多媒体教学在生物信息学课程教学中的应用和实践 王振超 20112501201

第一篇：多媒体教学在生物信息学课程教学中的应用和实践 王振超 20112501201

多媒体教学在生物信息学课程教学中的应

用和实践

王振超

（华南师范大学生命科学学院，广东广州 510631）

摘要：分析生物信息学的学科特点，根据其特点说明多媒体这一现代化教学手段在其课程教学中的必要性，介绍多媒体在实际教学中的具体应用。关键词：生物信息学 多媒体 教学实践

21世纪是生命科学的世纪，生物科学是自然科学中发展最迅速的学科之一。在生命科学研究中，人们需要用信息科学的方法来研究生命信息。对面庞大的生物信息数据、及其快速的发展，在实际的教学中运用现代化的教学手段是必不可少的。生物信息学的主要研究内容及其特点

1.1生物信息学的研究内容

任何一门学科，研究的内容决定了研究方法和手段。

生物信息学（Bioinformatics）研究对象是生物学数据，更直接地说是分子生物学数据。随着分子生物学及其实验技术的日趋成熟，生命科学研究进入了前所未有的高速发展时期。生物信息学也成为了生物医学、数学、信息科学以及计算机科学等诸多学科的崭新交叉学科。它运用数学、计算机科学和生物学工具对生物数据进行储存、检索、分析和处理，以达到揭示生物数据中的生物学内涵的目的。

其研究内容主要包括：①大规模基因组测序中的信息分析；②完整基因组的比较研究；③生物大分子的结构模拟与药物设计；④遗传密码的起源与生物进化分析；⑤生物信息学分析方法学的研究；⑥生物信息数据库的建立与服务。[1] 1.2 生物信息学的学科特点

生物信息学主要有三大特点：①以生物数据库为基础，其中的生物数据庞大而复杂； ②生物信息的处理分析主要依托于计算机作为基础工具，利用互联网对信息的搜索及存储功能实现数据收集、管理和更新，并借助数学算法进行数据分析，所以说生物信息学结合分子生物学、数学、计算机科学等学科的前沿学科，具有更强的交叉性；③ 生物信息学是近几年随着基因测序而迅速兴起的，发展时间短、难度大，还在不断地完善中。多媒体教学的应用

根据生物信息学的研究内容和特点，在其教学中，必须使用多种现代化的教学手段。

2.1 基本的多媒体设备

可以链接网络的多媒体电脑、投影仪、摄像机等。多媒体电脑主要用于安装课件、视频等，与投影仪连接之后演示教学内容。投影仪的屏幕投影功能可以将多媒体课件、视频、文字、图片直接展示给学生。

2.2 多媒体教学的具体应用

2.2.1 生物信息学教学难点

生物信息学新近兴起，还在不断发展完善中，需要学生保持自身知识的不断更新；信息数据庞大而繁杂，仅仅是人类基因组的序列图，就由30亿对核苷酸组成，如何让学生有效认识利用这些信息是难点；生物信息学交叉性强，需要培养学生的综合能力；生物信息学涉及的数据库、软件大多是英文的，这样就增加了学生自主学习的难度。

2.2.2 多媒体教学实施

①多媒体教学只是作为一种教学的辅助，不是唯一的教学手段，教师不可完全依赖于多媒体。在多媒体的使用过程中应选择重难点，突出学生不易理解、抽象的知识，利用多媒体视频、图片的功能形象直接地表现出来；

②多媒体课件的文字应当尽量简练，重点突出；其中援引的图片、视频应当清晰恰当；对于课本上文字难以清晰表述的问题及操作，应当利用互联网连接、FLASH动画、视频等工具，让学生对知识有直观理解；

③涉及到具体的计算机操作问题，老师应该现在教学现场演示，让学生跟随老师一步一步操作，提高学生的学习效率；

④多媒体教学只是一种教学手段，不能解决所有问题这就有赖于教师发挥引导作用，运用各种方法和教学手段，让学生更高效率地掌握知识；

2.3 多媒体教学与网络化教学的结合

互联网上有大量的生物学数据库，有着大量的生物信息。例如，美国国立生物技术信息中心（NCBI）的Gen Bank、欧洲生物信息学研究所（EBI）的EMBL核酸序列数据库等等。这些数据库都有许多生物信息软件和服务项目，如，BLAST序列比对分析、FASTA序列对比分析等；互联网上丰富的生物信息学资源是很方便学生利用的。

在教学中，利用可以链接互联网的电脑进行演示教学，可以直观展示，加强学生的记忆；又可以教给学生各种生物信息学有关软件的具体使用方法，这样学生在课下就可以自主利用互联网进行学习，并充分利用互联网资源加深对理论知识理解、提高实际应用能力。结语

综上所述，生物信息学是新时代生命科学的产物，具有新颖前沿、交叉综合的特点。鉴于生物信息学课程的教授内容和特点，运用多媒体这一现代化教学手段教学，是非常适合课程特点的，对于提高教与学的效率和质量有着重大意义。参考文献：

