)際收獲卻不多，這正是課堂教學(xué)的大忌。

5.過分夸大信息技術(shù)的效果，摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)手段。在利用信息技術(shù)輔助教學(xué)時(shí)，很多學(xué)生不記筆記，問其原因，一致的回答是“來不及”。在教學(xué)中不少教師為了擴(kuò)大課堂的容量，把本來準(zhǔn)備板書的內(nèi)容，上課時(shí)直接投影顯示出來，這樣雖然節(jié)省了時(shí)間，但卻忽略了學(xué)生的接受和記錄。所以，作為傳統(tǒng)課堂教學(xué)象征的黑板和粉筆，仍是現(xiàn)代教學(xué)媒體無法替代的。

篇（4）

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，社會對綜合性人才的需求急劇增大。傳統(tǒng)的學(xué)科劃分，使得整個(gè)知識鏈變得過于細(xì)化，顯得支離破碎，學(xué)生的知識水準(zhǔn)難以應(yīng)付信息化社會對人才的需求。我們怎樣才能培養(yǎng)一個(gè)符合現(xiàn)代社會需要的、能在社會競爭中處于主動地位的現(xiàn)代人呢？新的課程改革提出了根據(jù)學(xué)科之間的聯(lián)系，整體協(xié)調(diào)、相互結(jié)合、相互滲透，使系統(tǒng)各要素都能發(fā)揮最大、最優(yōu)的效益，從而達(dá)到優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)效率為目的課程整合理念。

信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合是指在學(xué)科教學(xué)過程中把信息技術(shù)、信息資源、信息方法與課程的教學(xué)目的、任務(wù)、內(nèi)容有機(jī)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)信息素養(yǎng)與學(xué)科素養(yǎng)“互惠雙贏”的過程。生物學(xué)作為21世紀(jì)的熱門科學(xué)，其學(xué)科內(nèi)容更新速度日益加快，對于社會、經(jīng)濟(jì)和人類生活的影響也愈見深刻，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)不能滿足生物學(xué)科教學(xué)的實(shí)際需求，下面就如何將信息技術(shù)與生物學(xué)科教學(xué)進(jìn)行有機(jī)整合，培養(yǎng)學(xué)生解決生物學(xué)科問題的綜合能力，談?wù)勎易约旱目捶ā?/p>

1.信息技術(shù)有效提高學(xué)生對生物的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)。學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)動機(jī)是學(xué)生學(xué)習(xí)的動力源泉，如果解決了動力不足或動力缺乏問題，那么學(xué)生的學(xué)習(xí)障礙就幾乎解決了一半。信息技術(shù)與生物整合教學(xué)在解決這個(gè)難題上發(fā)揮了很大的優(yōu)勢，傳統(tǒng)的生物教學(xué)是運(yùn)用語言的描述、文學(xué)的說明和實(shí)驗(yàn)的演示來完成的，語言的描述具有不確定性、可信度低、變動性大的特點(diǎn)，文字的說明比較抽象乏味，實(shí)驗(yàn)的演示只能給學(xué)生以結(jié)論，微觀現(xiàn)象難以描述，特別是一些具有微觀動態(tài)過程的內(nèi)容，學(xué)生不能身臨其境的體會，這就大大降低了學(xué)生學(xué)習(xí)生物課程的興趣。信息技術(shù)運(yùn)用于生物教學(xué)將可以克服了這些缺點(diǎn)，將實(shí)驗(yàn)的模擬過程形象地展示給學(xué)生，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師們總結(jié)說：“使用信息技術(shù)教學(xué)后，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與日俱增。主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是學(xué)生課堂注意力明顯提高，二是對教學(xué)信息的反饋比較積極，三是增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的主動性，不再把學(xué)習(xí)當(dāng)負(fù)擔(dān)?！?/p>

2.信息技術(shù)運(yùn)用于生物教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，促進(jìn)學(xué)生掌握發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的方法，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維。如生物教師在講光合作用時(shí)，如果僅僅依靠實(shí)驗(yàn)和講解，學(xué)生需要通過思考得出答案，而且容易遺忘。但在最后用課件把光合作用的整個(gè)過程展示出來。學(xué)生就非常深刻的體會到，二氧化碳和水在陽光的照射下變成有機(jī)物和氧氣，不容易遺忘，而且讓學(xué)生感受到自然界的神奇，這將促進(jìn)學(xué)生自覺的把自己自學(xué)時(shí)對光合作用的理解和現(xiàn)在看過課件之后對它的理解進(jìn)行對比，從而找到自己在自學(xué)時(shí)存在的不足。這樣可以提高學(xué)生的自學(xué)能力，找到適合自己的一套學(xué)習(xí)方法。

3.信息技術(shù)運(yùn)用于生物教學(xué)能夠有效地幫助學(xué)生身臨其境。信息技術(shù)將為為學(xué)生對生物的學(xué)習(xí)創(chuàng)建了良好的認(rèn)知環(huán)境，為學(xué)生掌握新知識提供了捷徑。如，教師在講授《反射》內(nèi)容時(shí)，利用制作的課件，讓學(xué)生正確區(qū)分條件反射和非條件反射，并且把條件反射與非條件反射的關(guān)系形象生動的展現(xiàn)出來，把學(xué)生帶入了狗對鈴聲的無關(guān)刺激變成有關(guān)刺激這樣一個(gè)發(fā)展的環(huán)境.學(xué)生會切身體會到條件反射是建立在非條件反射的基礎(chǔ)上。在講述喝酒、吸煙的危害時(shí)，用課件生動把酒后駕車出車禍，喝酒誤大事，那些煙君子成天吞云吐霧導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上和精神上的損失，給學(xué)生提供了一個(gè)身臨其境的環(huán)境，感覺到宣傳戒煙、戒酒已刻不容緩。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，課件的這種身臨其境作用，使學(xué)生很快就掌握了這些概念，節(jié)省了教師講述的時(shí)間，而把更多的時(shí)間留給學(xué)生練習(xí)。

篇（5）

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，信息技術(shù)與高中生物教學(xué)的整合主要表現(xiàn)為多媒體技術(shù)，成為教師展示教學(xué)過程的重要工具，豐富了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式，但是并沒有走進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)中。新課程提倡學(xué)生主體課堂的建立，主張要充分調(diào)動學(xué)生思維的主動性，促進(jìn)學(xué)生知識的自主建構(gòu)，這就要求信息技術(shù)與高中生物教學(xué)的整合更需要體現(xiàn)在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中，通過信息技術(shù)為學(xué)生課前的自主學(xué)習(xí)提供知識經(jīng)驗(yàn)的支持，為課堂活動中學(xué)生的討論和展示提供多元化工具的服務(wù)，為學(xué)生課后的擴(kuò)展學(xué)習(xí)提供更加豐富的資源。 

二、信息技術(shù)與高中生物教學(xué)整合的有效策略 

1.微課引導(dǎo)，課前自主學(xué)習(xí) 

新課程強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，積極建構(gòu)，而學(xué)習(xí)的起點(diǎn)便是課前的預(yù)習(xí)，學(xué)生通過預(yù)習(xí)明確在新知識學(xué)習(xí)中存在的困惑和知識難點(diǎn)。在這個(gè)過程中，教師的引導(dǎo)主要是通過導(dǎo)學(xué)案與微課視頻相結(jié)合的模式。例如，在《細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界》中，教師的導(dǎo)學(xué)案是學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)和教材資料明確細(xì)胞膜的成分有哪些，各成分的比例關(guān)系是什么，細(xì)胞膜的主要功能是什么。學(xué)生在具體問題的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)教材內(nèi)容，明確本節(jié)課的基本內(nèi)容，形成課前的學(xué)習(xí)問題，然后借助網(wǎng)絡(luò)查找相關(guān)問題，進(jìn)行進(jìn)一步的了解，逐漸豐富自己的認(rèn)識。例如，一個(gè)小組的學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上查找到細(xì)胞膜在顯微鏡下的圖片，動物和植物的細(xì)胞膜有所不同，在詳細(xì)的圖示中看到細(xì)胞膜的成分，每一個(gè)成分是什么狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，教師將模擬制作細(xì)胞膜的構(gòu)成制作成微視頻，上傳至共享平臺，學(xué)生借助感官的實(shí)驗(yàn)，完成進(jìn)一步的思考：為什么要選擇動物細(xì)胞？為什么要用動物的紅細(xì)胞做實(shí)驗(yàn)？然后繼續(xù)展開學(xué)習(xí)。 

