计算机在生物医学工程中的应用

第一篇：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。

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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

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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

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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

第二篇：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。

第三篇：浅论信息技术在生物课堂教学中的应用

江苏省丹阳高级中学 张美华

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。

2、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。

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》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。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。

第四篇：信息技术在生物课堂教学中的应用

信息技术在生物课堂教学中的应用

“生命化课堂”实验研究要求之一是坚持互动性原则，即通过语言、问题、活动等方式，实现师生互动、生生互动、学生与媒体互动、学生与环境互动，让学生在课堂上能真正“动”起来，进而体现出学生的主体地位。而以多媒体计算机和网络为代表的信息技术在此发挥着不可替代的作用，它不但可以调动学生眼、耳、手等各种感官，接受声、光、实物等多种刺激，在头脑中对学习内容形成深刻复杂的联系，而且能化抽象为具体，化繁杂为简单，大大降低课程难度，让学生乐于学习，轻松学习。现将自己在课堂教学中的几点做法介绍一下：

一、视频导入，感官刺激，把学生“吸”起来

“生命化课堂”倡导在问题情境中引发学生思考并激发探究欲望。以往的教学教师只能从学生已有的知识或生活经验出发，引导学生对身边的事物或现象提出质疑，枯燥乏味，渠道单一，往往还不能引起学生的兴趣和共鸣。而多媒体组合这种方式则能通过多种渠道、多种方式，创设多种问题情景，刺激学生的多种感官，并突破了信息传递中的时间和空间的限制，使学生能直观看到宏观世界、微观世界、远方或过去的事情，使信息通道无限的延伸和扩展。例如：《急救》这节课，目的是让学生学习一定的急救常识并认识其重要性和必要性。可是怎样才能让学生真真切切地认识掌握一定的急救知识对人的日常生活来说是必不可少的呢？没有经历过紧急事发现场的人是无论如何也体会不到的。信息技术就帮助我解决了这一难题，通过网络收集，我选择了一段“新闻”视频导入——一个车祸的事发现场。当学生听到刺耳的紧急刹车声和司机声嘶力竭的求救声，身临其境般地感受着货车司机被挤在车里命垂一线的危机时刻，在座的学生无不惊慌失措，七嘴八舌的献计献策，有的学生还迫不及待地翻开课本寻找办法，相信这时学生对本节课知识的“饥渴”程度也已达到了极限。

俗话说：良好的开端是成功的一半。有良好开端的一堂课，才能迅速引起学生的学习兴趣，调动他们的积极性。而与教学内容紧密联系，或发人深省，或悬念重重的视频导入，就是开启新课的钥匙，它能让课堂一下子“热”了起来，让学生一下子被“吸”了起来，进而积极主动地去探索新知。

二、动画剖析，难点突破，让内容“动”起来

初中生的思维认识处于形象思维逐步过渡到逻辑思维的阶段，他们对新知识还依赖于通过感知，形成表象，建立概念而获取知识的阶段。而生物学科中的很多规律是抽象的，也往往是学习重点和难点所在。学生在观察时，无法看到这些规律的变化和事物的演变，不利于教学。如：“光合作用”，主要让学生理解光合作用，即在太阳光的照射下，植物体内的叶绿体把根吸收的水分和从气孔吸进的二氧化碳，合成植物需要的养料，同时放出氧气的过程。这一过程，对于学生而言，是很难想象和理解的。往往经过老师多次反复的讲解和模拟演示之后，学生仍然不能从整体上理解光合作用的实质。而使用多媒体课件，可以帮助我们营造一个形象的光合作用过程，设计成一个动画，将这一个过程可视化、拟人化。把叶绿体描述成一个“工厂”，水和二氧化碳是这个工厂的“原料”，当这些“原料”欢快地进入“工厂”加工后，出来的是工厂的“产品”——氧气和养料。学生通过这个贴近他们生活的动画，很快就能理解光合作用以及认识光合作用对于植物的重要性。对于初中生物学中很多无法用语言叙述清楚，且又不能提供真实事例展示在学生面前的生理作用或生命现象，我们都可以借助于电教手段，通过类比、模拟的方法建立一个声、光、色、形于一体的形象化模型，帮助学生形成表象，建立概念。而实验证明，这种教学方法能化抽象为形象，化复杂为简单，更易于学生接受和掌握。