[1] 杭琦.浅谈生物信息学 内蒙古师范大学学报[J] 2002年10月 第15卷 第5期 41-42 [2] 张林，柴惠.现代教学手段在生物信息学教学中的应用 新课程研究[J] 2011年4月 219期 156-157 [3] 张纪阳，刘 伟，谢红卫.生物信息学课程研究性教学的实践与思考.高等教育研究学报[J] 2011年12月 第34卷第4期 51-53 [4] 陈绮,周明全,耿国华,郑建国.生物信息学中的计算机技术应用.微机发展[J] 2005年10月 第15卷 第10期 120-122 [5] 朱海燕 现代信息技术在生物信息学研究中的应用.情报探索[J] 2006年8月 第8期

第二篇：数学模型在生物信息学教学中的应用

目 录

目录...............................................................................................................................................i 摘要..............................................................................................................................................ii 第一部分 数学建模........................................................................................................................1 数学建模的介绍...................................................................................................................1 2 数学建模的主要内容...........................................................................................................1 3 数学建模的流程...................................................................................................................2 4 数学建模的主要算法...........................................................................................................3 5 数学建模的软件...................................................................................................................3 第二部分 生物信息学....................................................................................................................3 什么是生物信息学...............................................................................................................3 2 生物信息学的研究方向.......................................................................................................4 第三部分 生物信息学与数学建模的交叉.....................................................................................4 方法和技术的交叉...............................................................................................................4

1.1 数学统计方法............................................................................................................4 1.2 动态规划方法............................................................................................................4 1.3 机器学习....................................................................................................................5 1.4 数据挖掘....................................................................................................................5 1.5 生物分子的计算机模拟............................................................................................5 2 目的上的相似.......................................................................................................................5 第四部分 数学建模在生物信息学中的部分应用.........................................................................6 运用数学模型的预测...........................................................................................................6 2 运用数学模型的数据分析...................................................................................................7 参考文献..........................................................................................................................................7

i 数学建模在生物信息学中的应用研究

摘 要

本文首先介绍了数学建模和生物信息学的基础知识，然后分析了数学建模和生物信息学的交叉知识点。分析显示，数学建模和生物信息学不仅在统计方法和数据挖掘等使用方法和技术方面存在交叉知识点，还在目的上具有一定的相似性，即两者都是对大量的数据进行统计和分析，都以解决问题为最终目的。最后，文章重点回顾了数学建模在生物信息学中数据分析和结构预测方面的部分应用。

关键词：数学建模 生物信息学 应用研究

ii

第一部分 数学建模 数学建模的介绍

从航空航天领域中的火箭发射、武器的自动导航，到企业中该如何配置人力、物力和财力，进而用最小的成本产生最大的利润，再到生活中如何规划自己有限的时间复习期末考试，等等。这都或多或少地运用到了数学建模的知识。数学建模是一个将实际问题用数学的语言、方法，去近似刻画、建立相应数学模型并解决科研、生产和生活中的实际问题的过程。数学建模的问题比较广泛，涉及到多学科知识，它不追求解决方法的天衣无缝，不追求所用数学知识的高深，也不追求理论的严密逻辑，它以解决问题为主要目的。

模型的建立，即把错综复杂的实际问题简化、抽象化为具有合理的数学结构的过程。通过调查、收集数据资料，观察和研究实际对象的固有特征和内在规律，抓住问题的主要矛盾，建立起反映实际问题的数量关系，然后利用数学的理论和方法去分折和解决问题。

随着科学技术的飞速发展，人们越来越认识到数学的重要性：数学的思考方式具有根本的重要性，数学为组织和构造知识提供了方法，将它用于技术时能使科学家和工程师生产出系统的、能复制的、且可以传播的知识„„数学对于经济竞争是必不可少的，数学科学是一种关键性的、普遍的、可实行的技术。在当今高科技与计算机技术日新月异且日益普及的社会里，高新技术的发展离不开数学的支持，没有良好的数学素养已无法实现工程技术的创新与突破。数学建模的主要内容

数学建模理论包含统计回归模型、优化模型、图论模型、微分模型和概率模型等【1-3】，如表1所示。

表1 数学建模的主要内容

统计回归模型 数学挖掘 聚类分析 层次分析 线性回归 非线性回归 主成分分析 时间序列分析 运筹与优化模型 博弈论

图论模型

线性规划

最小生成树

整数规划

最大流问题

目标规划

最短路径问题

动态规划

最长路径问题

非线性规划

PERT网络图模型

多目标决策

最小费用流问题

数据拟合与插值 存贮论模型

偏微分方程模型 灰色预测模型

马氏链模型

差分方差模型

排队论模型

稳定性模型

决策论模型

微分方程模型

计算机模拟

GM模型

随机模拟

图论与网络模型

微分差分模型

概率模型 数学建模的流程

图1数学建模的流程[3] 数学建模的主要算法

蒙特卡罗算法——该算法又称随机性模拟算法，是通过计算机仿真来解决问题的算法，同时可以通过模拟可以来检验自己模型的正确性。

数据处理算法——通常会遇到大量的数据需要数据拟合、参数估计、插值等处理，通常使用Matlab作为工具。

规划算法——遇到线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等最优化问题，可以用数学规划算法来描述，通常使用Lingo软件实现。

图论算法——包括最短路、网络流、二分图等算法。动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等算法。