2.多形式教學(xué)，展開課堂互動 

課堂不是單向傳遞知識的過程，而是以新內(nèi)容為交流話題的師生、生生互動。在高中生物教學(xué)中，教師在簡單的導(dǎo)入和引導(dǎo)下，應(yīng)將課堂還給學(xué)生。以《細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)》為例，教師根據(jù)課程內(nèi)容劃分為不同的學(xué)習(xí)問題，如什么是糖類？糖類都是甜的嗎？糖類由哪些元素組成？糖類的種類有哪些？糖類有哪些功能？并給予每一個(gè)小組10分鐘的討論和展示設(shè)計(jì)時(shí)間。在此基礎(chǔ)上，以小組為單位進(jìn)行展示，展示的學(xué)生利用信息技術(shù)設(shè)計(jì)圖畫、視頻、動畫等，使內(nèi)容更加形象直觀，展示后小組學(xué)生需要詢問“大家都聽懂了嗎”，如果還有沒有聽懂的，就邀請一個(gè)學(xué)生用簡短的話進(jìn)行總結(jié)，以檢測該問題是否掌握，如果沒有就邀請展示小組學(xué)生再次進(jìn)行展示。遇到大多數(shù)學(xué)生都難以解決的難題，教師要引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，重新借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行探討，展示糖類的立體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行分析和探討，從而解決知識難點(diǎn)。 

3.多層次總結(jié)，鞏固知識 

課堂教學(xué)是學(xué)生接受新知識的過程，知識的內(nèi)化和吸收需要課后的強(qiáng)化和鞏固。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，學(xué)生主要通過自畫結(jié)構(gòu)圖完成對本節(jié)課和一周內(nèi)容的總結(jié)，通過書面作業(yè)完成對內(nèi)容的內(nèi)化，效率較低，并且容易丟失。在信息技術(shù)背景下，教師將知識總結(jié)的任務(wù)分配給每一個(gè)小組，小組學(xué)生根據(jù)自己的思維進(jìn)行設(shè)置，突破了以前的結(jié)構(gòu)圖，采用漫畫形式、板報(bào)形式等使核心內(nèi)容突出，知識點(diǎn)明確，在小組設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，公選一個(gè)進(jìn)行保存。同時(shí)，教師對學(xué)生在課堂中討論的內(nèi)容及時(shí)進(jìn)行保存，以滿足學(xué)生對不明確知識點(diǎn)的及時(shí)回顧，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的有效性。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)上包含著豐富的鞏固性作業(yè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的紙質(zhì)作業(yè)更加豐富，也更加靈活，這些都是豐富的資源，教師要充分利用這些資源，引導(dǎo)學(xué)生在電腦上完成相關(guān)的練習(xí)，然后上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺，讓學(xué)生之間進(jìn)行互評，展開討論，促進(jìn)知識鞏固的靈活性。 

總之，新課程背景下學(xué)生的自主學(xué)習(xí)離不開網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持，網(wǎng)絡(luò)豐富的資源、多樣化的形式以及互動式的溝通平臺，滿足學(xué)生搜尋資料、小組探討、課后回顧的需要，真正發(fā)揮學(xué)生思維的主動性，使學(xué)生成為課堂學(xué)習(xí)的主體，這也是新課程背景下信息技術(shù)與高中生物教學(xué)整合的新形式。 

[ 參 考 文 獻(xiàn) ] 

[1]于麗紅.妙用信息技術(shù)，優(yōu)化高中生物課堂教學(xué)[J].中國信息技術(shù)教育，2014（16）. 

篇（6）

【中圖分類號】G632 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674－4810（2012）03－0172－01

信息技術(shù)是現(xiàn)代教學(xué)手段中輔助教學(xué)的一種工具，對生物學(xué)中抽象的、難以用傳統(tǒng)教學(xué)方式表達(dá)的圖像、例式更直觀形象的表達(dá)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分挖掘思維潛能，加速記憶，有益于培養(yǎng)學(xué)生的課堂理解能力，更重要的是還能促成學(xué)生知識、能力、情感三維目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

一 信息技術(shù)與生物學(xué)教學(xué)整合的原則

1．目的性原則

生物教學(xué)利用信息技術(shù)也存在一些不足的問題，因此，在教學(xué)過程中，為了避免出現(xiàn)“為追求外在的形式而不顧教學(xué)效果”的錯(cuò)誤現(xiàn)象，必須注意以下兩點(diǎn)：第一，要以課程教學(xué)大綱及學(xué)生接受能力為主。在備課時(shí)，一定要遵循適量原則，切不可貪多求快――信息量要適當(dāng)，要利于學(xué)生在課堂內(nèi)完成記錄、思考和接受。第二，課件制作一定要適度。課件應(yīng)主要針對某個(gè)教學(xué)難點(diǎn)、重點(diǎn)來設(shè)計(jì)，緊扣教學(xué)內(nèi)容，切忌為追求視聽效果而使課件內(nèi)容華而不實(shí)。

2．主體性原則

新課標(biāo)要求在教學(xué)中要使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，教師成為學(xué)生學(xué)習(xí)的組織者、引導(dǎo)者和合作者。要增強(qiáng)教與學(xué)的主動性與互動性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和熱情，提高教學(xué)效率。

3．開放性原則

現(xiàn)代生物課堂教學(xué)的顯著特點(diǎn)是教師教學(xué)觀念的開放，這是一種相對而有限的開放：在觀念上，教師與學(xué)生是合作學(xué)習(xí)的伙伴；在教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式上，不要局限于教材、課堂，不要依賴于教師的傳授，途徑更多，范圍更廣。

4．互補(bǔ)性原則

任何教學(xué)媒介既有長處，又有其局限性。有些內(nèi)容運(yùn)用傳統(tǒng)媒體就能取得良好效果，如習(xí)題解析、原理推導(dǎo)等；而有些內(nèi)容如動態(tài)的、微觀的、抽象的生物情景就運(yùn)用現(xiàn)代媒體去展示。因此，需要教師從實(shí)際出發(fā)，合理優(yōu)化選用教學(xué)媒介，綜合發(fā)揮各自優(yōu)勢，才能獲得理想的教學(xué)效果。

二 遵循信息技術(shù)與生物學(xué)科的整合原則，真正促進(jìn)學(xué)生三維目標(biāo)的達(dá)成

1．信息技術(shù)與生物學(xué)教學(xué)的整合有利于知識目標(biāo)的達(dá)成

由于信息技術(shù)所具有的科技特點(diǎn)，把信息技術(shù)用作輔助教學(xué)手段，有利于認(rèn)識事物、理解知識，有利于促成學(xué)生鞏固所學(xué)知識，有利于生物教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)的突破。

生物學(xué)科教學(xué)的重難點(diǎn)，比如人體細(xì)胞的呼吸、光合作用、生命活動的調(diào)節(jié)、生態(tài)系統(tǒng)等，其特點(diǎn)是細(xì)微、動態(tài)、抽象，看不見、摸不著，理解有一定困難。而把信息技術(shù)引進(jìn)課堂教學(xué)，通過視聽媒體提供通常難以看到或難以看清的一些事物的結(jié)構(gòu)、形態(tài)或現(xiàn)象等，就能化難為易、化繁為簡、化抽象為具體，可幫助分析特征、尋找規(guī)律、加深理解。