三、课堂内外，完美结合，让情感教育“丰富”起来

“生命化课堂”倡导：课堂教学的过程不但是帮助学生获取知识，教给学生获取知识的方法，更重要的帮助学生了解所学知识与日常生活经验之间的联系及在社会实践中的应用价值。利用多媒体，能真正实现视听的完美结合，有效提高学生的注意力、欣赏力、观察力，从而达到预期效果。例如《生物对环境的影响》一节，我首先为学生播放一段视频——《人类的家园》，当学生看到西部大草原因为人类乱砍滥伐、过度放牧而逐渐演变成沙漠，导致许多无辜的生灵无家可归、危在旦夕时，整个课堂安静了，同学们的眼睛也湿润了。这时，教师无需再有过多的言语，相信每一位学生内心的感触也是深刻的。而在这一课结尾，我又为学生播放了一段威海的宣传片，从屏幕中学生亲眼目睹了人们为创建文明、卫生城市而做的诸多努力，学生真切地感受到了人与自然和谐共处。前后对比，无疑给学生巨大的震撼，当学生从屏幕中发现自己生活的城市竟然这么美好、和谐和充满魅力时，无不为之惊叹，无不为之自豪！

很多时候，教师对学生的情感教育是空白与无奈的，语言总显得那样乏味与单调，而运用多媒体视频，就能为学生提供直观的影像，让学生更真切的感受到“爱护环境，势在必行”，这是一个潜移默化的过程，是一种“润物细无声”的教育。

总之，多媒体计算机和网络教学为生物课堂教学提供了丰富的课程资源，突破了原有的教师讲、学生听单一枯燥的教学模式，为“生命化课堂”的实施提供了有力保证。但是，要做到信息技术与生物学科的有机整合，教师的信息素养是重要因素，而学生作为学习的主体，其信息素养也必须加强，这其中需要一个过程，切不可一蹴而就。

第五篇：现代教育技术在生物课堂教学中的应用

2012安庆市生物学科

教学论文评选参评论文

现代教育技术在生物课堂教学中的应用

安徽省枞阳中学陈静

教育部在《基础教育课程改革纲要（试行）》中提出：“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。

生物学科的教学注重于宏观和微观两个方面，强调实验能力和科学素质的培养。现代信息技术的发展，改变了单调的“一张嘴、一本书、一支粉笔、一块黑板”的传统教学，精彩的多媒体课件可以化静为动，化虚为实，化抽象为直观；能够拓宽课本知识体系，拓展教学的时间和空间。随着新课程教学的深入开展，贯彻一切为了学生的全面发展的新课程理念，多媒体课件在生物教学中使复杂知识简单化、抽象知识具体化、综合知识清晰化，通过动感的课件使学生比较清楚地了解生命的本质现象。因此，多媒体课件在生物学科的课堂教学中越来越体现出其功能上的优越性。本人就教学实践中使用多媒体课件谈一些体会

一、多媒体课件在教学活动中的应用体会

1、用多媒体课件可以创设教学情景

教学情景常常是一堂课的起点，对课堂教学的成败起着十分重要的作用。良好的教学情景能促进学生主动学习。如在“DNA是主要的遗传物质”一课中，通过课件展示多利羊以及培育的全过程，使学生能直观的看到多利羊的性状几乎和提供细胞核的母本完全相同。从而激发起学生的兴趣，使学生思考为什么？（因为细胞核内有染色体）。染色体主要由什么组成？DNA和蛋白质）。DNA和蛋白质何者是遗传物