非经典算法——模拟退火法、神经网络、遗传算法为最优化理论的三大非经典算法。数学建模的软件

数学建模有专用的软件：Matlab 7，Lingo 8为其中最主要的软件，其他重要的软件有Mathematice，S-plus，SAS等。

第二部分 生物信息学 什么是生物信息学

生物信息学是一门新兴的交叉学科，它使用数学和计算机这两项工具，对日益增长的生物数据进行快速、高效的组织与分析。生物信息学的近期任务是大规 3 模的基因组测序中的信息分析、新基因和新SNP的发现与鉴定、完整基因组的比较研究、大规模基因功能表达谱的分析、生物大分子的结构模拟与药物分析，其远期任务是非编码区信息结构分析、遗传密码起源和生物进化的研究。2 生物信息学的研究方向

生物信息学的发展异常迅速，现主要包括DNA序列对比、蛋白质结构对比与预测、编码区的基因识别、序列重叠群(Contigs)装配、基于结构的药物设计、非编码区的分析研究、遗传密码的起源、分子进化与比较基因组学、生物系统的建模和仿真、生物信息学技术方法的研究等几个研究方向【4-6】。

第三部分 生物信息学与数学建模的交叉

生物信息学是利用数学和计算机作为工具，不可避免地与数学建模，这一利用计算机和数学理论解决实际问题的学科，无论在研究方法和技术上，还是在运用目的上均产生一定的交叉。1 方法和技术的交叉

生物信息学所使用的方法与技术包括数学统计方法、动态规划方法、机器学习与模式识别技术、数据库技术与数据挖掘、人工神经网络技术、生物分子的计算机模拟等，而这些恰恰是数学建模领域的核心理论与知识。1.1 数学统计方法

数据统计、因素分析、多元回归分析是生物学研究必备的工具，而这些是数学建模的统计回归模型中最为基础的知识；隐马尔科夫模型（Hidden Markov Models）在序列分析方面有着重要的应用，与隐马尔科夫模型相关的技术是马尔科夫链（Markov Chain），而马尔科夫链模型正是数学建模中针对离散状态按照离散时间的随机转移而建立的模型。总之，生物信息学和数学建模有的第一个共同点是，都有对海量数据进行统计分析的过程。1.2 动态规划方法

动态规划（Dynamic Programming）是一种解决多阶段决策过程的最优化方法，在每个阶段做出一定的决策并影响后续的决策，最终选择一个最优决策。

当两个DNA序列长度较小时，采用动态规划算法可以很好地解决两个序列的相似性问题。当序列长度太长时，改进的BALST和FASTA算法也是基于动态规划 的思想。同时，动态规划在数学建模领域也被用来解决最短路线、库存管理、资源分配等生产和生活中的现实问题。1.3 机器学习

机器学习一般采用遗传算法、神经网络或聚类分析等，模拟人类的学习过程，以计算机为工具获取知识、积累经验，在拥有大样本、多向量数据的数据分析中发挥着日益重要的作用。比如，聚类分析已经运用于癌症类型的分类，神经网络和隐马尔可夫模型对于缺乏完备理论体系的生物领域也同样奏效。以上聚类分析、神经网络和隐马尔可夫模型均为数学建模中的重点方法。1.4 数据挖掘

数据挖掘又被称作数据库中的知识发现，在此意义上，生物信息学也是在海量的生物数据中发掘生命的奥秘。基因序列包括外显子和内含子，其中外显子只占其中的一小部分。大部分的内含子序列的作用并不为人知，如何从这些简单的ACGT序列中发现内含子如何参与基因的转录与翻译变得异常重要。比如，利用一阶和二阶马尔可夫链的方法侦测密码区。1.5 生物分子的计算机模拟

所谓生物分子的计算机模拟就是从分子或者原子水平上的相互作用出发，建立分子体系的数学模型，利用计算机进行模拟实验，预测生物分子的结构和功能，预测动力学及热力学等方面的性质，常用的方法是蒙特卡罗法和模拟退火方法。2 目的上的相似

数学建模与生物信息学都会对大量的数据进行统计和分析，都以解决问题为最终目的，并且以求得满意解为重点，因为有时全局最优解难以得到。另外，数学建模和生物信息学的研究都更强调能否具有实用性。比如生物信息学的机器学习技术中运用到了神经网路或隐马氏模型，但人们目前并不清楚该算法或模型是如何到达解的，即对其具体的机理并不十分了解。但这并不妨碍我们使用这种方法，因为这种方法具有使用成功性和可用性。在这个意义上，数学建模也经常通过此类“黑箱” 操作达到特定解。正如Cynthia Gibas和Per Jambeck在《Developing Bioinformatics Computer Skills》的前言所说，生物信息学“is often less about developing perfectly elegant algorithms than it is about answering practical questions”。从这个意义上说，数学建模与生物信息学有着目的上的相似性。

第四部分 数学建模在生物信息学中的部分应用

1.运用数学模型的预测

1993年Rost和Sander[6]提出了三级网络模型，这种神经网络方法已经成为了蛋白质结构预测普遍采用的方法。2003年闫化军等[7]人也通过神经网络算法预测蛋白质二级结构。2007年林卫中等[8]人将GM(1,1)模型应用于蛋白质二级结构类型的预测，把提取出的蛋白质氨基酸的排列信息作为伪氨基酸成分，从而较大的提高了预测的成功率。2008年邱望仁等[9]人将OET-KNN算法应用于蛋白质二级结构类型的预测，通过LZ复杂度的算法计算了伪氨基酸的成分，再用OET-KNN算法分类预测，从而也较大的提高了预测的成功率。

