论文题目：导学案与虚拟实验结合在高中生物实验教学中的实践研究
摘要：21世纪是生物的世纪,为进一步实现我国进入创新型国家前列这一目标,在生物领域需要研究型创新型人才。普通高中生物学课程标准（2017年版）提出生物核心素养,其中科学思维和科学探究都旨在培养创新型综合性人才。生物是一门来源于实验的学科,作为生物学科的“根”,基础教育阶段若轻视生物实验教学,则这一目标的实现就如无本之木、无水之源。目前我国高中阶段生物实验教学除“唯分数论”等观念因素外,很大一部分原因是受课时和操作条件限制,除此以外,中学阶段学校的实验设备和环境不足以支持一些拓展实验的开展。特别是2020年以来,新冠疫情不断反复,学校授课经常受疫情影响,转为线上教学,生物实验教学面临较大压力。随着信息技术的发展,越来越多学者关注到虚拟仿真技术在中学生物实验教学中的应用,其良好的交互性、沉浸性、虚拟性和实践性等被人们所公认。导学案作为理论教学中的一种有效教学策略,在生物实验教学中应用较少,有关导学案与虚拟实验教学整合在高中生物实验教学中应用的研究比较欠缺。采取怎样的方式将导学案与虚拟实验整合?编制导学案时应注意哪些问题?以及在疫情或者教育资源匮乏的情况下,如何利用现代技术开展实验教学?在线上进行生物实验教学的效果如何?本文将通过实践,探究导学案与虚拟实验教学整合对教学效果的影响。本研究围绕导学案与虚拟实验结合后在高中生物教学中会产生何种教学效果展开。在疫情影响下,进行线上和线下实验教学,探究这种教学方式在不同场景下的教学效果,并以线上教学“检测植物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”和线下教学“用高倍显微镜观察几种细胞”作为实例,展示在不同场景的课堂教学中导学案与虚拟实验教学的结合情况。根据实际教学经验,提出关于两种教学策略结合的建议。实验过程如下:在实验开始之前,对所在实习学校高二年级师生进行问卷调查、交流访谈,了解实践研究开展的背景条件及可行性。对调查的结果进行分析后,以此为依据优化预编制的教学资料,为顺利展开教学做准备。本次实践研究以高中一年级的学生为对象,对其中招考试成绩（入班成绩）进行分析,确保教学实践前学生水平的一致性。实践研究时,对照班在整个实验教学过程中单采用虚拟实验的方法,实验班在先采用虚拟实验教学的方法,后用导学案与虚拟实验相结合的教学方法进行实验教学。在进行评价时以多元化方式评价,包括自我评价、同伴评价以及测验成绩。线上实验由于无法进行同伴评价,按照测验成绩占80%,自评成绩占20%得出总成绩;线下实验按照自评成绩和同学互评各占10%,测验成绩占80%得出总成绩。此外,对线上教学和线下教学的实验班的学生问卷调查,分析导学案与虚拟实验结合后的学习情况和变化以及了解学生的感受。分析研究结果:从成绩上看,线上实验和线下实验中,实验班成绩均高于对照班。自评成绩（同学互评）中,实验班和对照班学生无显著差异,但测试成绩和综合成绩之间有显著差异。从实验班学生问卷调查分析上看,学生的积极性、课堂参与度等方面都有所提升,对这种教学方式也比较认可。综合研究得出结论:第一,教学取得预期良好效果。第二,学生学习效果明显提高。第三,导学案与虚拟实验结合更适于特定情景或者开展拓展实验。比如疫情期间网络教学、教育资源有限的地区以及一些目前不能够在中学阶段开展的实验。第四,不关注、不重视生物实验教学的现象依旧存在。
关键词：导学案;虚拟实验;高中生物;实验教学
学科专业：教育硕士（专业学位）
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状进展
1.2.1 国内外实验教学现状
1.2.2 虚拟实验教学发展及现状
1.2.3 导学案发展及现状
1.3 研究的目的和意义
1.3.1 符合新课标的要求
1.3.2 促进教师发展
1.3.3 促进校本研究——“疫情”下教学模式探索
1.3.4 探究对教学效果的影响
1.4 研究方法
1.4.1 调查法
1.4.2 文献研究法
1.4.3 实验研究法
1.4.4 比较分析法
1.5 研究思路
2 理论基础和概念界定
2.1 理论基础
2.1.1 人本主义理论
2.1.2 记忆遗忘理论
2.1.3 建构主义理论
2.1.4 混合式学习理论
2.2 概念界定
2.2.1 导学案
2.2.2 虚拟实验
2.2.3 生物实验
3 实验前调查、分析及准备
3.1 实验前调查、测验的目的及对象选取
3.2 实验前调查结果分析
3.2.1 学生对生物实验的看法态度
3.2.2 学校开展生物实验情况
3.2.3 学生对虚拟实验和导学案的认识
3.2.4 导学案和虚拟实验教学结合情况
3.2.5 学生期望的评价方式
3.3 实验前测
4 导学案与虚拟实验的结合设计与实施
4.1 实验资料的编制及实验软件的选择
4.1.1 导学案的编制
4.1.2 生物虚拟仿真软件的选择
4.2 导学案与虚拟实验整合的教学流程
4.3 导学案与虚拟实验整合课堂教学案例
4.3.1 以《检测植物组织中的糖类、脂肪和蛋白质》为例(网课)
4.3.2 以《使用高倍显微镜观察几种细胞》为例(线下课)
5 导学案与虚拟实验结合教学结果分析
5.1 实验后学生问卷调查结果分析
5.1.1 学生的情感态度良好
5.1.2 学生学习的积极行为增加
5.1.3 学生对教师和课堂反馈情况
5.1.4 学生对虚拟仿真实验与导学案结合的评价反馈良好
5.2 实验后学生成绩结果分析
5.2.1 线上实验学生成绩分析
5.2.2 线下实验学生成绩分析
6 总结
6.1 结论及建议
6.2 不足与展望
参考文献
附录A:高中生物实验学习情况调查问卷
附录B:导学案和虚拟实验以及生物实验教学中的应用调查问卷
附录C: 《使用高倍显微镜观察细胞》导学案
附录D: 《检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质》导学案
致谢