2．信息技術(shù)與生物學(xué)教學(xué)的整合有利于促成能力目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)

第一，利用信息技術(shù)手段讓學(xué)生自主地學(xué)習(xí)。生物新課程倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的觀察思維能力和概括能力的目的。近年來出現(xiàn)的WebQuest Learing是一種很受歡迎的網(wǎng)上探究學(xué)習(xí)方式，這種學(xué)習(xí)活動有以下特點(diǎn)：（1）圍繞一個(gè)明確的主題或問題；（2）此類問題可以通過尋求信息而得到解答；（3）答案沒有唯一性。一個(gè)典型的WebQuest教學(xué)設(shè)計(jì)包括介紹、任務(wù)、資源、過程描述、學(xué)習(xí)建議、評價(jià)和總結(jié)七個(gè)部分。如興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)，其中興奮是以電信號的形式沿著神經(jīng)纖維傳導(dǎo)的，還有興奮在神經(jīng)元之間的傳遞，要通過神經(jīng)遞質(zhì)的釋放、傳遞和突觸后膜的接受，通過了電信號、化學(xué)信號和電信號的轉(zhuǎn)變，從而使后一個(gè)神經(jīng)元興奮或抑制等不易看到生物現(xiàn)象，運(yùn)用Flash制作相應(yīng)教學(xué)軟件，可以簡單方便地將上述興奮的傳導(dǎo)展示出來，且可以分步控制。通過課件、錄像、電影等動態(tài)的畫面，從感性認(rèn)識上升到理論認(rèn)識，有效地訓(xùn)練了學(xué)生的概括能力。

第二，利用信息技術(shù)引導(dǎo)學(xué)生提出問題、引發(fā)創(chuàng)新意識、提倡創(chuàng)新精神。中學(xué)生具有好動、好學(xué)、好奇的特點(diǎn)，樂于接受新鮮事物，具有發(fā)明創(chuàng)造的潛能。一個(gè)有創(chuàng)造性的教師不僅是上好一節(jié)課，而是怎樣充分應(yīng)用啟發(fā)式、討論式、參與式的教學(xué)方法，發(fā)揮學(xué)生的聰明才智，開拓學(xué)生思維，把獲得知識的過程交給學(xué)生。

3．信息技術(shù)與生物學(xué)教學(xué)的整合有利于促成情感目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)

熱愛自然、珍愛生命的情感、態(tài)度和價(jià)值觀，熱愛祖國的真摯情感、辯證唯物主義的科學(xué)認(rèn)識與實(shí)踐觀點(diǎn)，是生物學(xué)教學(xué)中要求促成學(xué)生實(shí)現(xiàn)的情感目標(biāo)。

在生物新課程標(biāo)準(zhǔn)中，提出了熱愛自然、珍愛生命、理解人與自然和諧發(fā)展的意義，樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念；引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注我國生物資源、人口、環(huán)境、科技發(fā)展水平，關(guān)心家鄉(xiāng)建設(shè)以及認(rèn)同我國科技、經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的巨大成就，在潛移默化中滲透熱愛祖國的情感；滲透生物與環(huán)境是一個(gè)統(tǒng)一整體的觀點(diǎn)，要求學(xué)生達(dá)成結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)、局部和整體相協(xié)調(diào)以及多樣性與共同性相統(tǒng)一的辯證唯物主義觀點(diǎn)。在運(yùn)用信息技術(shù)開展生物學(xué)教學(xué)的過程中，應(yīng)注意這些觀點(diǎn)、觀念的啟發(fā)和培養(yǎng)，以期促成學(xué)生情感目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

篇（7）

中圖分類號:Q811.4;TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1004-373X(2009)20-160-03

Data Integration Model of Biological Information Based on XML

PAN Xuefeng

(Wuhan Bioengineering Institute,Wuhan,430415,China)

Abstract:In Internet biological information database,among the major research institutions and bio-informatics data is remote,heterogeneous,high degree of autonomy,and the stored information is scattered between the disorder.In order to full use resource,integration model of biological information data is built.A new XML-based and orderly expression of data-level fractal model of the existing data structure is proposed,through the use of internal models BXEEM pointer references and external links to the method of data integration,it is more conducive to bio-informatics data integration and fusion.

Keywords:XML;semi-structure;heterogeneous data integration;data model;data integration

0 引 言

生物信息學(xué)(Bioinformatics)是通過對生物學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取、加工、存儲、檢索與分析,達(dá)到揭示數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含生物學(xué)意義的目的[1,2]。

生物信息數(shù)據(jù)源的主要特點(diǎn)是:國際化生物數(shù)據(jù)庫相互獨(dú)立而又利用協(xié)議統(tǒng)一維護(hù)原始數(shù)據(jù),而各實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)庫就各有特色;數(shù)據(jù)量龐大且增長速度很快;數(shù)據(jù)通過Internet進(jìn)行,格式復(fù)雜多樣[3,4]。目前非常必要的課題之一是將各自的、獨(dú)立的、分散的基因組信息整合到一起,并且可以最大限度地消除冗余數(shù)據(jù),保證數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性[5]。

本文重點(diǎn)討論將XML作為中間媒介,建立新的生物信息公共數(shù)據(jù)模型,使異構(gòu)生物信息數(shù)據(jù)的提取與集成更方便。

1 XML的特點(diǎn)

擴(kuò)展標(biāo)記語言(eXtensible Markup Language,XML)是一門新興的面向Internet應(yīng)用的標(biāo)記語言,它將數(shù)據(jù)信息本身的存儲和關(guān)聯(lián)與表現(xiàn)形式相分離,且具有強(qiáng)大的可擴(kuò)展性[6]。生物信息學(xué)的發(fā)展同樣引入了XML技術(shù)。XML的特點(diǎn)如下:

(1) XML數(shù)據(jù)的自描述性。它指XML中的語義標(biāo)識,一方面限定了元素的層次結(jié)構(gòu),另一方面也說明了元素的含義[7,8]。

(2) 內(nèi)容的獨(dú)立性。它將成為跨平臺數(shù)據(jù)交換和操作的標(biāo)準(zhǔn)模式。實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)集成中數(shù)據(jù)的互操作性。

(3) 能描述不同復(fù)雜程度的數(shù)據(jù)。XML提供了數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化表示,并且易于操作。

(4) 可擴(kuò)展性。XML可以在不破壞現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的情況下增加新的數(shù)據(jù)字段。應(yīng)用服務(wù)器利用XML對所有數(shù)據(jù)建模,若要改變數(shù)據(jù)模型只需改變數(shù)據(jù)模型定義。

(5) 結(jié)構(gòu)性。數(shù)據(jù)存儲格式不受顯示格式制約。一般包括三要素:數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)以及顯示方式。

因此,運(yùn)用XML可以有效地解決新舊系統(tǒng)、不同應(yīng)用系統(tǒng)之間或數(shù)據(jù)源之間的數(shù)據(jù)共享與交互問題。XML和數(shù)據(jù)庫之間是互補(bǔ)的關(guān)系,在不同的場合有不同的優(yōu)勢[9,10]?？梢院芊奖愕亟粨Q復(fù)雜數(shù)據(jù)在不同平臺上的瀏覽。

2 基于XML的生物信息數(shù)據(jù)模型

實(shí)際上,在此提出的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型是一種基于帶標(biāo)簽、帶根的有向有序樹(An Labeled Rooted Directed Ordinal Tree)數(shù)據(jù)模型BXEEM(Based XML Extensible Exchange Model)。下面給出相關(guān)定義:

定義1 有向圖G是一個(gè)有序四元組,G=(V,E,vr,Ψ)。其中:V是一個(gè)非空的有向圖中根結(jié)點(diǎn)的所有結(jié)點(diǎn)集合;E V×V是此有向圖中邊的集合;(V,E)代表一個(gè)有向多重圖(Directed Multi-graph);vr∈V表示根結(jié)點(diǎn),并且滿足該結(jié)點(diǎn)的入度為0;d(vr,vi)>0,vi∈(V-{ vr }),i=0,1,2,…,n,即vr到V中任意一個(gè)結(jié)點(diǎn)vi都有一條通路;Ψ為關(guān)聯(lián)函數(shù),是邊集合E到(V×V)的一個(gè)映射,是帶信息標(biāo)簽約束的映射。稱G為帶標(biāo)簽、帶根的有向連通圖,表示為G(V,E,vr,Ψ)。

定義2 在帶標(biāo)簽、帶根的有向連通圖G(V,E,vr,Ψ)中,根結(jié)點(diǎn)(vr∈V)~V中任意一結(jié)點(diǎn)vi都恰有一條單向通路,稱此有向圖為有向樹,記為T(V,E,vr,Ψ),vr為T的根結(jié)點(diǎn)。其中,如果結(jié)點(diǎn)的度d(vi)>1,vi∈(V-{ vr }),i=0,1,2,…,n,則稱vi為內(nèi)點(diǎn)或分支點(diǎn);如果結(jié)點(diǎn)的度d(vj)=1,vj∈(V-{ vr }),j=0,1,2,…,n,則稱其為葉結(jié)點(diǎn)。Ψ為關(guān)聯(lián)函數(shù),是邊集合E到(V×V)的一個(gè)映射,是帶信息標(biāo)簽約束的映射。

定義3 在帶標(biāo)簽、帶根的有向樹T(V,E,vr,Ψ)中,存在vi∈(V-{ vr }),i=0,1,2,…,n。從vi出發(fā)的帶標(biāo)簽連通的最大有向樹,記為T′(Vi,Ei,vr,Ψi)。其中,Vi表示T(Vi,Ei,vr,Ψi)樹的結(jié)點(diǎn)集;Ei表示T(Vi,Ei,vr,Ψi)樹的邊集;Ψi為關(guān)聯(lián)函數(shù),是邊集合Ei到(Vi×Vi)的一個(gè)映射,是帶信息標(biāo)簽約束的映射,稱T′為T的子樹。當(dāng)T′的出度數(shù)為0時(shí),T′是個(gè)結(jié)點(diǎn);當(dāng)T′的出度數(shù)不為0時(shí),T′是個(gè)復(fù)雜樹。

定義4 在帶標(biāo)簽、帶根的有向樹T(V,E,vr,Ψ)中,T={t1,t2,…,tn},ti{i=0,1,2,…,n}是T的子樹。當(dāng)t1,t2,…,tn是按照一定順序規(guī)則排列時(shí),則稱T為有序樹。

定義5 在帶標(biāo)簽、帶根的有向樹T(V,E,vr,Ψ)中,v0,v1,…,vn∈V,e1,e2,…,en∈E。其中,ei是連接vi-1,vi的邊,交替序列v0 e1v1 e2…vn-1 en vn就稱為聯(lián)結(jié)v0~vn的路徑。v0與vn分別稱為路徑的起點(diǎn)和終點(diǎn)。

這里的BXEEM(Based XML Extensible Exchange Model)數(shù)據(jù)模型就是基于帶標(biāo)簽、帶根的有向有序樹(An Labeled Rooted Directed Ordinal Tree)的數(shù)據(jù)模型。樹的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)惟一的標(biāo)識符(ID)。這個(gè)標(biāo)識符可以顯示用XML文檔中某一元素的ID屬性來標(biāo)識,也可以為其分配一個(gè)惟一的ID來標(biāo)識。然而點(diǎn)和邊的交替序列可以惟一表示節(jié)點(diǎn)之間的路徑。用標(biāo)簽表示信息的類別、標(biāo)簽標(biāo)記標(biāo)簽之間的信息應(yīng)如何被處理。

XML文檔的數(shù)據(jù)模型的示意圖如圖1所示。

圖1 XML文檔的數(shù)據(jù)模型的示意圖

3 BXEEM數(shù)據(jù)模型在XML中的應(yīng)用

XML雖然與HTML屬于半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),但之所以比HTML更具有數(shù)據(jù)描述和數(shù)據(jù)識別能力在于它自身可以定義嚴(yán)格的層次結(jié)構(gòu),如通過XML的DTD或Schema定義。因此在面向XML表達(dá)的數(shù)據(jù)建模過程中,必須具有描述表達(dá)XML元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的能力。

模型對XML定義語法描述為:

〈! ELEMENT基元(基元頭體,基元主體,關(guān)聯(lián)基元)〉

〈! ATTLIST基元標(biāo)識符ID#REQUIRED名字CDATA#REQUIRED引用IDREFS#IMPLIED

〈! --內(nèi)部鏈接關(guān)系--〉〉

〈! ELEMENT基元頭體(基元指針,(#PCDATA|empty|基元)*)*〉〈! --外部超鏈關(guān)系--〉

〈! ELEMENT基元主體(#PCDATA|empty基元描述內(nèi)容)*〉

〈! ELEMENT基元描述內(nèi)容(#PCDATA|empty)*〉

〈! ELEMENT關(guān)聯(lián)基元(#PCDATA|empty|基元主體)*〉〈! --層次分形關(guān)系--〉

不同的BXEEM對象,其結(jié)構(gòu)是相似的,其自我嵌套、自我描述的特性使得BXM對象在縱向呈現(xiàn)嚴(yán)格的層次樹結(jié)構(gòu),而對處于同一層次或非同類路徑的BXEEM對象之間關(guān)系,橫向是由鏈接關(guān)系實(shí)現(xiàn)的,由BXEEM模型可知,鏈接關(guān)系存在不同類型的鏈接。由此可歸納出這種描述元數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)共性,稱之為層次分形-多級超鏈的基元。

各對象之間關(guān)系動態(tài)改變時(shí),通過基元頭體可動態(tài)關(guān)聯(lián)和建立新的鏈接關(guān)系,根據(jù)不同的需求實(shí)現(xiàn)基元的重組織,從而透明映射到BXEEM對象,重新組合形成新的有向圖?；羔樀闹赶?yàn)橐粋€(gè)新的出口,該出口可對應(yīng)于另一個(gè)XML文檔。它可采用物理路徑或采用惟一的ID表示。

此模型建立的基元具有以下特性:

(1) 層次樹自我遞歸生長的特性。一個(gè)基元通過其關(guān)聯(lián)基元能夠衍生出新的子基元,多次遞歸生長成樹型結(jié)構(gòu)的組織,由此形成BXEEM模型的對象層次結(jié)構(gòu)關(guān)系。此特性實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)BXEEM對象的描述。

(2) 自我重組織特性。一個(gè)基元通過基元頭體實(shí)現(xiàn)與外部的動態(tài)導(dǎo)航功能,利用其屬性建立內(nèi)部鏈接關(guān)系,從而根據(jù)不同的需求實(shí)現(xiàn)基元的動態(tài)重組織。此特性實(shí)現(xiàn)了BXEEM對象間鏈接關(guān)系的動態(tài)改變。

通過基元的操作,可保證BXEEM對象代數(shù)操作的一致性。對XML文檔而言,則確保了該文檔的一致有效性和合法性。

3.1 根據(jù)BXEEM模型對象的定義,在描述表達(dá)BXM數(shù)據(jù)模型時(shí),又做了一些規(guī)定

規(guī)定1 BXEEM模型用有向樹的節(jié)點(diǎn)和有向?qū)嵾叺臉?biāo)識(Label)表示被描述對象(數(shù)據(jù))。結(jié)點(diǎn)用圓表示。結(jié)點(diǎn)必須含有標(biāo)識符oid以及標(biāo)記名(Labelname),有向?qū)嵾叡硎緦ο笈c其子對象間的嵌套關(guān)系,有向?qū)嵾叺臉?biāo)識表示對象的Labelname。