Bader等[10]人将Logistic回归模型用来预测蛋白质之间的生物学关系，这种运用使得通过遗传学和基因表达数据来分析蛋白质数据成为了可能。2006年王明会等[11]人将Markov链模型应用于蛋白质可溶性的预测，预测精度普遍好于或接近于神经网络、信息论和支持向量机法的结果，而且该模型的运算复杂度低，耗时也更短。2006年张菁晶等[12]人将隐马尔可夫模型运用于目标基因全基因组的预测，同量高、准确度高并且操作简单，尤其在多结构域蛋白家族的预测上优势明显。2008年刘桂霞等[13]人提出了一种带偏差单元的递归神经网络模型。该模型根据BP算法得出权系数调整规则，使得收敛速度比一般的BP网络更快，对于预测蛋白质关联图有一定的实用价值。

2.运用数学模型的数据分析

1997年Carr等[14]研究了大鼠脊髓的基因活动，通过聚类分析证明具有已知相似功能的基因属于一类。2006年张文彤等[15]人综合了聚类方法和进化树分析的优点，通过先聚类将数据拆分，然后根据聚类的类别构建进化树，这种方法可以很好地在大样本数据中应用，并以甲型流感病毒的H3A1序列作为实例，构建拼接出了完整的进化树结果。

2006年徐丽等[16]人针对Viterbi算法和Baum-Welch算法在隐马尔可夫模型（Hidden Markov Model）的参数估计中无法找到全局最优解，提出了基于遗传算法的HMM参数估计，这种方法用于多序列对比研究时可以更好的避免局部最优解。2007年周晓彦等[17]人通过综合模糊数学和核判别方法的优点，提出了一种基于模糊核判别分析的基因表达数据分析方法，并以多发性骨髓瘤的基因表达数据为例证实了这种方法的可行性和精确性。2007年刘万霖等[18]人介绍了构建基因调控网络的多种算法和方法，比如马尔可夫链可以用于分析时间序列微阵列表达数据；将随机和概率等引入布尔网络模型，可以增强基因网络调控的精确性；贝叶斯网络模型在Friedman和Pe’er等人做出了开拓性的工作后，在基因表达数据和调控网络方面得到了快速的发展。

参考文献

[1] 冯杰等.数学建模原理与案例.科学出版社,2007.[2] 高隆昌,杨元著.数学建模基础理论.科学出版社,2007.[3] 戴朝寿,孙世良.数学建模简明教程.高等教育出版社,2007.[4] 陶士珩.生物信息学.科学出版社,2007.[5] DAVID W.MOUNT.生物信息学:中文版.高等教育出版社,2003.[6] Rost B, Sander C.Proc.Natl.Acad.Sci.USA, Biothysics, 1993,90:7558-7562 [7] 闫化军,傅

彦,章

毅等.神经网络方法预测蛋白质二级结构.计算机科学.2003,30(11):48-52 [8] 林卫中, 肖绚.基于GM(1,1)模型的蛋白质二级结构类型预测.计算机工程与应用, 2007, 43(34): 41-45 [9] 邱望仁, 肖绚, 林卫中.基于OET-KNN算法的蛋白质二级结构类型预测.计算机工程与应用, 2008, 44(29): 204-210 [10] Bader JS,Chaudhuri A,Rothberg JM,et al.Gaining confidence in high-throughput protein interaction network.Nat Biotechnol,2004,22: 78-85 [11] 王明会, 李 骜, 王娴等.Markov链模型在蛋白质可溶性预测中的应用.生物医学工程学杂志, 2006, 23(5): 1109-1113 [12] 张菁晶,冯

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栋,朱云平等.基于微阵列数据构建基因调控网络.遗传,2007,29(12):1434-1442 8

第三篇：浅谈多媒体在教学中的应用与实践

《浅谈多媒体在教学中的应用与实践》

成文彦

摘要：随着时代的发展，科技成果在社会生活中的应用越来越普遍，特别是近几年多媒体在教学中的应用正体现了科教兴国的这个大政策的落实。在此，我仅仅就多媒体教学的概念，它在教学中的应用，及所出现的一些利弊简单的谈一谈。关键词：多媒体；教学；应用

随着现代传播媒体迅猛发展，无线电广播、开闭路电视、微机网络、多媒体的组合等已广泛服务于社会、学校、家庭。从而由现代科学技术与现代教育思想有机结合，形成一种新的教学手段即现代教育技术。它是把多媒体为核心的教育技术在学校中进行普及和应用，此乃当今教学改革的必经之路，也是提高教学质量的重要保证。

一、什么是多媒体教学

多媒体教学又称现代教育技术。1994年美国教育传播与技术协会对教育技术作了新的定义：教育技术是关于学习过程与学习资源的设计、开发、利用、管理和评价的理论与实践。综合国际成果并结合我国实际，我们把现代教育技术定义为：现代教育技术就是运用现代教育理论和先进的视听教育手段，进行教育活动，通过对教与学的过程和教与学资源的设计、开发、利用、管理和评价，以实现优化教学的理论与实践。多媒体是将信息表现形式（文字、图片、声音、图像等）、信息存储介质（磁盘、磁带、光盘等）和信息传播介质（光缆、电缆、电磁波等）等软硬件集成于计算机系统中的有机结合体。

