潘彩霞，趙小剛

（甘肅省甘南藏族自治州合作第一中學(xué)，甘肅合作 747000）

生物是自然科學(xué)領(lǐng)域的課程，反映了自然科學(xué)的本質(zhì)。傳統(tǒng)的生物教學(xué)弊端凸顯，已經(jīng)不適應(yīng)時代發(fā)展的趨勢，教師只注重知識的灌輸，不考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)感受，使生物教學(xué)陷入僵局。隨著時代的發(fā)展，生物教學(xué)面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，既要教授基礎(chǔ)知識，還要滲透科學(xué)素養(yǎng)，鍛煉高中生解決實際問題的能力，讓每一次生物課程都記憶深刻。為此，作為前沿信息技術(shù)之一的3D 全息投影被應(yīng)用到生物課堂教學(xué)中，改變了教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式，增強(qiáng)了課堂的趣味性，為學(xué)生創(chuàng)造了一個生動、形象、立體、直觀的教學(xué)環(huán)境，給學(xué)生的生物學(xué)習(xí)帶來了更多的科技感和新鮮感。高中生物教師需要不斷探究和發(fā)展，選擇更加先進(jìn)的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的求知欲，讓生物課堂重新煥發(fā)生機(jī)與活力，全面提升生物科學(xué)素養(yǎng)。

一、生物課堂教學(xué)中應(yīng)用3D 全息投影的積極作用

（一）有助于學(xué)生深化理論認(rèn)知

生物是研究生命科學(xué)的學(xué)科，很多知識都是抽象、復(fù)雜的，還有些知識是人們在日常生活中看不見、摸不著的，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候會感到困惑，而且僅憑教師的口述難以讓學(xué)生深入理解，造成生物知識的遺漏，消磨學(xué)生對生物學(xué)習(xí)的激情，不利于學(xué)生實踐能力的提高。而3D 全息投影技術(shù)以其三維立體直觀的優(yōu)勢，可以讓學(xué)生清晰、直觀地看到生物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及生命物質(zhì)的動態(tài)變化過程，也可以準(zhǔn)確反映各個知識點之間的關(guān)系，還可以構(gòu)建虛擬實驗室，讓學(xué)生進(jìn)行生物知識的探究，實現(xiàn)了復(fù)雜知識的簡單化、抽象知識的具體化，加深了學(xué)生對生物知識的理解與掌握，鞏固了學(xué)生的生物基礎(chǔ)。

（二）有助于學(xué)生獲得多元發(fā)展

以前，生物課堂都是采用“教師講，學(xué)生聽”的模式，教師一味地向?qū)W生灌輸書本上的理論知識，而學(xué)生則是教師講什么就記什么，缺乏學(xué)習(xí)的主動性，知識學(xué)習(xí)和思維活動存在很大的局限性，不利于學(xué)生的全面發(fā)展。而3D 全息投影技術(shù)的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)灌輸式的教學(xué)方法。在教學(xué)中，教師可以利用3D 全息投影創(chuàng)設(shè)充滿趣味性和知識性的課堂情境，給學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)生物的機(jī)會和空間，吸引學(xué)生繼續(xù)探究生物理論。教師還可以在全息影像的基礎(chǔ)上進(jìn)行知識的外延與拓展，讓學(xué)生看到課本以外更廣闊的生物世界，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)情感，促進(jìn)學(xué)生的多元發(fā)展。

（三）有助于激發(fā)學(xué)生探究能力

生物課堂教學(xué)的主要目標(biāo)是發(fā)展學(xué)生的生物綜合素養(yǎng)，轉(zhuǎn)變高中生的學(xué)習(xí)方式和思維方式，利用學(xué)到的生物知識去解決生活問題，使高中生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。在日常教學(xué)中，高中生物教師要創(chuàng)造實踐機(jī)會，引導(dǎo)學(xué)生參與科學(xué)探究活動，加強(qiáng)生物與生活的聯(lián)系，利用3D 全息投影展示生活中的生物現(xiàn)象，讓學(xué)生借助自身的生活經(jīng)驗來理解生物知識。在生物教學(xué)中有很多實驗無法在實驗室中開展，這時教師就可以利用3D 全息投影模擬實驗過程，通過三維圖像讓學(xué)生更加真切地看到實驗現(xiàn)象、得出實驗結(jié)論，用科技的力量增強(qiáng)高中生的探究能力。

