“情境创设”在《生物流动镶嵌模型》一节中的应用

第一篇：“情境创设”在《生物流动镶嵌模型》一节中的应用

让学生在课堂中动起来

——谈谈“情境创设”在《生物膜的流动镶嵌模型》一节中的应用

吴海峰(江苏省滨海县八滩中学224541)

【摘要】

本文结合新课标和中学生的认知特点、新课学习在教学结构中的地位，阐述了中学生物新课的课堂情境创设的创设情境的几种方法，揭示了情境创设在落实新课标理念，推进当前的中学生物课堂教学改革，诱导整节新课的成功教学，促进学生的全面发展等方面的做法。

【关键词】

课题的导入教学的过程教后的反思

教育部《普通高中生物课程标准（2009年修订）》明确提出了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标，尤其强调情感、态度与价值观的目标，这标志着新一轮课改注重对学生的兴趣、学习热情、意志、科学态度、科学精神等非智力因素的培养，注重以学生的发展为本，这有利于扭转传统生物教学中存在重结果、轻过程；重认知、轻情感和生物情境展示严重不足的倾向。

本文以人教版必修一第四章第二节“生物膜的流动镶嵌模型”为例，阐述笔者在课堂教学时采用“情境创设”的方法的一些具体做法。

1创设文娱活动情境，导入新课

杨振宁说过：“真正成功的秘诀是兴趣”。文娱引入法就是通过文化娱乐的形式，如游戏、谜语、故事、小品，有奖竞答等引入新课，溶知识性、趣味性、思想性于一体，寓教于

用谜语导入新课：激发学生潜在的好奇心，引发学生学习动机，调动学生学习热情。这一情境给学生带来了一种莫大的兴趣并能与生物知识很好地联系，有效地激起了学生探求新知识的强烈欲望。

2教学的过程

通过活动，让学生经历：提出问题→组织探究→提出新的问题→实验验证这样的科学研究历程，实现前后知识的联系，让学生的思维动起来。

2.2创设生物学史学习情境，进入新课学习

生物教学中引入生物学史作为改革生物教学的一种手段正日益受到生物教育工作者的广泛重视，因为这有利于落实新课标确立的三维目标，从知识和技能的角度来看，生物学史提供了重要的科学事实概念、原理及科学发现的历史背景、现实来源及其应用，可以加深学

生提供一个典型的科学探究的案例教育；从情感态度与价值观角度来看，可以学习科学家的高尚品质、科学态度和人文精神。在学生的心灵深处荡起阵阵波澜，洗涤他们的灵魂、提升他们的人格，以饱含敬仰的姿态进入新课的学习状态。

2.3创设具有探索性的活动情境，提升学生能力

新课标改革的一个重要目的是改变学生的学习方式，变机械、被动、单一的学习方式为自主、合作探究为核心的多样化的学习方式。传统的生物教学基本上是单向灌输式的教学，并用的活动情景有：表演、生物实验、小制作、劳动参观、讨论等，通过多层次多方位的动态活动方式，努力揭示知识发生的过程和学生思维展开的层次，极大限度地调动学生的主动性和参与感，提升学生能力。

3教后的反思

在新教材中把强化探究、通过创设具体的学习知识的情境，培养能力提到重要位置，在本节教学内容过程中，通过一系列的情境创设，让学生在模型认识和构建过程中，思维活跃，参与度高，过程化、直观性的掌握了“生物膜的流动镶嵌模型”，有助于体味新课程的思想精髓：由功能到结构的认知规律。

随着教学改革的深入，生物新课情境创设的方法越来越多，而且几种方式可能交互使用，只要我们根据新课标的理念和学生的认知特点，灵活创设适合生物新课的最佳情境，激发学生学习的内在动机和探求新知识的强烈欲望，定能自然地引入新课，为提高课堂教学质量作好成功的铺垫，为有效地进行生物课堂教学奠定良好的基础。当然“情境创设”固然重要，但它毕竟只是个课堂教学中的一种手段，要全面提高中学生物课堂教学质量，我们还在研究教学过程的其它环节。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（2009年修订）.北京：北京师范大学出版社，2009，4[2]《走进高中新课程》编写组编写.《走进高中新课程》[M].华中大学出版社 2005年

[3]朱正威、赵占良主编.2007.生物3稳态与环境.北京：人民教育出版社

吴海峰

联系电话：***电子邮箱：kanng007@126.comQQ：50571310

2本文系江苏省教育学会“十二五”重点课题《“情境、问题、探究、应用”四环节课堂教学模式研究》的成果，课题编号：SJ880，经费学校自筹。

第二篇：“生物膜的流动镶嵌模型”一节教学设计

“生物膜的流动镶嵌模型”一节教学设计

摘 要 从激发兴趣、阅读分析、小组合作、动手模拟、体验技术、归纳创新这几个方面完成“生物膜的流动镶嵌模型”一节的教学过程，通过探究让学生凝聚到学习活动中来，实现学生在知识、能力和情感领域的自主发展。