規(guī)定2 BXEEM模型用有向虛邊表示對象屬性以及對象間的鏈接引用關(guān)系。

規(guī)定3 BXEEM模型的復(fù)雜對象結(jié)點(diǎn)可以具有多個(gè)引出向的實(shí)邊,但只能有惟一引入向的實(shí)邊表明,該對象僅能有一個(gè)父對象來反映XML文檔嚴(yán)格的層次嵌套關(guān)系。

規(guī)定4 BXEEM模型中規(guī)定結(jié)點(diǎn)在同一層按照從左到右的順序依次排列,以此來表明BXEM數(shù)據(jù)模型與XML文檔的匹配。

根據(jù)BXEEM模型的定義,層次分形-多級超鏈的基元描述了XML文檔的DTD以及XMLSchema,保證了在該基礎(chǔ)上BXEEM模型表達(dá)XML文檔的一致有效性和合法性。與XML文檔匹配有如下關(guān)系:XML元素采用XOEM對象表達(dá),XML的子元素嵌套關(guān)系反映了BXEEM的子對象關(guān)系。XML元素之間的順序不是任意的,因此BXM模型中規(guī)定各結(jié)點(diǎn)按照從左到右的順序作為XML元素表達(dá)的順序。

XML的鏈接引用存在兩種方法:一種是內(nèi)部指針引用,即通過ID與IDREF(S)實(shí)現(xiàn)的,在BXM模型中對象的oid與ID相匹配,對象的引用屬性名均可作為IDREF(S)的類型。因此有向虛邊與實(shí)圓構(gòu)成內(nèi)部鏈接引用。另一種是外部鏈接,即通過Xlink/Xpointer。外部鏈接分為兩級即link=1時(shí)表示線性超鏈(簡單鏈接),link=2時(shí)表示擴(kuò)展超鏈。

3.2 實(shí)例

以下是一個(gè)XML數(shù)據(jù)文檔實(shí)例。以信息為例,其BXEEM有向樹如圖2所示?，F(xiàn)以XML描述如下:

1rgf

< list > XVSGTVCLSALPPEATDTLNLIASDGPFPYSQDGVVFQNRESVLPTQSYGYYHEYT

VITPGARTRGTRRIITGEATQEDYYTGDHYATFSLIDQTC

……

cccceeeccccccccchhhhhcccceeccccccccccccceeeeeeecccccccceeeeeccccccceeeccccceeeeeece

…

< reference >

… …

… …

…

… …

… …

…

圖2 蛋白質(zhì)信息文檔的數(shù)據(jù)模型的示意圖

4 結(jié) 語

異構(gòu)數(shù)據(jù)集成是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù),由于異構(gòu)數(shù)據(jù)源和異構(gòu)數(shù)據(jù)之間的眾多差異,使得異構(gòu)數(shù)據(jù)集成成了一個(gè)難以解決的問題。這里建立的基于XML的生物信息模型,為各異構(gòu)生物信息數(shù)據(jù)的集成奠定了基礎(chǔ),提供了一條有效的解決途徑。

參考文獻(xiàn)

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篇（8）

引言：

初中生物是一門以研究生物本質(zhì)和生命現(xiàn)象的學(xué)科，從教學(xué)內(nèi)容上來看，這門課程應(yīng)該是與學(xué)生生活聯(lián)系緊密且趣味性很強(qiáng)的學(xué)科。但從實(shí)際教學(xué)效果來看，學(xué)生生物學(xué)習(xí)的興致并不高，參與的積極性也不強(qiáng)。究其原因，主要是在很長一段時(shí)間里，初中生物的教學(xué)形式都比較單一，更多是依靠教師的講授，及時(shí)是一些需要觀察和實(shí)踐的環(huán)節(jié)，最多也就是通過顯微鏡觀察一下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生課堂參與度低，無與課程建立起有效互動和聯(lián)系，感受不到生物學(xué)科的真諦和內(nèi)涵。而在信息技術(shù)的輔助下，能夠?qū)⒅R轉(zhuǎn)化為圖形、動畫等不同的方式呈現(xiàn)出來，讓知識的呈現(xiàn)方式更加立體和多元化，幫助學(xué)生在腦海中構(gòu)建起知識結(jié)構(gòu)，讓課堂教學(xué)內(nèi)容更加豐富，形式更加多樣。從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動參與到課堂互動和知識探索中，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。

一、信息技術(shù)在初中生物教學(xué)中應(yīng)用的意義

實(shí)際上，初中生物課程的教學(xué)內(nèi)容對于學(xué)生來說具有一定的抽象性，比如細(xì)菌的繁殖、動植物細(xì)胞的形態(tài)等等，而這些內(nèi)容如果僅通過教師的講解是很難讓學(xué)生有很全面和深入的了解。一般來說，對于這部分教學(xué)內(nèi)容，通常都會通過組織學(xué)生利用顯微鏡和儀器設(shè)備觀察的方式開展。但面臨的現(xiàn)實(shí)問題是，從我國現(xiàn)階段的初中教學(xué)儀器的配備情況來看，能夠?yàn)閷W(xué)生提供的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備數(shù)量有限，因此，學(xué)生親自操作觀察的課時(shí)十分緊張，大部分時(shí)間還是要依靠教師的講解。在這樣的客觀環(huán)境下，信息技術(shù)在教學(xué)中的優(yōu)勢就得到了極大的凸顯，利用信息技術(shù)，教師可以通過多媒體的演示將微觀世界展示給學(xué)生，讓知識更加具體和形象化，幫助學(xué)生更好理解知識點(diǎn)的同時(shí)，讓課堂教學(xué)形式更加多樣化，增加了課堂的趣味性，這對于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動也具有極大的促進(jìn)作用，同時(shí)，能夠有效增加課堂互動，促進(jìn)生物課堂教學(xué)有效性的提升[1]。

二、信息技術(shù)與初中生物教學(xué)整合的優(yōu)勢

現(xiàn)階段，信息技術(shù)已經(jīng)成為社會進(jìn)步發(fā)展過程必不可少的要素，而信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用更是為教育改革和創(chuàng)新提供了新的思路。具體到初中生物教學(xué)中，信息技術(shù)也體現(xiàn)出了其優(yōu)勢，推動了初中生物教學(xué)質(zhì)量的提升。

2.1促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提升

在信息技術(shù)還沒有全面推行的時(shí)代，課堂教學(xué)的開展只能通過教師的傳授和教材的學(xué)習(xí)，換句話說，知識和信息的傳遞主要依靠學(xué)生的聽覺來完成，學(xué)生首先要將所聽到的信息進(jìn)行記憶，再將所記憶的信息轉(zhuǎn)化為大腦能夠理解的內(nèi)容之后再進(jìn)行儲存，這中間要經(jīng)歷很多的步驟，而每一個(gè)步驟由于個(gè)體差異性都會產(chǎn)生一定比例的信息丟失，因此，真正能夠存儲到大腦中的可以被理解的信息十分有限。不僅如此，這個(gè)過程中，需要學(xué)生全程保持專注力，否則就會丟失掉一些信息。從對學(xué)生對這種教學(xué)模式的反饋情況來看，“學(xué)習(xí)興趣不高”是主要問題，大部分同學(xué)對于這種完全依靠聽力來獲取知識的方式表示了極大的質(zhì)疑，他們更期待一種直觀、生動的教學(xué)方式。這種需求正是以信息技術(shù)為代表的多媒體時(shí)代所能夠滿足的，在多媒體教學(xué)時(shí)代，教師的授課可以借助圖形、圖像、動畫、視頻、音頻、文字等多種模式，讓信息通過視覺直達(dá)大腦，更加的形象、生動，再輔以聽覺，從而構(gòu)造了立體化課堂教學(xué)氛圍。這個(gè)時(shí)候，學(xué)習(xí)不再只是面對冰冷的文字，還增添了有溫度、有情感的、動態(tài)的形式，這種視覺的沖擊所帶來的抽象知識的具體化，更易被學(xué)生所接受。