质？最好的实验设计思路是什么？（设法将和蛋白质分开，单独直接的去观察它们各自的作用）。这样，教师一步一步的引导学生自己思考，导入探讨是主要遗传物质的经典实验。

又如必修3《稳态与环境》中“群落的结构”一节，在教材的问题探讨中有一幅池塘中生活的部分生物的图片，但是由于图片中没有生物的名称使得学生很难回答书上提出的两个问题。我用课件展示一幅物种丰富且有文字标注的池塘生态系统图片，使学生比较容易回答问题，而且很自然地转入新课教学。

多媒体课件在创设课堂教学的情景上，体现了多样性、形象性、趣味性。能使学生的学习注意力，从无意注意自然转入有意注意。也激发了学生探究新知识的欲望。我感到多媒体课件不仅在导入新课，而且在整个教学过程中都能起到很好的效果。

2、用多媒体课件可以突破重点，化解难点

教学重点是教材中举足轻重、关键性的、最基本的、最重要的中心内容，是课堂结构的主要线索，掌握了这部分内容，对于巩固旧知识和学习新知识都起着决定性作用。教学难点，是难于理解或领会的内容，或较抽象，或较复杂，或较深奥。这些知识点对于学生来说都是在学习中遇到的认知障碍。

高中生物学教学中“减数分裂和有性生殖细胞的形成”是一个重要知识点，它既是生物有性生殖过程中的一个重要阶段，也是遗传学三大规律的细胞学基础。但由于减数分裂内容的复杂性和抽象性，它也成了教学中的一个难点内容。我在实施教学过程中通过多媒体课件生动形象的动画演示，引导学生一步一步观察分析精子形成过程中的染色体形态，行为和数目的变化。并且适时提出了①在精原细胞发育成为精子的过程中染色体复制了几次？细胞分裂了几次？②一个精原细胞形成几个精子？精子中的染色体数目与精原细胞中的相比有什么变化？③染色体数目的减半，是由两次细胞分裂中的第几次分裂

决定的？在这次分裂中，染色在各时期分别发生了什么变化？等思考问题。在学生讨论思考的基础上，课件呈现出精子形成的整个过程静态图，启发学生归纳、教师板书出精子的形成过程，也可顺理成章的得出减数分裂的概念。在这节内容中精彩的动画课件不仅可以有效激发学生的学习兴趣，而且通过课件化抽象为具体，变微观为直观，学生通过观察、分析、概括、总结很快地掌握了要点，突破了难点。

又如在“基因工程操作的基本步骤”的教学中，如果仅仅让学生通过书上的文字，插图，老师的讲解等方式方法来真正理解这些内容，显然难度较大。往往是老师讲的口干舌燥，可学生仍然感觉云里雾里，糊里糊涂。我采用精彩的Flash课件，使学生把复杂的课文叙述，通过动感过程从感性认识上，对基因工程的操作有一个清晰简单地了解，取得了事半功倍的效果。事后的检测也证明了这一效果。

3、用多媒体课件可以实现师生互动

由于电脑的逐渐普及，现在的学生上网查阅资料的能力都很强。教师可以充分发动学生，一方面提高了学生的学习兴趣，以加深相关知识的学习，也可以提高学生的收集信息、处理信息的能力。同时由于不同的学生看问题的角度不同，可以使收集到的资料广，突破教师个人收集的局限性。如我观摩的一堂 “伴性遗传”公开课，教师在上课前一周给学生布置了预习作业，即收集人口普查的相关信息，与性别相关的遗传病，红绿色盲在我国人群的发病率，色盲患者眼中的世界究竟是怎样的等等，通过学生收集信息，教师筛选整理后呈现在课件里。在这堂课上，学生的积极性都很高，因为他们通过分析自己收集的信息，科学地提升了知识的认同度，得到了科学研究方法的熏陶，学到了重要的学科知识，达到了课标的教学要求。同时学生看到了自己的调查信息被老师采纳，从心理上得到满足。所以通过多媒体课件能实现师生互动、生生互动的交流方式，取得很好的教学效果。