关键词 结构成分 结构特点 流动镶嵌模型 小组合作

中图分类号 G633.91 文献标识码 B

教材分析

“生物膜的流动镶嵌模型”一课是人教版《分子与细胞》第四章第二节的内容，与第一节“物质跨膜运输的实例”所反映的生物膜对物质的进出控制具有选择性等知识点有一定的联系，并作为第三节“物质跨膜运输的方式”的基础。整章内容表现为“实例――结构――功能”的结构体系，本节内容起承上启下的作用。高中学生已具备了一定的观察、认知和思维能力，对事物的本质具有探索的欲望，但往往缺乏思考的连续性和逻辑性。本节内容的教学设计旨在教师的引导下，激发学生的探究欲望，培养学生的探究能力，在实现学生知识领域发展的同时，使学生的能力和情感也得到提升。教学目标

2.1 知识目标

① 简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容；

② 举例说明生物膜具有的流动性特点。

2.2 能力目标

① 分析科学家建立生物膜结构模型过程，尝试提出问题，大胆做出假设；

② 发挥空间想象能力，构建细胞膜的空间立体结构。

2.3 情感、态度与价值观目标

① 形成生物结构与功能相适应的生物学辨证观点；

② 认同技术的发展在科学研究中的作用，形成用发展的观点看待科学的观念。教学重难点

3.1 教学重点

① 对生物膜结构的探索历程；

② 生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。

3.2 教学难点

① 探讨建立生物膜模型的过程，如何体现结构与功能相适应的观点；

② 生物膜的流动性特点。教学过程

4.1 播放动画，导入新课

教师播放变形虫摄食视频，展示教材中“问题探讨”栏目列出的三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，引导学生从结构与功能相适应的角度分析哪种材料更加类似于变形虫的细胞膜。学生很快回答：弹力布。教师追问原因，引导学生分析出因为弹力布具有动态的特点。继续追问包括细胞膜在内的生物膜的结构到底是怎样，引出课题。

设计意图：通过动画使学生的注意力迅速聚焦到课堂，在几种材料的取舍中，学生确立了生物膜动态特点，为课堂教学的顺利开展做好基础准备。

4.2 阅读资料，分析结构成分

教师展示资料一：

19世纪末，欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次的研究，发现脂溶性分子易透过细胞膜；而非脂溶性分子则难以通过。20世纪初，科学家第一次将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞膜不但会被能溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶分解。

教师提出问题：阅读资料，你认为生物膜的成分是什么？为什么这么认为？阅读后对于科学研究的过程有何体会？

设计意图：资料及问题比较简单，学生阅读分析可自主解答前两个问题，有利于培养高中生自主学习、获取信息的能力。同时学生感受到科学研究的反复性和艰苦性，体会到崇高的科研精神，对其情感、态度与价值观的发展具有引导作用。

4.3 利用教具，建立结构模型

教师展示资料二：

1925年，荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel用丙酮分离出哺乳动物的红细胞膜中的脂质，在空气―水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。

教师提出问题：“膜内的磷脂分子铺成单层后，面积就会扩大两遍，对此现象如何解释”？

学生在讨论后得出膜内有两层磷脂分子的结论。

教师讲解磷脂分子具有亲水性头部和疏水性尾部知识，要求学生绘制磷脂分子在“空气―水”界面分布的模拟简图（图1）。

小组合作一：动手设计膜中磷脂分子的排布方式。

在学生对于磷脂分子性质掌握的基础之上，分小组讨论并利用道具模拟设计膜内磷脂分子的排布方式。

设计意图：磷脂分子的排布是微观的，学生缺乏形象认识。教师若直接展示结构模型，必然失去探究性学习的过程，不能获得较好的教学效果。通过教师引导学生逐步进入探究的殿堂，学生小组合作探究到两层磷脂分子的排布方式，既使学生感受学习的乐趣，又增强小组分工合作的能力。学生对本部分内容的学习可能会遇到瓶颈。首先学生不一定能准确的得出“双层磷脂分子”的结论，后续过程将很 难开展，笔者在这种情况下利用学案的对折和展开的对比分析进行突破。第二个瓶颈是学生可能会对磷脂分子的性质掌握不透彻或者即使在掌握了磷脂分子亲疏水性，在设计膜中磷脂分子的排布方式的环节中也会粘贴出“头部相靠，尾部朝向两侧”的错误模型，所以在小组动手操作之前教师可以以人红细胞为例介绍膜外和膜内的液体环境。

教师引导：我们共同设计出细胞膜中磷脂分子的排布模式图（图2）。细胞膜的结构完成了吗？还缺什么？蛋白质又是以什么方式排布在膜中的呢？

教师展示资料三：

1959年罗伯特森在电子显微镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗三层结构。通过课件中语音介绍电子显微镜技术：“电子显微镜是用电子束照射被检样品，与不同物质发生碰撞而产生不同散射度。因蛋白质电子密度高，故显暗带，磷脂分子电子密度低则呈亮带。”

教师提出问题：罗伯特森提出生物膜是“蛋白质―脂质―蛋白质”构成的三层结构模型，并且描述为静态的统一结构。对此你认同吗？

第三篇：“生物膜的流动镶嵌模型”一节整合科学史的教学设计

“生物膜的流动镶嵌模型”一节整合科学史的教学设计

李高梅

（广东省佛山市顺德区华侨中学

528333）教材分析

本节内容选自人教版高中生物必修1《分子与细胞》第4章第2节。

该节内容在编排上按时间顺序介绍了科学家对生物膜结构探索历程的一些重要实验和推论，旨在让学生一步一步地分析科学家的实验和结论，使学生宛如亲历科学家探索的历程，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论，同时加深对科学过程与方法的理解。教学目标