二、3D 全息投影在生物課堂中的應(yīng)用策略

（一）創(chuàng)設(shè)虛擬環(huán)境，增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗

對于學(xué)生而言，形象的事物更容易理解與接受，也更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。生物教師在教學(xué)時，可以利用3D 全息投影沉浸感強(qiáng)的優(yōu)勢創(chuàng)設(shè)虛擬環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的心理體驗，讓學(xué)生在極具沉浸感的環(huán)境中主動提取生物知識，感受生物知識的來龍去脈，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。在3D 全息投影創(chuàng)設(shè)的虛擬環(huán)境中，教師和學(xué)生不再是傳統(tǒng)“教”與“學(xué)”的關(guān)系，而是共同成為虛擬環(huán)境的探究者，教師和學(xué)生共同研究生物知識，達(dá)到教學(xué)相長的目標(biāo)。學(xué)習(xí)也成為師生的共同目標(biāo)，增進(jìn)了師生關(guān)系，使課堂氣氛變得更加和諧融洽，為教學(xué)活動的有效開展提供了保障，豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗。

在生物學(xué)習(xí)中，生物科學(xué)史是生物教學(xué)的重要內(nèi)容，它向人們展示了生物學(xué)的發(fā)展歷程，揭示了生物學(xué)概念的產(chǎn)生過程，使抽象的問題具體化，讓學(xué)生對每一節(jié)課都感到新鮮，堅定學(xué)習(xí)生物的信念。在課堂教學(xué)中，生物教師可以利用3D 全息投影為學(xué)生創(chuàng)設(shè)歷史情境，讓學(xué)生在三維立體畫面中看到生物學(xué)家的科學(xué)研究過程，在歷史追溯中促進(jìn)學(xué)生的理性思考，使其體驗到學(xué)習(xí)的成就感。生物學(xué)是一門與生活密切相關(guān)的學(xué)科，要想讓學(xué)生透徹了解生物知識、學(xué)會靈活運用生物知識，教師就需要聯(lián)系學(xué)生的生活實際，創(chuàng)設(shè)生活情境。教師可以利用3D 全息投影為學(xué)生展示生活中的畫面，使學(xué)生在多重感官的刺激下自然產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)會觀察生活，品味生活，感知生物的價值和功能，培養(yǎng)學(xué)以致用的科學(xué)意識。生物是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，有很多生物知識都是通過實驗獲得的。生物實驗既是輔助理論教學(xué)的一種重要教學(xué)方式，也是生物教學(xué)中的重難點內(nèi)容。在傳統(tǒng)生物教學(xué)中，教師往往需要利用實驗器材和相關(guān)材料來完成實驗操作，費時又費力。而應(yīng)用3D 全息投影，教師可以模擬實驗過程，實現(xiàn)實驗教學(xué)的情境化，將一些不可能完成的實驗變成了可能，使學(xué)生對生物知識有了更直觀的了解，進(jìn)而豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)與探究的熱情。

（二）引導(dǎo)課前預(yù)習(xí)，優(yōu)化教學(xué)過程

好的開始是成功的一半，課前預(yù)習(xí)是生物教學(xué)中必不可少的環(huán)節(jié)，對課堂教學(xué)效果具有事半功倍的作用。傳統(tǒng)的課前預(yù)習(xí)以閱讀教材為主，學(xué)生對知識的理解局限在教材的表述上，缺少感性材料的支持，影響了學(xué)生對知識理解的深度。而3D 全息投影的引入創(chuàng)新了課前預(yù)習(xí)形式。在新課開始之前，教師可以為學(xué)生準(zhǔn)備與新知教學(xué)相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，并且用3D全息投影為學(xué)生播放與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的視頻資料，讓學(xué)生在觀看中積累感性認(rèn)識，對新知學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，利用具象幫助學(xué)生構(gòu)建初步的知識概念。教師還可以給學(xué)生留出自由討論的時間與空間，讓學(xué)生針對全息投影所展現(xiàn)的學(xué)生感興趣的內(nèi)容開展交流與討論，讓學(xué)生在思想的交織與碰撞中獲得新的知識與感悟，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究意識，加深學(xué)生對生物知識的印象，為課堂教學(xué)做好鋪墊。