二、多媒体在教学中的应用

多媒体教学就是运用现代教育理论和现代信息技术，通过对教与学的过程和教与学的资源的设计，开发利用，评价和管理，以实现教学优化的理论与实践。它包括幻灯、投影、录音、电影电视、录象、计算机、卫星通讯系统等现代教学媒体和抽象形式表现出来的作用于教与学实践中的科学理论知识、系统方法。

1.模拟教学

教学模拟技术的功能是把抽象的模拟为具体的，把思维形态的模拟为物质形态的，用模拟物代替实物、实景进行教学。学校教学中涉及知识范围较广，除了语文、英语、数学、历史、地理等文史类知识之外，还有化学、物理、生物等实验性强的诸方面内容，一些特定的流程场面，需要专门的演示或资料影片的放映方能给学生以直观深刻印象。这些环节若采用以往的教学模式，从课程的准备、实施到效果评定等方面均有较大难度。所以在运用了多媒体中的模拟技术，一切变得简单而又有趣味。

2.课件

课件是在一定的学习理论指导下，根据教学目的和目标的要求，由教学内容和教学决策组成的计算机软件。中小学各学科教学课件的制作已作为衡量现代化教师水平的重要内容之一。而运用课件的主要目的是促进学生轻松地学习，更科学地突破难点，从而在单位时间内能快速获取尽可能多的知识、信息，形成技能，以达到教学过程的整体优化。因此，真正优秀的课件，应能体现最佳的教学思想，运用后能达到最佳的教学效果，并让每位学生都能接受美的教育。否则，课件就容易变成“书本与黑板”的搬家。

3.网络技术

网络技术的应用，使得多媒体计算机的信息资源更为丰富，不仅扩大了教师与学生获得信息的途径，同时也合理地运用各种教育资源，实现更大范围内的资源共享，为优化教育软件资源配置提供了可行的环境。从近年情况看，学校除进行常规教学外，还利用网络技术在网上进行教学，这对学校教学来说无疑提高了要求，但这是一种大趋势。一方面我们可以通过网络技术加强教学工作，另一方面也要通过这些手段培养学生学习使用新技术的原动力，为其适应今后社会发展打下良好基础。目前学校教学所使用的网络多为校园网，应该向广域网发展，这种模式在大学的网站上比较多见，中学比较少见，这可能与大学和中学学校的资金相差太大有关，不过目前一行重点中学的校园网也建设的相当不错，甚至开设了远程网络教育的网校。

4.远程网络教育

随着国家现代化建设的步伐加快，社会上各类人员都面临知识更新、深化的压力与挑战，学校对在职人员的培训工作将面临很大压力，鉴于目前我国学校规模的约束和编制体制的限制，进行远程教育是缓解这一矛盾的有效途径，远程教育施教面广，时间方式较为灵活，非常适于在职人员一边工作一边学习，也减轻了学校培训的压力。同时，学生也可以在课下上网学习复习功课。

三、多媒体教学中出现的一些利弊

现代教育技术的应用带来了教学效果和教学质量的提高，其中许多突出特点在实践中已显示了强大优势。但是任何事物的发展总是一个辨证的过程，在现代教育媒体开发与应用中也出现一些不容忽视的问题。我们必须正确认识，并在实践种注意解决，确保更好的使用现代媒体教学发挥其巨大优势。

1．多面体课件是现代教育技术用于教学工作的灵魂之一，高质量的课件是教学的先导和前提。由于当今开发中多用工具提供的模板制作的课件内容相仿和相近的太多，特别是开发工具提供的自动功能较多，制作中较易出现过分强调华丽外表中看不中用的一些形式上的东西。如一些不恰当的动画等，在使用中就分散了学生的注意，结果显然达不到预期效果。其实课件作为一种教学必备的软件基础，它的制作和使用应以实现最终教学目的为宗旨应避免出现重形式轻内容的不良现象。

2．现代教育技术应用中易形成重机器，轻教师的弊端。现代媒体用于教学，会出现不分课程内容，过分依赖媒体技术，僵化地使用现代化媒体教学的不良现象。忽现教师作为教学活动的主导作用，甚至教师成为现代媒体课件的放映员，学生成为缺乏活力的观众，课件成了简单的电子讲稿。我认为现代媒体只能是教师在教学活动中的辅助手段，在整个教学过程中教师的主导性和学生的主体性地位是不应丧失的，现代教育技术是达到教学目的的手段之一。

3．对现代教育技术应用的认识存在误区，有部分教师对现代教育技术片面理解，认为只要使用了现代的教学设备，就是进行了现代媒体教学。没有把媒体于教学内容充分整合，认真分析哪些内容用什么方式表现为好，利于学生学习。

4．任何教学手段都不是万能的，它只是教师进行教学活动的一种辅助手段。选任何一种媒体作为辅导手段都具有本身的局限性。如在教学实践中发现的白天进行多媒体教学的教室环境较暗：课堂笔记记录困难：信息量大、速度快，基础薄弱的学生学习吃力，加之目前开发软件的技术不高，长期使用多媒体教学，学生丧失新鲜感，若教师教学组织不当，学生感觉单调，视觉疲劳。难以达到预期效果。