1）通过对科学史材料的分析与讨论，使学生了解生物膜结构的探索历程，知道生物膜流动镶嵌模型的基本内容，加深对生物膜组成成分和结构特点的理解。

2）了解科学探究的一般方法，树立结构与功能相适应的辨证思想，感受科学研究的艰辛历程。教学重点和难点

1）重点：生物膜的结构特点、科学家探索生物膜结构历程的经典实验。

2）难点：流动镶嵌模型的基本内容、结构与功能相适应的辨证思想。教学过程

4．1 以史实背景设疑，导入新课，让学生感受、学习科学家的创新精神

首先让学生完成填空：细胞膜主要由____和______组成。此外，还有少量的____。

接着提出问题：19世纪末，科学家已经推知细胞膜的主要成分。但细胞膜很薄，光学显微镜观察不到它细微的结构，电子显微镜又还没诞生；且受当时物质分离提纯技术的制约，也无法采用分离提纯的方法来测定它的组成。在这样的情况下，你知道科学家当初是怎样得知细胞膜是由这些成分组成的吗？由此引出科学家另劈新径，从生理功能——膜的通透性入手，自然导入新课，同时让学生感受、学习科学家的创新精神。

4．2以史料分析为主线，再现生物膜结构探索历程，让学生自主建构知识

生物膜的流动镶嵌模型是本节课的重点和难点，学生若不理解，就会陷入死记硬背的泥潭。若从科学史入手，循序渐进，让学生了解知识的产生与发展过程，学生就能心领神会，自主完成知识的建构。在教学中我是这样做的，首先出示

资料1：19世纪末欧文顿（E.Overton）用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现凡是溶于脂质的物质比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。

提出问题1：根据物质相似相溶原理，分析上述材料，你能得出什么推论？科学家得出什么结论？你的结论与科学家一样吗？改变教材直接呈现科学家结论的做法，让学生体验科学家的思维过程，提升思维能力，自主建构知识。当学生得知自己的想法与科学家一致时，成功的喜悦溢于言表，学习的自信心和内驱力得到加强。

解决问题1后，提出问题2：欧文顿的推论是否正确？最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析得出的。有没有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？使学生在思考与讨论中初步了解模型建构的一般方法。

提出问题3：欧文顿用500多种物质，通过上万次实验，这些数据又说明了什么？从而让学生感知科学实验的重复性、严谨性、艰巨性，得出的结论应该具有普遍性的道理，从中受到科学精神的熏陶。

提出问题4：细胞膜中除含有脂质外，还有没有其他成分呢？

分析资料2：20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞分离出来，通过化学 1 分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。

提出问题5：脂质和蛋白质分子是如何组成细胞膜的呢？激发学生进一步的探究欲望，过渡到资料3的学习。

分析资料3：1925年荷兰科学家Gorter和Grendel用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气－水界面上铺成单层分子，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。

依然采取改变教材直接呈现科学家结论的做法，给学生提出以下问题：由此，你得出什么结论？科学家得出什么结论？让学生继续体会科学家的思维过程。但这一次没有资料1顺畅，尽管我抓住“磷脂单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍”启发学生思考，但仍有相当部分学生不理解推论，情急之中，我将一张练习纸对折，问学生：“对折前你们看到的纸的面积是对折后的几倍？”——“2倍！”“原来这张纸是单层的，对折后变成几层？”——“2层！”“那么根据材料3推测，脂质分子构成细胞膜应该排列成几层？”——学生豁然开朗答：“2层！”。这样学生顺利从形象思维过度到抽象思维，自然而然得出推论。课后反思时，我把这一灵感记录下来，作为对自己的褒奖。

为了改变学生浅尝辄止的学习习惯，学会将前后知识融会贯通，提升学生思维能力，我以史料3为引子进行变式训练，问学生：

1、若将资料3中的“红细胞”改为“口腔上皮细胞”进行实验，测得单分子层的面积仍然恰为口腔上皮细胞表面积的2倍吗？或是大于、小于？为什么？

2、若将资料3中的“人”改为“鸡或去壁的原核细胞”进行实验，结果又将怎样呢？为什么？巧借科学史，实现知识的迁移运用，培养学生思维的灵活性、深刻性。

接着提出问题2：两层脂质分子又是如何排列的呢？并请学生在草稿纸上试着画一画。在学生画图的过程中，我提示学生：已知磷脂分子头部是亲水的，尾部是疏水的，而细胞内外都有水，想想该怎样画？当学生画好后，我选取几张有代表性的画法展示出来进行讲评，让学生知道应该怎样画，为什么这样画。

问题3：蛋白质位于脂双层的什么位置呢？

材料4：1959年罗伯特森（J.D.Robertsen）在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构成。他大胆提出：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构。

罗伯特森的“三明治”静态结构模型解决了什么问题？有什么不足之处呢？我又以问题的形式启发学生思考，培养学生的批判性思维能力。为了便于学生找出它的不足，我播放质壁分离与质壁分离复原，变形虫吞噬纤毛虫、酵母菌出芽生殖、精卵结合的视频动画，让学生直观地感知细胞膜不是静态的刚性结构，而是一个动态的弹性结构，同时也让学生树立结构要与功能想适应的观点。