在信息化的背景下，3D 全息投影已經(jīng)成為生物教學(xué)中最主要、最有效的教學(xué)方式，能夠提高課堂教學(xué)效率，吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在新課導(dǎo)入階段，生物教師可將教學(xué)視頻、課件等通過3D 全息投影播放出來，調(diào)動學(xué)生課堂參與的熱情，使學(xué)生的注意力快速回到課堂上，跟隨生物教師共同探究和實踐，真正活躍在生物課堂上。教師還可以組織學(xué)生開展小組合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在課前預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，對教師提出的問題進(jìn)行深入探討，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識，讓學(xué)生在合作交流中達(dá)成共識，提出解決問題的方案。為驗證學(xué)生方案的正確性，教師在課堂教學(xué)中可以利用3D 全息投影對相關(guān)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場講解，為學(xué)生展示復(fù)雜的生態(tài)鏈結(jié)構(gòu)，突破生物教學(xué)的重點和難點，讓學(xué)生集中精力來主動思考，從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，加深學(xué)生對理論知識的掌握。在新知教學(xué)結(jié)束后，教師還可以利用3D 全息投影技術(shù)為學(xué)生呈現(xiàn)課堂練習(xí)，讓學(xué)生利用所學(xué)知識解釋3D 全息投影所展現(xiàn)出的生物現(xiàn)象，提高學(xué)生解決實際問題的能力。在課后鞏固階段，對于學(xué)生在課堂上沒有掌握的知識點，教師可以利用3D 全息投影為學(xué)生進(jìn)行針對性的講解和演示，也可以讓學(xué)生近距離進(jìn)行觀察，以強(qiáng)化學(xué)生對課堂所學(xué)知識的理解與掌握。

（三）立體直觀演示，提升學(xué)習(xí)效率

在傳統(tǒng)的生物課堂上，教師經(jīng)常利用實物模型開展教學(xué)，雖然進(jìn)行了直觀演示，但受教室空間距離的限制，只有前排少數(shù)學(xué)生才能看到模型的細(xì)節(jié)，其他學(xué)生只能看個大概，不利于學(xué)生對生物知識的全面了解。將3D 全息投影技術(shù)引入到生物課堂教學(xué)中，能把靜態(tài)、單調(diào)的書本文字和圖片進(jìn)行立體展示，將抽象的知識直觀化、平面的知識立體化，滿足了每個學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，使課堂教學(xué)真正實現(xiàn)了面向全體學(xué)生，加深了學(xué)生對生物知識的理解，提升了教學(xué)的有效性。教師還可以利用3D 全息投影在教室的整個空間內(nèi)展示生物模型，讓學(xué)生置于模型當(dāng)中，產(chǎn)生身臨其境的感覺，更加真實地去感受生物模型的結(jié)構(gòu)，充分了解生物模型，從而降低教師在教學(xué)中描述的難度。高中生喜歡新奇的事物，生物教師要遵循學(xué)生的成長特點，挖掘貼近學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”的內(nèi)容，鍛煉學(xué)生的空間立體思維，促進(jìn)其學(xué)習(xí)能力的增長。

生物學(xué)涉及很多微觀生物界的知識，這些知識往往是學(xué)生用肉眼看不到的，教師的語言描述很難讓學(xué)生構(gòu)建起立體的形象。還有一些生命發(fā)展過程也需要教師用信息技術(shù)幫助學(xué)生構(gòu)建起感性認(rèn)知。對此，教師就可以利用3D 全息投影技術(shù)為學(xué)生展示微觀的生物世界，用全息影像的立體感讓學(xué)生獲得與觀看原物完全相同的視覺效果，使學(xué)生可以更加準(zhǔn)確地把握微觀生物的特征與本質(zhì)。教師還可以利用3D 全息投影技術(shù)為學(xué)生展示生命的發(fā)展過程，用三維立體動畫豐富學(xué)生的感性認(rèn)識，讓學(xué)生可以更加清楚、直觀地看到生命成長每個階段的特征，引導(dǎo)學(xué)生從感性認(rèn)知的積累中抽象出理性的概念，讓學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)生物知識，降低學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。生物知識是無窮無盡的，僅靠課本學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，教師還要善于挖掘與課本內(nèi)容相關(guān)的課外教學(xué)資源，豐富教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生從多角度理解生物知識。教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容從網(wǎng)絡(luò)中搜集與之相關(guān)的視頻、圖片等資料，也可以利用手機(jī)拍攝一些與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的生活事物、生活場景、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動等，并利用相關(guān)的電腦、手機(jī)軟件將這些教學(xué)素材制作成3D 全息投影所需的視頻，擴(kuò)充教學(xué)資源，用熟悉的生活資源喚起學(xué)生的情感共鳴，感受生物知識對生產(chǎn)生活的意義。