2.2有助于知識的理解

上面就提到過，生物雖然是一門與學(xué)生日常生活聯(lián)系緊密的學(xué)科，但其教學(xué)內(nèi)容的抽象性也是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的最大問題和阻礙。尤其面對一些微觀世界知識的時(shí)候，如果沒有直觀的認(rèn)識，那只能依靠學(xué)生的想象，這對于學(xué)生來說，是有一定難度的。而且，在多媒體信息技術(shù)還沒有全面融入生物課堂的時(shí)候，學(xué)生的思維只能被動的跟著教師的思路走，缺乏獨(dú)立思考和探索的時(shí)間，導(dǎo)致學(xué)生對生物知識的理解僅能停留在表面。而在多媒體時(shí)代，教師的講解可以輔以生動形象的圖片，甚至教師可以將課堂的主動權(quán)移交給學(xué)生，讓學(xué)生通過自學(xué)來完成對知識的學(xué)習(xí)和理解，而這更有助于學(xué)生自學(xué)能力的提升和思維的發(fā)展，更是提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和探究精神的重要途徑。信息技術(shù)的優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在多媒體教學(xué)這個(gè)層面，“微課”“在線溝通平臺”等方式的融合，讓學(xué)生體會到了“主動學(xué)習(xí)”的樂趣，思維能到了發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了對知識的真正掌握。

2.3知識面的拓展

信息技術(shù)與初中生物課堂的融合的優(yōu)勢還在于能夠?yàn)閷W(xué)生提供海量的知識庫，學(xué)生知識的來源不再局限于教師和教材。無論教師還是學(xué)生都可以從互聯(lián)網(wǎng)上獲取更多的知識和信息，還可以將所獲取的信息在課堂進(jìn)行分享和討論，構(gòu)建起平等的師生關(guān)系和開放性課堂，體現(xiàn)學(xué)生教學(xué)主體地位的同時(shí)，也讓“教學(xué)相長”得到了充分的踐行[2]。

三、信息技術(shù)與初中生物教學(xué)整合的策略

3.1創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

利用多媒體技術(shù)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，營造課堂氛圍可以說是信息技術(shù)在初中生物課堂教學(xué)中價(jià)值的最直接體現(xiàn)。教師可以將本節(jié)課的知識點(diǎn)融入到視頻、動畫中，以多種形式呈現(xiàn)給學(xué)生，尤其是一些難以理解的、抽象的知識點(diǎn)。通過變換形式的講解方式，以更受學(xué)生喜愛和接受的角度傳遞給學(xué)生，從而實(shí)現(xiàn)較好的教學(xué)效果。教學(xué)情境的建立能夠幫助學(xué)生更好的融入課堂學(xué)習(xí)，更積極的參與和思考，動畫和視頻的播放讓原本抽象的、難以理解的知識變得更加具體和形象，有助于學(xué)生對知識點(diǎn)的理解，有助于學(xué)生思維的開拓和教學(xué)效果的提升。以初中生物中“生物和細(xì)胞”為例，這個(gè)章節(jié)的知識點(diǎn)包括對動物細(xì)胞和植物細(xì)胞的觀察。課堂教學(xué)可以將細(xì)胞的生長過程和細(xì)胞的結(jié)構(gòu)通過一個(gè)小短片的形式播放出來，視頻中再配以相應(yīng)的解釋說明。通過這樣的方式，一下子就讓原本緊張的課堂氛圍輕松了下來，通過視頻的觀看，學(xué)生很容易就能夠了解到有關(guān)細(xì)胞的知識。之后，再組織學(xué)生利用顯微鏡觀察真正的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，這樣相輔相成的過程，能夠?qū)崿F(xiàn)知識由抽象到具體，由虛擬到實(shí)際的過程，從而讓學(xué)生更好的理解和掌握知識點(diǎn)，同時(shí)能夠?qū)ι飳W(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣。

3.2“微課”在初中生物課堂的有效應(yīng)用

現(xiàn)代教育觀念強(qiáng)調(diào)了“以生為本”的重要性，也更加注重學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和知識探索欲望的引導(dǎo)和激發(fā)。而“微課”教學(xué)模式的提出能夠極大扭轉(zhuǎn)過去由教師把握課堂教學(xué)主動權(quán)的局面，從而讓學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和主動性得以喚起，思維得以發(fā)展?！拔⒄n”簡單來說，就是教師提前將下一節(jié)課的重、難點(diǎn)內(nèi)容以課件的形式提前發(fā)給學(xué)生，作為學(xué)生課前預(yù)習(xí)的指導(dǎo)，學(xué)生在“微課”的指引下，按照自己的思路開展自主學(xué)習(xí)，并將自主學(xué)習(xí)過程中的問題進(jìn)行記錄，自行尋找問題的答案。而課堂教學(xué)時(shí)間，教師一方面組織學(xué)生分享自己的學(xué)習(xí)過程和心得，另一方面，針對學(xué)生自學(xué)過程中的問題進(jìn)行有針對性的解答。通過這樣的方式，記為學(xué)生提供了獨(dú)立學(xué)習(xí)、思考和探索的空間，也讓課堂的互動和教學(xué)更加高效。以“人體的營養(yǎng)”為例，這是一節(jié)與學(xué)生日常生活聯(lián)系緊密的知識，均衡飲食、綠色生活也是現(xiàn)代人所提倡的。教師可以通過“微課”的形式，引導(dǎo)學(xué)生開展課前預(yù)習(xí)，包括“飲食中的營養(yǎng)物質(zhì)都包括什么，不同的營養(yǎng)物質(zhì)所起到的作用分別是什么”？讓學(xué)生帶著問題和提示進(jìn)行知識的學(xué)習(xí)。學(xué)生可以通過教材、網(wǎng)絡(luò)等方式進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的查找和學(xué)習(xí)，從而完成教師布置的任務(wù)。針對學(xué)生自學(xué)過程中遇到的問題，同學(xué)可以通過觀看教師所提供的課件，還可以通過溝通平臺與教師和同學(xué)進(jìn)行探討，最終完成對問題的理解。課堂上，教師可以讓同學(xué)來分享對這個(gè)章節(jié)知識點(diǎn)的理解和疑問，共其他同學(xué)參考，針對問題，大家共同進(jìn)行討論，教師再針對同學(xué)的分享進(jìn)行指導(dǎo)，從而構(gòu)建高效、互動、開放性的課堂[3]。

3.3信息技術(shù)提升實(shí)驗(yàn)效果

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一、運(yùn)用電教媒體，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，突破教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

興趣是最好的老師，作為一名教師，要善于運(yùn)用各種媒體激發(fā)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。電教媒體以其形、光、聲、色、字、特技手段等多種功能集一體，不僅為學(xué)生提供豐富、直觀、多角度的感知材料，刺激多種感官，吸引注意力，激發(fā)求知欲，而且能調(diào)動起學(xué)習(xí)的主動性，使之呈現(xiàn)最佳學(xué)習(xí)狀態(tài)。如：高中生物（必修本）《動物胚胎發(fā)育》這一節(jié)，關(guān)于青蛙受精卵的特征和受精卵分裂的方式是學(xué)習(xí)重點(diǎn)。教師通過播放青蛙生長發(fā)育過程的課件，要求學(xué)生注意觀察青蛙受精卵的特征和受精卵分裂的方式。這樣不僅提高了學(xué)生的注意力，激發(fā)了他們學(xué)習(xí)的興趣，而且順利地實(shí)現(xiàn)了重點(diǎn)、難點(diǎn)的突破。