4、用多媒体课件可以提高复习课的效率

一堂复习课应当有一定的容量，能把知识前后贯通，使学生能够在头脑中形成知识链和知识网。我在高三复习教学中使用多媒体课件解决了容量问题。通过多媒体课件把相关知识链（网）整体呈现，并且配合适当的习题，使学生能迅速在回忆知识的基础上得到练习，巩固复习的效果。不论在第一轮复习还是第二轮复习中，多媒体课件都起到了提高容量，节省板书时间，综合性强的优点。有些学生课后还将课件拷去复习思考，充分调动了学生学习的主动性。

二、对多媒体课件在教学活动中应用的思考

由于课件既能包含文字和图形，还能呈现声音、动画、录像等丰富生动的学习内容，师生欢迎自不待言。但事物都有两面性，负面影响也是有的。正如朱正威教授所阐述的：“在某些情况下，教学主要是文本的演示，视频、音频的播放，教师退到了幕后。如果学生隔着许多技术手段听课，很少听到教师的声音，就无法谛听教师精辟和生动的分析，无法感受教师情感的跃动，其教学效果难免欠缺。亲切切磋，平等交流，学生将从教师那里得到更多启迪，教师将更实在地了解学生。与此同时，教师的基本功有弱化的趋势，对现代教育技术的依赖性，导致疏于练习口头表达，不会适时板书，不会随手绘图，不会亲自熟练准确地示范操作，不会用恰当的语言、表情、姿态对学生鼓励或督促，等等”。因此在使用多媒体教学时要注意以下几点：

1、现代教育技术手段、方法和其他的教学手段、方法要结合使用

在学习简单的基础知识时，要充分利用书上的插图、文字，充分利用板书，板图，板画这“三板”教学的灵活性，留一些空间给学生，培养学生的思维能力。在课件的使用上，要防止将现代教育技术手段用于灌输教材中的、教材外的图片和信息一并显示在课件中，使学生在高速变幻的屏幕面前应接不暇，没有思考的时间，眼睛疲劳，思维紧张，不利于学习也有损健康。因此课件的使用要根据实际的教学需

要和生物学科特点，少而精，用得适当，以取得最佳的课堂教学效果。

2、教师在使用课件时，切忌网上下载后不加改变直接使用 由于制作课件会花费教师过多的时间和精力，所以教师会利用现成的网络资源，但若直接照搬，不根据自己学生的实际情况加以变化，使用的结果往往不理想。由于不同的学校，不同的班级，学生不可能一样，我们也就没有理由把别人的课件直接完全移植到自己的教学中。我们的教学设计要站在学生的角度以学生的已有经验为起点，融合教师自己的思路想法，制作适合自己学生的课件。否则，宁可不用。

3、多媒体课件应多制作动态课件

动态的课件可以从不同角度展现知识，帮助学生把形象思维转化为逻辑思维，同时还可以给予学生一种美的享受。我们可以充分利用各种媒体影视资料，通过剪辑来为教学内容服务。

以上是我在实践中的一些体会。总之，多媒体作为一种现代的工具，是新生事物。同样多媒体在教学中也是一种教学工具，我们使用这种工具的目的是要降低知识的认知难度，帮助学生理解知识的本质和要点。要使多媒体被教师利用，为教学服务，而不是教师被多媒体牵着走，更不是无纸化无粉笔化教学。所以多媒体课件呈现要体现必要性。无论如何多媒体在教学中的生命力是旺盛的，它的优越性己经在教学领域中体现，让大家一起来探讨和完善多媒体的使用途径，使多媒体在教学中更加灿烂辉煌，成果更加突出。