（四）仿真實驗?zāi)M，培養(yǎng)核心素養(yǎng)

生物實驗是學(xué)習(xí)生物的基礎(chǔ)，也是提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵。通過生物實驗可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)生物知識，還可以讓學(xué)生掌握科學(xué)、系統(tǒng)的知識探究方法，有助于學(xué)生的思維發(fā)展。所以，有效開展生物實驗對生物教學(xué)和學(xué)生的個人發(fā)展具有十分重要的意義。高中生物教師應(yīng)該努力提升自身專業(yè)素養(yǎng)，加強(qiáng)對投影技術(shù)的鉆研，為高中生提供展示才華的舞臺，一邊學(xué)習(xí)生物知識，一邊增長創(chuàng)新能力，在樂趣中獲取知識，鞏固知識。

在生物教學(xué)中，有些生物實驗具有一定的危險性，不適合學(xué)生在實驗室中進(jìn)行操作；有些實驗對實驗環(huán)境、實驗器材等要求較高，是普通實驗室無法實現(xiàn)的；還有些生物實驗需要等很長時間才能觀察到實驗現(xiàn)象，受教學(xué)時長的限制無法在課堂上完成。對于這些實驗，很多生物教師都習(xí)慣通過自己的講述來代替學(xué)生思考，阻礙學(xué)生的思維發(fā)展，同時學(xué)生缺乏真實的實驗體驗，很難深入理解其中所蘊(yùn)含的生物知識。而在基于3D 全息投影的生物課堂中，教師可以利用3D 全息投影技術(shù)，結(jié)合電腦軟件創(chuàng)建3D 生物學(xué)虛擬仿真實驗室，模擬真實的實驗環(huán)境，并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容在其中擺放所用的實驗設(shè)備和實驗試劑，學(xué)生通過動手點擊設(shè)備或試劑進(jìn)行交互，就可以模擬真實的實驗操作，讓學(xué)生獲得與真實實驗相同的學(xué)習(xí)體驗。教師還可以開啟實時評分功能，讓學(xué)生可以實時看見當(dāng)前操作的分?jǐn)?shù)，當(dāng)學(xué)生操作正確時會有正確的提示，當(dāng)學(xué)生操作錯誤時會出現(xiàn)扣分的情況，以此來規(guī)范學(xué)生的實驗操作行為。對于實驗操作中的重要步驟，教師還可以利用虛擬實驗室的易錯提示功能，利用3D 全息投影彈出動畫或圖片，引導(dǎo)學(xué)生注意操作的細(xì)節(jié)和關(guān)鍵點。教師還可以在實驗的過程中加入背景音樂或語音提示，提高模擬實驗的趣味性和可操作性。對于一些重難點的知識，教師還可以利用3D 全息投影的交互性，通過點擊屏幕上的感應(yīng)器，對虛擬實驗室中的場景、實驗設(shè)備、實驗試劑等進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、放大等操作，使學(xué)生可以近距離地觀察實驗現(xiàn)象，達(dá)到理論與實踐相結(jié)合，有利于生物高效課堂的構(gòu)建。

三、結(jié)語

總之，3D 全息投影在生物課堂教學(xué)中的應(yīng)用創(chuàng)造了沉浸式的虛擬環(huán)境，使枯燥的生物知識變得立體、形象、直觀，降低了理解與接受的難度，增強(qiáng)了學(xué)生的自信心。在今后的教學(xué)中，高中生物教師需要不斷探索3D 全息投影與生物教學(xué)融合的新方法、新路徑，使3D 全息投影技術(shù)可以更好地在生物課堂上發(fā)揮作用，激發(fā)學(xué)生的求知欲，提高課堂教學(xué)效果。同時，還要創(chuàng)新生物實驗教學(xué)方式，提升學(xué)生探索和解決生物問題的意識與能力，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。