有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？

资料5：图文结合介绍荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验。

问学生：看到了什么现象？这种现象说明了什么？再一次让学生体会科学家的思维过程，让学生自己得出结论。接着我让学生在原来画的脂双层中添加蛋白质，画出自己认为的细胞膜结构模型图。当学生画好后，我让学生把自己画的图与桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型进行对照，明确脂双层的排列方式和蛋白质的三种分布情况。请画得比较好、与流动镶嵌模型接近的学生举手，给予充分的肯定，幽默地称他们是当代的桑格、尼克森，并选出代表描述流动镶嵌模型的基本内容。学生的成就感油然而生，课堂气氛轻松活跃。4．3利用科学史素材，创设糖蛋白学习情景，指导学习方法

教科书的特点是图文并茂、互为补充，文字简练，材料精选。但学生往往不善于图文结合去阅读理解知识。为了养成学生良好的学习习惯，当学生基本理解、接受了“生物膜的流动镶嵌模型”学说后，我提醒学生看黑板，唤起他们的有意注意，接着在“生物膜的流动镶嵌模型”示意图中写上水的分子式并加上一个箭头（如图1所示），问学生：你能告诉我 2 这样表示细胞吸水还是失水吗？大部分学生表现出一脸茫然！只有个别学生怯生生的小声回答：吸水。我及时抓住学生困惑之时机，再设一个问题作铺垫：要判断细胞吸水还是失水，我们必须先判断哪一侧是外侧，哪一侧是内侧，那么根据什么来判断膜的外侧与内侧呢？这样利用科学史素材，创设新的问题情景，将学生的探究欲望再一次激发起来，为糖蛋白的学习创设了有利情景，对培养学生图文结合深刻理解知识的习惯与能力也大有裨益。

图1 4．4课堂小结

为了加深学生对科学过程与方法的理解，在新课结束时，我再次以问题的形式启发学生思考：

1、纵观生物膜结构的探索历程，请大家想想科学家建构模型的一般方法是什么？

2、在探索生物膜结构的过程中，科学家应用了哪些实验技术？

3、实验技术的进步在科学探索中起到了怎样的作用？使学生进一步理解建立模型的一般方法，明确实验技术的进步在科学探索中所起的推动作用。教后反思

该设计是高一年级的新课教学，是我们研究课题——“人教版高中生物，必修模块里生物科学史在教学中的应用研究”和“信息技术环境下，生物科学史教学策略研究”中的一个课例。自我评价有五处亮点：

1）以问题为引导，让学生一步一步地分析科学家的实验和结论，体验科学家的思维过程，实现了“在过程中学习，在过程中生成知识”的教学思想。

2）以史料3为引子设计变式训练，将科学史与思维训练有机地结合在一起。3）将纸对折帮助学生理解荷兰科学家的推论，简单有效。

4）创设问题情境，让学生得出与科学家一致的结论，体验成功的喜悦，激起学习的热情。5）创造性地利用流动镶嵌模型示意图，加注水的分子式与箭头，问学生：表示细胞吸水还是失水？为糖蛋白的学习创设情景，效果很好，细中见巧。

有人说：课堂教学是一门遗憾的艺术。本节课的教学也不例外，有学生提出：罗伯特森在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构组成，为什么是蛋白质—脂质—蛋白质？而不是脂质—蛋白质—脂质，磷脂分子不是双层的吗？由于课前预设不足，当时没作详细解释。

第四篇：计算机在生物医学工程中的应用

计 算 机 研 究 与 发 展

OF COMPUTER RESEARCH AND DEVELOPMENT 计算机在生物医学工程中的应用

摘要

随着计算机性能的不断提高、体积的不断缩小、使用的不断简化，现已渗透到几乎所有领域。其在医学领域的应用也取得了很大的进展，其代表发展水平包括医学图像处理、医学信息处理、人工智能等。本文结合生物医学工程的几个方面来说明计算机在该领域中的应用情况，以加深人们对计算机在生物医学工程应用的认识。

关键词 计算机技术；生物医学工程；医学图像处理；医学信息处理

计算机以其高速的计算功能、数值与逻辑计算功能以及存储记忆功能，广泛应用于科学计算、过程检测与控制、信息管理、计算机辅助系统等领域。毫无疑问，作为一门新兴的边缘学科，生物医学工程的研究和发展也离不开计算机技术。

相信大家都有过这样的经历，当我们去医院做B超时，工作人员把超声探头放在我们的身体某部位，电脑显示屏上就能显示出我们相应部位器官的超声图像；我们在医院挂号、缴费以及我们的病情信息等都会一一的记录在医院的电脑数据库中；在某些大的手术中，除了手术刀等基本的手术工具之外，伴随医生的工具还有计算机，它可以监控整个手术过程，为日后做分析基础，或者指引医生同步手术，甚至有些手术只有计算机才能进行精确处理。事实上，这些功能的实现仅仅需要一些软件的支持。然而，医学软件是一门比较特殊的软件行业。它的成功开发不仅需要软件知识，更需要医学知识。同样，这当中的一些软件的顺利运行还需要相应的医学硬件支持。生物医学工程工作者要利用研究人体问题，就必须要解决这些基本问题。