人们对多媒体教育技术的研究，是伴随着人类社会教育活动的开始而开始的。人们对多媒体教育技术的研究尽管由来已久，但是多媒体教育技术形成理论体系，并作为一个专业出现在人类社会教育活动中却是近期的事情。可以预料，一方面随着人们对教育的再认识，社会对教育的更大需求，多媒体教育技术必担当起更有深度和更大范围的使命；另一方面，在人类社会科学技术全面发展的推动下，在信息化社会发展的进程中，多媒体教育技术又必将获得更高更新的发展。

第四篇：多媒体在初中生物教学中应用

浅谈多媒体在初中生物教学中应用的心得体会

作者:高江 时间:2011-4-11 14:46:44 来源:高香135 原创

多媒体教学作为一种具有特殊功能的教学手段，越来越受到广大教师的重视。它不仅使课堂教学视听化、形声化，而且使课堂的直观性更加突出。使用多媒体还会使教材„活化”，所以倍受广大师生们的欢迎。课堂教学中多媒体技术的应用到底有哪些作用呢?根据本人多年的教学经验总结，作如下几个方面加以阐述:

一、帮助组织教学:

多媒体技术能使课堂教学达到一个“序”化工程。讲课开始使用媒体可以引人入胜；中间穿插媒体能波澜起伏；结尾运用媒体可达到余音不绝的效果。如在讲“蒸腾作用”一节可以这样来组织教学：

在课的开始，利用电教媒体进行导入，可巧设导语，暴露关键，给学生播下悬念的种子。教学中先可以放一段电视剧《少年特工》里小队员在山顶用塑料袋在树枝上取水的片断，配以导语来问：为什么带叶的树枝会有这种“吐水”现象？一下子学生的思维发条被拧紧了，就会主动积极的去思考问题。课的中间可按学生认识的主线和课堂教学顺序加进“枝叶在白天的蒸腾作用”演示实验，同时教师可把自己“讲、做、写、画”的基本功有机地结合起来，给学生一个可接受的立体交叉的信息网，用他们多种感官接受来自各种渠道的外界刺激，强化了记忆。课的结尾可以将“蒸腾作用”过程及意义用动画的方式演示出来，帮助学生巩固所学知识并留下一个美妙的回忆。

二、能更好地激发学生学习生物学的兴趣

兴趣是最好的老师。艺术课教学的效果，很大程度上取决于学生的兴趣。在“巧用媒体激发兴趣”这一环节，教师巧妙运用电教媒体，采用故事式、游戏式、猜迷式等教学手段，能活跃课堂气氛，创设思维情境；能引导学生积极思维，培养学生良好的心智状态，激发学生对知识的浓厚兴趣，为学习新知识起到铺垫作用。

例如，我在教学《生活中的声音》一课时，采用了游戏引入，诱发学生学习兴趣。游戏是儿童最感兴趣的活动，通过游戏获得的知识感受最深刻。在教学的开始，我设计了“猜一猜”这一游戏：首先我提问：“老师这里有一个魔盒，里面装了各种声音，小朋友们能猜出是什么声音吗？”这句话一下就吸引了学生的注意力，抓住了学生的心，激发了学生的探索欲望。接着，我让学生闭上眼，开始播放各种自然界的声音，让学生根据声音来猜，并说出是怎么猜出来的。学生情绪高涨，在顺利完成游戏活动后，产生了成功的喜悦。

三、利用动画技术,化静为动,强化学生的理解能力

遗传规律中等位基因分离和非等位基因之间分离及组合的互不干扰性,属于微观的、动态变化的、且肉眼难以观察,因此是教学难点。运用多媒体动画技术,完全能够模拟原始生殖细胞在进行减数分裂时,等位基因随同源染色体的彼此分离而分离,又随非同源染色体自由组合而组合的动态变化和产生配子的种类及比例。通过化静为动,化微观为宏观,化抽象的想象为具体的图像,轻而易举地达到了突破难点、加深理解、方便记忆的教学目的。

四、能化难为易、化繁为简、化抽象为具体

生理学科的特点是细微、动态、抽象。如人体的细胞、血液的流动和尿的生成等。这些均是教学中的难点、重点，但又看不见、摸不着，理解起来有一定的困难。比如,讲血液循环时,过去我用“讲述 版画”的形式讲授，以语言讲述为主，板画为辅，虽然也能强调重点,但缺点是既不真实，也缺乏动感。如果应用多媒体软件来显示这一生理过程,既能真实、艺术地再现心脏的结构和血液流动的动态过程也能化静为动、化抽象为形象。从而增强了学生的感性认识，使枯燥乏味的生命运动现象变得新颖有趣。在显示之前可设思考题,，让同学带着问题去看。如：心室收缩时,心房处于什么状态?血液为什么没有流回心房?心房收缩时心室处于什么状态?另外,教师可先出示模型,使同学对心脏的形态、大小,各部分结构有一个大致的了解。打开显示器,首先展示心脏剖面图。用光点把4个腔进行强化,接着就是瓣膜的强化。血管与4个腔相连，分别用红光和蓝光强化，然后就是心脏搏动和血流方向,说明心脏是动力器官，使学生进一步懂得心脏的重要性,为下节讲体育锻练对心脏的影响奠定基础。另外在显示过程中,可以根据时间放慢速度，边讲边显示。这样学生在形象化、趣味化的接受知识过程中，又得到教师适时、适度的强化，使这一难于理解的知识变得易于接受。用这种教学方式,85%的同学都能用绘图的方式画出血流的方向，绝大部分同学都能准确掌握这部分内容。