二、運(yùn)用電教媒體，可以跨躍時(shí)空、擴(kuò)大課堂容量

電教媒體可以突破時(shí)空的局限，把生動、鮮明、形象的教學(xué)內(nèi)容展現(xiàn)在學(xué)生面前，吸引學(xué)生的注意力，培養(yǎng)良好的觀察品質(zhì)。如：初中生物《果實(shí)的形成》一節(jié)，綠色開花植物的雙受精作用是學(xué)習(xí)難點(diǎn)，而且這一過程是植物生理微觀過程，用語言描述學(xué)生很難理解。教師運(yùn)用電教媒體進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生可以看到植物花粉管萌發(fā)-花粉管破裂-形成受精卵、受精極核-花的各部分發(fā)育成為果實(shí)這一微觀生理動態(tài)的全過程。而在上植物的生長發(fā)育總復(fù)習(xí)課時(shí)，更加是可以把種子的結(jié)構(gòu)、種子萌發(fā)的條件、光合作用、蒸騰作用、花的結(jié)構(gòu)、傳粉和開花、果實(shí)的形成等多個(gè)知識點(diǎn)，用植物生長發(fā)育過程為主線聯(lián)系起來，幫助學(xué)生梳理知識網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)大容量教學(xué)內(nèi)容濃縮，真正實(shí)現(xiàn)提高教學(xué)效率的目的。

三、利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，促進(jìn)師生互動和生生互動

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中要努力創(chuàng)設(shè)有利于人際溝通與合作的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生學(xué)會交流和分享研究信息，尊重他人的想法，發(fā)展樂于合作的團(tuán)隊(duì)精神。由于傳統(tǒng)的教學(xué)模式只能提供單一的教師與單一班級的學(xué)生之間的交流途徑，缺乏在不同教師與不同學(xué)生之間以及不同教師之間開展交流的機(jī)制。沒有一個(gè)教師能對這么廣泛的問題作全面的解答，也很難在同一時(shí)間、同一地點(diǎn)召集不同班級的學(xué)生進(jìn)行集中解答，更不可能隨時(shí)隨地提出問題和交流討論，由于時(shí)間有限，也不可能對有關(guān)問題進(jìn)行深入的討論和及時(shí)的交流。

四、運(yùn)用信息技術(shù)，進(jìn)行學(xué)習(xí)評價(jià)和成果展示

教師在幫助學(xué)生進(jìn)行知識建構(gòu)過程中，教師對學(xué)生的總結(jié)性評價(jià)、過程評價(jià)，以及學(xué)生之間的相互評價(jià)、學(xué)生自我評價(jià)都很重要。這就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，把對一些思維火花和情感的體驗(yàn)都及時(shí)記錄下來，并能進(jìn)行相互的交流。北師大提供的VCLASS平臺上就具備聊天室的功能，教師可以針對某一主題要求學(xué)生展開討論，或者學(xué)生可以通過留言版自定討論主題。學(xué)生的想法是否有意義，會接受更多現(xiàn)實(shí)的評判，老師和同學(xué)會對此提出自己的評價(jià)。對于各方面的評價(jià)，被評價(jià)者又有權(quán)利進(jìn)行取舍，這樣評價(jià)就可以較好地實(shí)現(xiàn)自我反思和激勵(lì)的作用。

五、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)

（一）應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，拓展學(xué)生知識面

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信息技術(shù)與生物教學(xué)融合是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、視聽技術(shù)等與生物課程內(nèi)容、課程結(jié)構(gòu)、課程實(shí)施、課程資源等有機(jī)地融合在一起，成為一種和諧互動、全方位、立體化的教學(xué)模式。

一、信息技術(shù)與高中生物課程整合的優(yōu)勢分析

1.交互性教學(xué)利于激發(fā)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)習(xí)動機(jī)和體現(xiàn)學(xué)生自主地位

人機(jī)交互、及時(shí)反饋是多媒體顯著的特征，利用交互式電子白板技術(shù)可以將課程目標(biāo)與多媒體相結(jié)合，產(chǎn)生出全新的圖文并茂，豐富多彩的人機(jī)交互方式，并且及時(shí)反饋。對于學(xué)生主動學(xué)習(xí)有很重要作用。

例如，在教師講授《伴性遺傳》一節(jié)時(shí)，首先講授“基因位于染色體上”，并且“紅綠色盲基因b決定著性狀”，同時(shí)在電子白板上寫出女性色盲患者的基因型和表現(xiàn)型，這即是為學(xué)生的主動學(xué)習(xí)建構(gòu)的“錨”，然后讓學(xué)生到電子白板前嘗試寫出人類紅綠色盲相關(guān)所有的基因型和表現(xiàn)型。最后，教師根據(jù)學(xué)生完成情況進(jìn)行過程性評價(jià)，當(dāng)學(xué)生完成較好時(shí)，要采取“鼓勵(lì)性”評價(jià)：“很好的寫出了各種基因型和表現(xiàn)型，你真棒！”這樣，在學(xué)生親自動手過程中完成了人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)了以“學(xué)生為主，教師為輔”的教學(xué)，而教師及時(shí)的評價(jià)使得學(xué)生體驗(yàn)自主學(xué)習(xí)成功帶來的快樂，提高了自我效能感，激發(fā)了生物學(xué)學(xué)習(xí)動機(jī)。

2.創(chuàng)設(shè)情境教學(xué)有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，從而促進(jìn)有效的學(xué)習(xí)

情景化學(xué)習(xí)是利用多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)設(shè)接近實(shí)際的情景進(jìn)行學(xué)習(xí)利用生動、直觀的形象有效地激發(fā)聯(lián)想，喚醒長期記憶中有關(guān)知識、經(jīng)驗(yàn)和表象，從而是學(xué)生能利用原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)的知識和經(jīng)驗(yàn)，去同化當(dāng)前學(xué)習(xí)到的新知識，并賦予新知識以意義。利用信息技術(shù)將教學(xué)內(nèi)容以“故事或者童話”的形式展現(xiàn)給學(xué)生，這樣通過充分調(diào)動學(xué)生的視覺、聽覺感官來建構(gòu)知識，吸引學(xué)生。

例如，在講解《果酒和果醋的制作》一節(jié)時(shí)，教師創(chuàng)設(shè)了一個(gè)“猴子釀酒”的故事情境：在很多古籍中都有過記載，相傳一千多年前，在人類還不懂得釀造糯米酒時(shí)，有位老人就發(fā)現(xiàn)了猴子會從山上采摘各種山果，并且扔到樹洞中，一段時(shí)間后便可得到清純而陶醉的汁液，后來老人學(xué)著猴子的方法成功的制作純香的米酒。教師在一邊展示圖片一邊講解后引出果酒制作方法和原理。因?yàn)橛泄适虑榫车囊耄ぐl(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的生物學(xué)的熱情，并在輕松的氣氛中很掌握所學(xué)內(nèi)容。

3.信息技術(shù)輔助生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)有助于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，許多生物學(xué)知識都需要通過實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)、現(xiàn)象和結(jié)果加以證實(shí)。在以往的生物教學(xué)中，由于教學(xué)資源有限，實(shí)驗(yàn)室配置較低，缺少很多的實(shí)驗(yàn)器材，使得“探究實(shí)驗(yàn)”變成了“講實(shí)驗(yàn)”，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳，降低了學(xué)生對生物學(xué)習(xí)的興趣。通過利用多媒體資源可以展示每個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程，這樣可以幫助學(xué)生認(rèn)識實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察能力，掌握正確的實(shí)驗(yàn)基本技能，并且重要的是能夠直觀的體驗(yàn)科學(xué)探究的奧妙。