1.1 生物结构的分析及医学成象技术

医学成象技术应用于医学诊断，可在不同层次进

行，临床上主要是对器官作形态分析[1]。

(1)X线设备

数字式X线技术，将X线图像数字化，可用计算机进行信息处理，可对图像用电子学技术作增强或减弱处理，以改善清晰度和分辨率。(2)核医学成像

用特定的放射性核素注入体内，在体外用闪烁扫描仪逐点测量某一内脏器官中核素的分布，是核医学中的典型诊断仪器，可诊断肝、肾、脑、甲状腺等部位的病变，应用很广泛。双探头扫描仪发展到可以作断层扫描、双平面扫描、双核素扫描。闪烁照像机可以一次成像而不必逐点扫描。这就可应用短寿命同位素而减少受检者所受射线剂量，又可以进行动态观察。

(3)超声成象

利用超声脉冲在不同组织内的传播速度不同来探查体内脏器的结构，对软组织的分辨率比X线诊断要好。颅脑受伤、脑出血、脑内肿瘤及眼科诊断过去常用A型；目前应用B型扫描已很普遍，它反映人体某一部位断面的反射率分布。M型图像是一线信号的二维显示，主要用于诊断心脏疾病，常与B型图像配合使用。在应用计算机技术和微电子学使信号处理多样化后，就能定量测量脏器的几何参数不同结构的特性参数及其分布。超声诊断仪的分辨率可达0.5mm，已能诊断出2mm大小的原发性肝癌和胰腺瘤等。

(4)CT成象

计算机断层成像术（CT）是将按不同角度扫描得到的人体某部位结构的投影数据进行处理，重建成三断面图像。CT设备主要有以下三部分：①扫描部1、1 计算机在生物医学工程中的具体应用

生物医学工程运用现代自然科学和技术科学的原理和方法，从工程学的角度研究人体的结构、功能及其相互关系以及其他生命现象。其目的是解决医学问题，即研究和开发为防病、治病以及人体功能辅助等医学应用的装置和系统。用技术科学的概念和方法来解释和描述人体各层次的成份、结构和功能，以及人体各种正常生理功能和病理状态之间的差异，这些内容形成了这个学科的基础部分。而防病、诊断、治疗及功能辅助的具体技术和设备则形成这个学科的应用部分。

计 算 机 研 究 与 发 展

OF COMPUTER RESEARCH AND DEVELOPMENT

参数都可能有专用的传感器，传感器是否能正确反映要测量的对象，是测量成功的前提。

由电极或传感器得到的信号一般是电信号。可用电子学方法进行处理，消除噪声和干扰，提取有用信号，然后对处理后的信息进行分析和判断。例如用模式识别技术对心电图作计算机分析能诊断不同类型的心脏疾患，监护和警告发病。

临床监护技术集中反映了生物医学信号的检测、处理和分析技术的发展水平。可对临床病人的病理、图1 CT装置示意图

分由X线管、探测器和扫描架组成；②计算机系统，将扫描收集到的信息数据进行贮存运算；③图像显示和存储系统，将经计算机处理、重建的图像显示在电视屏上或用多幅照相机或激光照相机将图像摄下。计算机容量大、运算快，可达到立即重建图像。高速X线CT已可进行内脏动态观察[2]。利用正电子发射的核素，可以标记体内各种化合物或其代谢产物。核磁共振CT通过磁场与射频电磁场与氢、磷、钠等原于核的作用了解其分布，以显示人体内部的形态，了解局部的生理、生化信息，其空间分辨率在不断提高。

(5)电子内窥镜

内窥镜是体腔内观察的常用方法，配合电荷耦合器件的微型‘摄像机”形成了新型电子内窥镜，可将图像显示在荧光屏上，图像的数字化使其便于进行图像处理、储存和检索。

1.2生物功能分析及生物信息检测技术

生物机体本身能主动发出各种不同性质的信号，它们携带机体组织的生理或病理信息，反应机体功能，是医学诊断的主要依据。电生理信号如心电、脑电、肌电。视网膜电、眼震电等，以及由感官接受外界信号后产生的诱发电位；非电生理信号如体温、血压、脉博、心音、呼吸、血液粘度等；生物化学信号反应了化学组成的信息如血气、PH、电解质等；生物磁。（脑磁、心磁）、生物发光等，在医学诊断上也很有意义。生物磁信号能反映脏器中某位置的情况，且不受体表状况的影响。微波热图术通过测量皮下温度异常来诊断有关疾病。微波成像可观察肺部水肿、气肿等。

利用各种传感器获得机体信息。如测量各种生物电信号的电极；测量各种物理量如压力、流速、温度。气体分区等的传感器；测量各种生物化学参数的生物传感器，如酶电极、免疫传感器、微生物传感器等。为测量脉象也设计了传感器。总而言之，人体的各种

生理指标作连续颁量，并对一些重要指标作出判断。在出现危险情况时可立即报警。例如冠心病监护、危重病人监护以及危重新生儿监护等。监护的指标有心电监护（心电图、心率、心律等）、血液动力学监护（血压、心输出量）、呼吸功能监护（呼吸运动、微量血气分析、经皮氧分压、经皮二氧化碳分压）、体温监测等等。应用无线电遥测或配带式的监测器，可对行走病人作心电监测。