五、能对学生进行审美素质教育

在编制多媒体课件过程中,我们通过精心设计每张图片的播放方式,力求与图像内容相一致,给学生美的享受。通过播放豌豆植株、豌豆花彩色照片展示生物自然的美，用计算机制作的动画图片,力求图形科学美观,线条轮廓清晰,色彩柔和,比例适当,前后图像整齐配套,运动轨迹平滑,给学生和谐的美,从而感受生命活动的美;配套音乐选用我国民族乐器古筝演奏的乐曲,引起学生对祖国灿烂文化的自豪感,接受美妙音乐的陶冶。

总之, 多媒体运用了视、听并用的记忆效果,在帮助学生认识与记忆学习材料方面起到了积极作用,从而大大提高了教学效果；优化了我们的教学结构,使我们的生物教学充满生机与活力,将为培养我们的生物科技人才做出更大贡献。

第五篇：多媒体在教学中的应用

多媒体在教学中的应用

一、多媒体在教学中的作用

多媒体在教学中的应用，因其固有的优势和特色，使其在教学中显示了强大的生命力，发挥了不可或缺和不可替代的作用。

（一）发挥了多层次，全方位的个体学习环境。学生接受能力的差异是客观存在的，不同学生在学习同一教材时学习的速度和接受的程度是不同的。常规教学中，教师面对课堂上众多的学生，往往只能采取折中的办法，把教学对象设定为“中等”程度的学生，其结果是造成“差生吃不了，优生吃不饱”。既影响了后进生的进步，又限制了优等生的发展。虽然教师在课堂上也总是力求减小这种差别，但终因课堂教学的局限而收效甚微。而把计算机多媒体技术应用到教学中，却能“以学生为中心”，通过人机对话，真正做到因人而异，因材施教，激发出学生学习的积极性和主动性，使全体学生均获得最大的发展。

（二）发挥了创造良好的学习氛围，调动学生的学习兴趣的作用

多媒体运用声、光、电、形、色诸功能，多渠道传递教学信息，具有更强的真实感和表现力，能引发学生极大的兴趣和注意，诱发学生在情感上和行为上积极参与，调动了眼、耳、口、手、脑等多种感官投入到学习活动中来，使学生的认知活动伴随着丰富的情感，愉快的情绪进行。学生的想象丰富了，思维活跃了，就会形成良好的学习氛围，从而提高学效率增强学习效果。把计算机多媒体技术应用到教学中，能化抽象的语言文字为生动、富有感染力的形象，通过一些动画形象，如有趣的数字娃娃、聪明活泼的小动物等，以游戏、智慧老人讲故事、游乐晚会等形式，将枯燥抽象的教学寓于游乐情景之中，使科学性与趣味性高度统一，学习内容也变得生动有趣。这时由于学生的精力高度集中，思维高度活跃，教学便能收到事半功倍的效果。

（三）发挥了使抽象的知识具体化、形象化的作用

多媒体课件能演示图形的变化，模拟实验的过程和思考过程，使抽象的知识具体化，枯燥的知识趣味化，静止的知识动态化，把无形的知识化为有形直观的知识展现在学生面前。计算机多媒体技术在教学中的应用，可以通过生动活泼、趣味盎然的图像变化，使学生已有经验与概念进行联想组合，建立起抽象思维的观念和方法，进一步加深对知识的理解，给学生留下清晰深刻的印象。

（四）发挥了加大练习容量，提高课堂效率的作用

传统的教学往往由于板书、绘图和重复讲解而浪费时间，使学生课上练习少，课外作业负担重。计算机多媒体的应用，节约了授课时间，加大了练习容量，并由于其快速反应力强的特点加强了练习的针对性和科学性，有助于学生实现知识的强化。多媒体教学不仅提供了教学的新思路，而且代以媒体应用于教学，既使知识信息传递快，又可以有效调控教学。实验证明单靠听觉，可获知识的60%，单靠视觉可获知识的10%，而视听并用,可达到86.3%以上；就保持三天左右的记忆率来看，单用听觉是15%，单用视觉是40%，视听觉并用是75%。可见，采用计算机多媒体教学，不仅大大节省授课时间，而且学生可以利用节省下来的时间进行深入的分析、综合、比较，加深对教材的理解，从而提高教学效率。

二、多媒体在教学中应用的必然性

多媒体具有集成性、交互性、控制性的特点，使人通过多个感官来获取相关信息，提高信息传播效率。采用这种教学手段，可将抽象内容具体形象化，微观事物宏观化，复杂事物简约化，并能多角度地向学生传递教学信息。它的使用将使教学思想、教学内容、教学方式及课

堂结构发生巨大的变化。同时，学生对信息多元化要求的提高和多媒体带给教学的诸多优越性，使得它在教学中的应用成为必然

（一）多媒体在教学中的应用是时代的召唤

在信息化社会里，信息和知识飞速增长，缓慢的文字交流已被快速的语言所代替，这就要求必须不断学习，不断更新知识和观念，才能跟上时代的步伐，满足学生对教育教学的要求。应用计算机多媒体技术，正好扩大了学生的视野和知识面，突破原有的课堂教学教师——学生，教材——教参——教辅的狭小圈子，使现代教育逐步摆脱传统的“教师——黑板——教科书——学生”的教学模式，使教育教学走向一个更加广阔的空间，并具有时代气息。