例如，在教材中關(guān)于“葉綠體色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，主要以文字形式介紹實(shí)驗(yàn)原理、步驟，實(shí)驗(yàn)結(jié)論：葉綠體色帶自下而上分布是橙黃色的胡蘿卜素，黃色的葉黃素，藍(lán)綠色的葉綠素a，黃綠色的葉綠素b。教材缺少圖片等資源，使得學(xué)生很真正理解實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)也很難想象葉綠體色帶的分布。教師利用多媒體技術(shù)展示專業(yè)人員操作過程，在這一過程中，學(xué)生會仔細(xì)觀察，如何搗碎葉片？如何制備濾紙條？如何提取、分離色素？并且多媒體還可以模擬四種色素的在濾紙條上出現(xiàn)的先后順序及顏色。展示結(jié)束后，學(xué)生親自動手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因?yàn)橐呀?jīng)具備了一定的觀察能力和掌握了操作要點(diǎn)，因此實(shí)驗(yàn)中就比較容易獲得成功，同時(shí)提高了學(xué)生的成就動機(jī)，激發(fā)了進(jìn)一步學(xué)習(xí)生物的熱情。

二、信息技術(shù)與生物教學(xué)整合過程中需要注重的問題

由于信息技術(shù)具有傳統(tǒng)教學(xué)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，所以信息技術(shù)無論是對輔助教師的“教”，還是對促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的“學(xué)”來說，都能夠提供強(qiáng)大的支持。但是，在信息技術(shù)與生物教學(xué)的融合過程中存在以下幾點(diǎn)問題：

1.注意正確運(yùn)用多媒體

課堂教學(xué)中學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師起主導(dǎo)作用，而多媒體可以起輔助教學(xué)作用。但是，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要依據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容確定是否使用多媒體?；谏飳W(xué)科特點(diǎn)，在學(xué)習(xí)細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)、生物體結(jié)構(gòu)與功能、實(shí)驗(yàn)探究等方面恰當(dāng)使用多媒體可以起到畫龍點(diǎn)睛的作用，同時(shí)化抽象為直觀，突破教學(xué)難點(diǎn)。在課堂教學(xué)中，合理使用多媒體技術(shù)輔助教學(xué)很重要，但是不考慮教學(xué)內(nèi)容而濫用信息技術(shù)教學(xué)，結(jié)果不會提高教學(xué)效果，反而會使得教學(xué)效果不佳。

2.注意多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合

多媒體技術(shù)具有聲音、圖像、視頻、文本等多種展現(xiàn)方式，在教學(xué)中可以產(chǎn)生各種視聽信息，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。但是，在課堂教學(xué)中要將信息技術(shù)（如幻燈、投影、錄像等）與傳統(tǒng)媒體（如板書、掛圖、模型等）恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)合，充分發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)的有效作用，各展所長，互為補(bǔ)充，相輔相成，從而達(dá)到優(yōu)化教學(xué)過程的目的。在課堂教學(xué)中，如果完全依賴多媒體進(jìn)行教學(xué)，而忽略了傳統(tǒng)教學(xué)媒體的作用，結(jié)果只會使得學(xué)生像觀看影片一樣，很難真正理解和掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，這樣多媒體技術(shù)不但不能優(yōu)化教學(xué)，相反會影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

3.注意要運(yùn)用“學(xué)教并重”教學(xué)設(shè)計(jì)理論進(jìn)行“信息技術(shù)與生物教學(xué)融合”的教學(xué)設(shè)計(jì)

對于以計(jì)算機(jī)為核心的信息技術(shù)不僅可以作為輔助教師“教”的形象化工具，而且還可以作為促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與探究的認(rèn)知工具和協(xié)助交流工具。但是，從長期實(shí)踐來看，多數(shù)教師主要通過利用多媒體課件來輔助教學(xué)，較少考慮是否促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)。因此，并沒有很好的充分發(fā)揮信息技術(shù)與生物教學(xué)融合的優(yōu)勢。所以，在“融合”過程中，要基于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)，合理利用各種信息技術(shù)，即包括多媒體課件也包括基于網(wǎng)絡(luò)的研究性學(xué)習(xí)，如Webquest等，這樣才能營造一種更好的信息化教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)新型教與學(xué)方式，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)構(gòu)。

篇（11）

2.演示圖片

在初中生物課本中有大量演示生物多樣性的的圖片，合理適時(shí)的在課堂中演示它們，可以拓展學(xué)生的視野，豐富學(xué)生的閱歷，還可以加深他們對知識的記憶。在演示時(shí)可利用PPT的帶背景的文本框，將需要記憶的部分遮住，再有順序的設(shè)置文本框的“自定義動畫”，“退出”效果，演示課件時(shí)隨著文本框的退出，圖中需強(qiáng)調(diào)，記憶的部分也就逐個(gè)顯示出來。

3.演示實(shí)驗(yàn)

學(xué)生在初中階段的生物學(xué)習(xí)中會接觸到大量的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樯飳W(xué)科是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，大部分實(shí)驗(yàn)學(xué)生都應(yīng)親手操作，不能以模擬操作完全代替學(xué)生實(shí)際操作。但有個(gè)別實(shí)驗(yàn)卻例外，如耗時(shí)很長的“觀察青霉和匍枝根霉”，我們可將整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程錄制下來，并且插入課件中。在播放課件時(shí)，可放大學(xué)生操作中的優(yōu)點(diǎn)和存在的問題，這更有利于分析和解決問題，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。?shí)驗(yàn)情境中是學(xué)生熟悉的同學(xué)和環(huán)境，他們還會有身臨其境的感覺，增加實(shí)驗(yàn)的真實(shí)、可信度。

4.演示知識結(jié)構(gòu)及練習(xí)

由于課堂時(shí)間有限，教師以傳統(tǒng)的板書形式展示知識太耗時(shí)費(fèi)力，針對這一情況，教師在課前可將知識結(jié)構(gòu)集成課件，課堂播放，這無形之中也增大了課堂容量，以便課堂留出更多時(shí)間開展有意義的教學(xué)活動。另外，講授新課時(shí)的知識結(jié)構(gòu)也可保存至復(fù)習(xí)時(shí)做回顧用。

5．突破重難點(diǎn)

對信息技術(shù)與生物教學(xué)融合最大的肯定應(yīng)該就是它能突破課的重難點(diǎn)。如講“綠色植物的生長需要水和無機(jī)鹽”一節(jié)時(shí)，要認(rèn)識到：無土栽培成功的原因是本節(jié)的重點(diǎn)?？砂才拧叭N培養(yǎng)液中培養(yǎng)青菜植株”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生先增加感性認(rèn)識。方法是：提前一個(gè)星期讓學(xué)生按課本進(jìn)行操作，記錄自己在試驗(yàn)過程中存在的收獲和困惑。在講課時(shí)教師將對比實(shí)驗(yàn)帶到講臺上，讓學(xué)生親自看一看，哪株青菜長勢好？哪株青菜長勢弱？同時(shí)播放三種培養(yǎng)液中培養(yǎng)青菜植株的錄像片，解決學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的困惑。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)與多媒體相結(jié)合完成了實(shí)驗(yàn)，并得出正確的結(jié)論。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于學(xué)生理解和掌握重點(diǎn)又符合初中學(xué)生的思維方式。錄像通過聽覺、視覺和思維感官功能，使學(xué)生分散了知識難點(diǎn)，化難為易，從而突破了教學(xué)難點(diǎn)。再如，動畫“人體呼吸運(yùn)動”可動態(tài)的展示人體呼吸過程中肋骨、膈、胸廓、空氣進(jìn)出肺的情況；“家兔內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖”可以圖形的形式展示家兔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；視頻“細(xì)菌的形態(tài)”可把只有用高倍顯微鏡才能觀察到的細(xì)菌的形態(tài)以動態(tài)的方式，清楚的向?qū)W生展示，這些都可以突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)。