1.3计算机辅助在医学中的应用

计算机辅助检测与诊断（Computer-aided detection and diagnosis，CADs）：通过将最新的图形图像技术与医学影像信息相结合，为临床诊断分析、手术方案选择、整体疗效评价提供全新的无创检测与分析手段。随着医学影像设备的快速发展，带来的不仅是成像质量和速度的提升，也带来了诊断治疗技术及方式上的革命性改变。目前多排CT的超快速成像仅用50秒就可完成全身扫描，为CADs的临床应用提供了有力的支撑。目前计算机辅助细胞检测、乳腺癌、肺癌计算机辅助检测系统已在临床得到了广泛应用，极大改善了相关疾病的检出率。在该方向上，本学科已与临床紧密结合，开展了虚拟内窥镜、虚拟放疗计划系统、多发性脑硬化辅助诊断、髋关节发育不良诊断治疗等辅助检测与诊断方面的研究，正在和计划开展膀胱癌、胆囊、血管内易损斑块、脑内神经核团检测等的计算机辅助系统的研究和开发[4]。

(a)

(b)

图2 计算机辅助诊断示例(a)计算机自动提示左上肺与肋骨相叠的小结节影(b)计算机自动提示两处小结节——左

计 算 机 研 究 与 发 展

OF COMPUTER RESEARCH AND DEVELOPMENT 上肺和右下肺

图3在计算机模拟中准确的确定上下牙之间的咬合关系 计算机辅助治疗：计算机辅助治疗在临床的应用主要体现在计算机辅助外科（computer-aided surgery，CAS）技术，CAS技术通过将先进的医学成像与空间定位技术相结合，利用计算机技术特别是图形图像处理技术，辅助医生制定合理手术方案, 引导手术安全准确进行。随着现代外科对治疗个体化、治疗精确化和创伤有限化的不断追求，CAS技术已在临床获得了了广泛应用，特别是在神经外科、骨科、耳鼻喉科手术中。本学科已开展了先天性耳道闭锁虚拟手术计划、髋关切手术计划及植入骨设计、颌面外科手术计划系统、粒子植入计划系统等可CAS系统的研究，正在和计划开展放射粒子植入导航系统、人体软组织建模与仿真、战场机器人远程救治系统、胸腹部外科手术/微创治疗导航系统关键技术研究及相关产品的开发[5]。

计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design)：利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，简称cad。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作[3]。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。cad 能够减轻设计人员的计算画图等重复性劳动，专注于设计本身，缩短设计周期和提高设计质量。

目前，计算机辅助设计已经广泛应用于口腔修复、假肢设计等。

1.4计算机在医院信息管理中的应用

医院管理系统是利用电子计算机和通讯设备，为医院所属各部门提供病人诊疗信息和行政管理信息的收集、存储、处理、提取和数据交换的能力，并满足所有授权用户的功能需求。该系统实现了用计算机对医院病人进行看病和药品流通的全过程管理进行动态监测，那些传统上全靠手工操作，工作量大、效率低、易出错的大量数据完全可以用计算机代替处理，大大减轻了管理人员的工作负担，同时又可向病人提供完整的数据，为病人提供方便和快捷[6]。具体表现在以下几个方面：

(1)正确无误的综合信息统计分析是领导和管理部门的决策依据 医院医疗信息通常可归为两类：一类是效率管理指标，一类是质量管理指标。效率指标包括伤病员流动情况，床位周转和使用情况等。质量指标包括治疗情况、手术情况、床位周转和诊断符合情况等。这些指标在一定程度上可真实反映一定时期内医院的收治情况、伤病员的人员结构情况、床位周转使用情况，同时从管理上掌握目前治疗水平高低和病种分布情况，经过计算机和统计分析，院领导和职能部门可根据这些信息和数据做出一系列相应调整措施，出台一些适应当前情况的政策，使医院在收治上适应病人分布，在经费使用上减少流失和浪费，药品采购上少占资金，技术力量调整上渐趋合理。因此，准确、及时、可靠的信息反馈及综合分析是领导决策不可缺少的依据。

(2)医疗信息的计算机处理对各个管理环节实施监控计算机是医疗信息处理必不可少的工具。计算机信息管理系统解决了涉及钱、财、物等环节的管理，对这些数据的流向从根本上加以控制和管理，使各级管理部门能从宏观和微观两个方面对这些重点环节实施监控。因此，信息管理的计算机网络化是对管理环节实施监控的重要手段。

(3)病案信息是科研、教学、总结经验、提高医疗质量的最好资料 病案是病人住院期间的全部检查治疗过程的真实记录。病案信息的管理既为科研教学提供原始信息资料，又为医疗质量控制提供依据。同时也反映了医疗质量水平的高低。

(4)提供优良的医学期刊信息服务也能为提高医

计 算 机 研 究 与 发 展

OF COMPUTER RESEARCH AND DEVELOPMENT

学学报, 2005

[6] 徐俊.现代医院信息系统浅析.上海：中国科技信息, 2006

图4医院信息管理系统

疗水平和业务技术建设发挥作用 医学期刊是医学科技文献的重要组成部分，是报道科研成果的主要途径。它不仅可以推动医学科学技术的发展及交流，而且在医院业务建设上也起着不可低估的作用。这是因为医学期刊是传播新技术、新创造、新信息、新科研设计及医学发展新动向的主要媒体，它为科学研究的交流和推广提供了园地。