（二）多媒体在教学中的应用是社会的需要 当历史的车轮驶进二十一世纪，我们社会需要的不再是人云亦云的机械人，而是充满着创造精神、富有个性的有活力的人。传统的教育教学方式强调培养学生的识记能力，但现在有很多知识已无需在一字不漏的背诵了，只要教会学生方法和运用就行了。现今的教育教学应注重培养学生自己动手动脑去获取知识和信息的能力，这样才能让他们受益终身，适应社会需要。

（三）多媒体在教学中的应用是提升了课堂的活力

传统的教学用枯燥的教学模式去将本来就缺少生动的教育“嚼”得索然无味。一些教师因循守旧、照本宣科带来的教学后果必然是学生由厌恶老师到厌恶学习。但计算机多媒体在教学中的应用却让学生兴趣盎然，意犹未尽，并留下深刻印象。这种形式新、声像并茂的多媒体教学将原本死气沉沉的课堂变得充满生机和活力，因为计算机多媒体本身就千变万化，是个极具动感的世界。那些跳动的小图标、滚动的字表图、闪烁的色彩都具有很大的趣味性，（四）缓解高校课程多，学时少的矛盾

随着现代科技的进一步发展与高校的扩招，课程种类、内容急剧增加，教学学时必须相对压缩，为了在有限课时内使学生获得更丰富，更新颖的知识，又不至于大量增加学生的学习负担，必须改变教学方法，更新教学手段，多媒体技术运用录像、光碟、计算机等媒体，把枯燥的文字转换为直观形象的、图文并茂的情景交融的有声有色的计算机辅助教学课件，可以让学生通过各种感觉学习知识，从而进一步加深理解。

三、多媒体教学在教学中的优势与不足

在教育教学中，改变以单一的手段、单纯的方式向学生灌输知识，充分运用现代化教学手段传递教学信息和发展学生思维能力、认知能力及辩证观察分析问题的能力，计算机多媒体必将呈现出传统教育手段无法比拟的优势。我在实习期间，对计算机多媒体教学做了大量调查。可得出以下结论：

（一）多媒体在教学中应用的优势 1.手段直观新颖，表现力丰富

兴趣是人的认知需要的情绪表现，在学习过程中起着极大的推动作用。能否激发学生的学习兴趣，已成为课堂教学效果的关键所在。多媒体可以将文本、声音、图像、图形、动画、电影、电视等与学习内容进行有机的整合，从而改变了传统学习内容比较单一的特性，可以提高学生的学习兴趣，激发学生学习的积极性。2.教学容量大，教学效率高

运用多媒体技术进行教学，教师可以事先在计算机上将教育内容、解题过程，甚至试验等设计好，上课时，教师只需点击鼠标，即可将这些内容展示给学生方便快捷。对于拥有一些网络教学设备的学校，教师随时可以从网上获取各种教学信息来补充一些知识。

相比于传统教学方式，它节约了书写时间，增加了教学容量，提高了课堂教学效率。多媒体教学的大内容、高效率特点可以适当的加快教学节奏，有利于增强学生的竞争意识让学生在较短时间内接受更大量的信息，更一现的实现教学目的。我在实习期间，对学校计算机多媒

体教学做了大量调查。可得出以下结论： 3.共享性好

信息资源的共享和交流每天都在增加和更新，新技术的发展也使得文字、图片、声音乃至图像在计算机与计算机间传播成为现实。而现代化教育技术的应用，特别是多媒体教育网络的建立，将使教学形式在传统教育中发生着巨大变化。多媒体技术的迅速发展以为教学形式、教学手段、教学方法以及教学思想的改变提供了更多的可能性。它不仅可以使教学更为生动形象，而且使得许多常规方式方法难以表现的教学内容可以容易的表现出来，网络远距离教学充分体现了教学的双向性、实用性和交互性。

（二）多媒体在教学中的不足 1.容易改变教师的主导地位

尽管多媒体教学是一种有效、先进的教学模式，但它不应该也不能取代教师的主导地位。如果过分的依赖这种教学模式，那么结果将是本末倒置、得不偿失。2.一定程度上忽略了师生互动关系 课堂教学并不仅仅是为信息的传递，更重要的是为了各种技能的训练。而多媒体教学在这方面提供了更多的现成答案，而缺乏对细致过程的展示。这样，学生在学习过程中就容易缺乏由教师引导的由浅入深、由具体到复杂、由简单到抽象的思维过程。3.容易分散学生的注意力

多媒体教学手段形象生动，然而，许多同学注意的只是音乐和动画，甚至有的同学还要讨论屏幕那些地方怎么好玩，并提醒周围同学注意，学生的兴趣调动起来了，可注意力却分散了。

五、小结

通过实例可以看出多媒体确实弥补了传统教学的诸多不足，给教学带来了新的生机。这就需要每个教师在提高多媒体教学能力，充分利用好学校多媒体设备的同时，继承传统教学的精华，做到优势互补，为社会培养创造型，探索型的人才