(5)影像信息管理也是医院科研管理的重要部分影像信息是通过录像、照片、幻灯片以及多媒体技术作为信息媒体存贮的医学信息，它既有医院重大改革的现场纪实，也有特殊病历的治疗记载，还有科研论文的精辟总结，它在促进医院建设及科研指导上有着十分重大的作用。展望与总结

计算机在生物医学工程中应用的例子还很多，并且发挥着越来越重要的作用，同时对计算机技术水平的要求也越来越高。比如在生物医学信号处理方面，普通的计算机已经很难胜任实时处理的能力，使人们转向研究处理速度更快的专门处理器件DSP芯片。在人工智能方面，往往还需要功耗更低、存储更大的微计算机。因此，生物医学工程在利用计算机的同时也促进了计算机的发展。

参 考 文 献

[1] 赵波.计算机图像数字化与医学影像学之应用.四川：科技信息, 2010 [2] 李广义等.PET/CT成像原理概述.山东：医学影像学杂志, 2004 [3] 张跃国等.计算机X射线成像与人工髋关节置换中的尺寸设计.辽宁：中国组织工程研究与临床康复, 2008 [4] 李文杰.胸片计算机辅助诊断.上海：上海交通大学, 2009 [5] 邓宏明.计算机的发展及其在生物医学中的应用.广西：广西医科大 4

第五篇：浅谈信息技术在生物课堂教学中的应用

浅谈信息技术在生物课堂教学中的应用

摘要：将中学生物学教学与信息技术相结合，提供图、文、声、像等多元化的教育情境，以及启发式、交流式的学习环境，能够培养学生的自主学习能力、合作精神和创新意识，从而激发学生学习生物学科的兴趣。

关键词：信息技术

生物学教学

多媒体

创新意识

整合网络 在当今的信息时代，网络技术和多媒体传播技术在各个领域中都得到了广泛的应用，在学校教学中更起到了不可替代的作用。而教育的本质，是通过有价值的文化信息的传递，为学生的个体发展和社会进步服务。从文化传递的角度讲，信息技术具有高效率和高效能，使信息技术与学科课程有机地结合起来，成为学科课程和教学中不可缺少的重要要素。教学活动一般都要借助于一定的手段、工具展开的。教学活动的具体组织过程、形式及效果的反馈等都与教学手段、教学工具密切相关。而以个人电脑、网络技术和多媒体为主要内容的现代信息技术的出现，为教学方式与教学模式的变革提供了新的平台。

生物学是一门理论性、实践性、社会性很强的自然学科，所包含的知识内容非常广泛。现代信息技术与生物学教学结合起来，可将生物学知识的表达多媒体化，使知识的呈现更加生动、形象化。不仅可以提高学生的学习兴趣，同时还提高了教学质量，更重要的是通过多媒体配合教学，一可以充分利用各种生物教学资源，让生物教师改进了教学方法和教学策略；二有助于培养学生的创新意识、探究能力和合作精神，从而培养了学生的生物学科素养和综合素质。

信息技术应用于生物学科课堂，无疑是一场教学的革命，它使学生手、脑、眼、耳并用，能充分地唤起学生课堂学习的兴趣，从而达到优化课堂结构，提高教学效率，激发学生的创造性思维的良好教学效果。多媒体课件上直观的画面，对于生物学中抽象内容的教学，起到了很好的辅助作用。因此，将信息技术与生物学科相整合的教学模式，既能够给课堂教学注入新的活力，又能够让老师从繁重的教学中得到某种程度的解放，不失为一种受老师和学生欢迎的新教学模式。

一、利用多媒体手段，再现学习情景。生物学是一门十分广博而复杂学科，具有许多其他学科没有的特点。如时空性、微观性、宏观性、运动性等。这些特点使得许多生物学的真实情景不能直观地展现在学生面前，然而多媒体技术的应用，却可以让这些难师题迎刃而解。

1、多媒体技术能化远为近。如学习《空中飞行的动物》这一节书时，由于现在的鸟类较少，教师不可能带学生去野外等待观察，但教师可以利用多媒体播放有关鸟类的各种生活的情景，再插入一些音像，同学们边看边听，感觉身临其境，情景直观而生动，从而激发学生热爱大自然、热爱生命的情感。

2、多媒体技术可以化大为小，也可以化小为大。如学习病毒知识，病毒个体非常小，只有在电子显微镜下才能看见。教师可以通过多媒体播放一段利用超微摄影记录下来的光盘再现学习情景。再如细胞观察实验，由于用显微镜观察细胞的结构是一个人观察，又是首次观察微观结构，许多学生不能区分看到的是气泡还是细胞。我们可用显微投影通过大屏幕把细胞图像气泡的图像都展现给学生，就不会出现上述问题了。还有，生态系统是一个宏观的问题，教师可以通过多媒体的形式，把它展现在学生的面前。

3、多媒体技术可以快慢互化。如开花的过程是很慢的，教师可以利用摄像机记录下来，经过技术处理，将几个小时的过程浓缩为几十秒种，通过多媒体呈现在学生面前，大大节约了教学时间。再如，动物的运动，动物的运动是很快的，很难观察清楚，教师可以利用多媒体以慢放和定格展现给学生。

4、多媒体技术能够突破时空限制，随时随地的将学习情景展现在学生面前。如，在学到《昆虫的生殖和发育》这节时，家蚕蚕吐丝做茧的过程，是受时间的限制的，不可能随时出现。教师可以事先用摄像机把这些过程记录下来，以后就可以随时通过多媒体展现给学生了，从而打破了时空的限制。

多媒体的利用，能够把教学内容形象直观的展现给学生，提高了学生学习的积极性，对教学任务的完成有极大的促进作用。

二、制作多媒体教学课件，揭示客观规律。在生物教学中，许多内容通过口述的方式很难表达清楚。但又是本节的教学重点和难点，缺乏形象性、直观性、生动性，学生感到枯燥无味，难以理解。给教师的教学带来很大困难。要想变抽象为直观，最好的方法就是利用多媒体课件教学。为了更合乎自己教学方法和意图，教师应该自己制作一些多媒体教学课件。例如，在学到《免疫和计划免疫》这节时，吞噬细胞吞噬病菌的过程，学生较难理解，为此，教师可通过制作多媒体课件，以动画的形式放慢吞噬过程给学生观察，这样不仅可以很好地揭示吞噬细胞吞噬病菌的规律，而且还激发学生学习的兴趣。

三、运用计算机网络，倡导学生自主学习。

随着校校通工程的开展，许多学校都已经接入INTERNET网，或有了自己的校园网，或有了自己的网络教室等。在网络环境下，学生拥有极大丰富的学习资源，通过超连接方法，信息检索变得非常快捷，大大提高了学习效率。同学之间还可以进行在线讨论与交流，进行分工与协作，培养学生的合作精神。最后，学生还可以把自己的学习内容，结合文本的形式或电子文稿形式展现给大家，供同学和老师评价与共享。学生们尽展才华，心中充满了成就感。

四、恰当合理的运用多媒体技术，避免多媒体手段万能化。

多媒体技术是很神奇，只要你想到的它都能做到。我们有的老师觉得上实验太麻烦，组织教学困难，不如从网上下载一些演示实验在大屏幕上放放。用计算机播放或模拟一些复杂的实验有利于学生理解知识。但是它无法全面代替生物实验的作用。生物学是一门以实验为基础的科学，在实验中可以培养学生动手能力和实践能力，调动学生的各种感官，激发学生的思维能力，让学生在实践中运用知识，学习知识，理解知识，体验知识。培养学生实事求是的科学作风和团结协作的精神.。教师要始终明白多媒体展现的终究不是现实，无法取代学生亲身实践探究的学习效果，这有违学习的探究性原则和实践性原则。

五、生物学教学中现代信息技术应用时应注意的问题。

1、生物学教学中信息技术的正确使用。教学手段是由教学内容决定的，在教学过程中不可滥用信息技术而且在应用的过程中不可哗众取宠，为了应用而应用，流于形式，教师应该明确，应用信息技术的重要意义，在于充分而又恰当地应用它来增强教学的有效性，提高教学质量，全面提高学生的综合素质。

2、信息技术要与传统教学手段和方法相结合。

尽管信息技术作为直观的教学工具，具有很大的优势，为学生的学习和发展提供了丰富多彩的教学资源。但是传统的黑板、粉笔、挂图、模型等工具，录音机、幻灯机、放映机等电化教学手段仍有用武之地。只有把各种教学工具和教学手段充分结合使用才可起到最佳的教学效果。

3、注意生物学科的特点。

信息技术的应用可以帮助师生完成许多原先没法亲自动手完成的实践活动,可以通过影像等手段模拟各项生命活动,然而生命的活性是任何模拟图像无法取代的。而且生物学是一门实践性很强的学科，有些能让学生亲手完成的实践活动或实验就应该让学生亲自去做，因为“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，听来的忘的快、看到的记得牢、动手做的学得快。如有条件更应带学生走进大自然，去亲身感受、观察和热爱真实的生物。

信息技术的飞速发展，必然会带动教育从目的、内容、形式、方法到组织的全面改革。信息技术与学科教学的整合，融入日常教学可为我们教与学构建新的平台。因为网络的交互性有利于激发学生的学习兴趣，计算机的超文本性可实现课堂的高效能管理，多媒体的外部刺激多样性容易激活学生的积极思维。教师在教学中利用信息技术，可以将知识的表达多媒体化，利用信息技术，既可以构建个别化学习环境，也可以营造协作化学习氛围。信息技术教育与其它学科课程的整合，是培养具有创新精神和学习能力的人才的有效方法，是提高教学效率的重要途径。但是，教师要清楚的认识到多媒体信息技术只不过是一种有效的教学辅助手段。目的在于促进学生自主学习，改变传统的学习方式，扩大信息时空，提高学习效率。它是教学手段的一部分，而不是全部。我们要在先进的教学理念和教育思想的指导下，恰如其分地发挥多媒体信息技术在生物教学中的作用。参考文献：

[1] 柳海民.现代教育理论进展[M].长春:东北师范大学出版社,2001年。[2]傅道春.新课程中教师行为的变化[M].北京：首都师范大学出版社,2001年。

[3] 教育部基础教育司组织编写.走进新课程[M].北京：北京师范大学出版社，2002年。[4]张勤让.谈应用多媒体教学的误区[J].中学生物学教学,2007－2008。[5]德.信息技术与教育相整合的过程［M］.高等师范教育研究，1997。