生物與信息技術(shù)整合教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)引言：時(shí)代呼喚下的學(xué)科融合在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，學(xué)科間的交叉融合已成為推動知識創(chuàng)新和社會進(jìn)步的重要引擎。生物學(xué)，作為研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的科學(xué)，其研究對象的復(fù)雜性、數(shù)據(jù)的海量性以及探究過程的系統(tǒng)性，對傳統(tǒng)教學(xué)模式提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，信息技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬仿真等技術(shù)的日趨成熟，為生物學(xué)教育的革新提供了前所未有的機(jī)遇。將生物與信息技術(shù)進(jìn)行深度整合，不僅是教育適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的必然要求，更是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，特別是科學(xué)探究能力、創(chuàng)新思維和信息素養(yǎng)的關(guān)鍵途徑。本文旨在探討生物與信息技術(shù)整合教學(xué)的核心理念、實(shí)踐路徑及創(chuàng)新設(shè)計(jì)策略，以期為一線教育工作者提供有益的參考與啟示。一、生物與信息技術(shù)整合教學(xué)的核心理念生物與信息技術(shù)的整合，并非簡單的技術(shù)疊加或工具應(yīng)用，而是一種基于教育目標(biāo)的深度融合與重構(gòu)。其核心理念應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：（一）以學(xué)生發(fā)展為本，聚焦核心素養(yǎng)整合教學(xué)的根本目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生全面而有個(gè)性的發(fā)展。應(yīng)將培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、信息素養(yǎng)、批判性思維、創(chuàng)新能力和合作交流能力置于首位。信息技術(shù)的引入，最終目的是服務(wù)于學(xué)生對生物學(xué)概念的深層理解和生物學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。（二）問題驅(qū)動與項(xiàng)目引領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)整合教學(xué)應(yīng)以真實(shí)的生物學(xué)問題或復(fù)雜的生物學(xué)現(xiàn)象為切入點(diǎn)，設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)項(xiàng)目。引導(dǎo)學(xué)生在解決問題或完成項(xiàng)目的過程中，主動運(yùn)用信息技術(shù)獲取、處理、分析和呈現(xiàn)信息，從而實(shí)現(xiàn)對生物學(xué)知識的深度建構(gòu)和靈活應(yīng)用。（三）技術(shù)服務(wù)于教學(xué)目標(biāo)，追求適切應(yīng)用信息技術(shù)是支持教學(xué)的有力工具，而非目的本身。在整合設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，審慎選擇恰當(dāng)?shù)男畔⒓夹g(shù)手段。避免為技術(shù)而技術(shù)，確保技術(shù)的應(yīng)用能夠有效突破教學(xué)難點(diǎn)、優(yōu)化教學(xué)過程、提升學(xué)習(xí)效率。（四）強(qiáng)調(diào)過程體驗(yàn)與探究，培養(yǎng)科學(xué)精神整合教學(xué)應(yīng)充分發(fā)揮信息技術(shù)在模擬復(fù)雜過程、可視化抽象概念、支持實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析等方面的優(yōu)勢，為學(xué)生提供更為豐富的探究體驗(yàn)。鼓勵學(xué)生像科學(xué)家一樣思考和行動，經(jīng)歷提出假設(shè)、設(shè)計(jì)方案、實(shí)施探究、分析結(jié)果、得出結(jié)論的完整科學(xué)過程。二、生物與信息技術(shù)整合的維度與內(nèi)容生物學(xué)科的各個(gè)領(lǐng)域，從微觀的分子細(xì)胞到宏觀的生態(tài)系統(tǒng)，都蘊(yùn)含著與信息技術(shù)整合的潛力。具體可從以下幾個(gè)維度展開：（一）數(shù)據(jù)獲取與處理的整合生物學(xué)研究產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，如基因序列、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、生態(tài)調(diào)查數(shù)據(jù)等。信息技術(shù)為這些數(shù)據(jù)的高效獲取、規(guī)范管理和深度挖掘提供了可能。例如，學(xué)生可以學(xué)習(xí)使用傳感器采集環(huán)境因子（光照、溫度、pH值）數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)采集軟件實(shí)時(shí)記錄；在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中，利用圖像處理軟件對凝膠電泳結(jié)果進(jìn)行分析和條帶識別。（二）模擬與建模的整合許多生物學(xué)過程因其微觀性、長期性或復(fù)雜性，難以通過傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)直接觀察或操作。信息技術(shù)的模擬與建模功能可以突破這一限制。例如，利用細(xì)胞分裂模擬軟件直觀展示有絲分裂和減數(shù)分裂的動態(tài)過程；通過生態(tài)系統(tǒng)模擬模型，探究不同因素（如種群數(shù)量、資源限制、氣候變化）對生態(tài)平衡的影響；使用虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行危險(xiǎn)或昂貴的生物實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練。（三）信息檢索與分析的整合互聯(lián)網(wǎng)和專業(yè)數(shù)據(jù)庫（如GenBank、PubMed、NCBI等）是生物學(xué)知識和數(shù)據(jù)的巨大寶庫。整合教學(xué)應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)工具檢索、篩選、評估和整合生物學(xué)信息的能力。例如，引導(dǎo)學(xué)生通過在線數(shù)據(jù)庫查詢特定基因的序列信息，并運(yùn)用序列比對工具進(jìn)行同源性分析；利用文獻(xiàn)管理軟件整理和分析科研文獻(xiàn)，撰寫小型綜述報(bào)告。（四）可視化表達(dá)與交流的整合信息技術(shù)為生物學(xué)知識和探究結(jié)果的可視化表達(dá)與交流提供了多樣化的手段。學(xué)生可以利用思維導(dǎo)圖軟件梳理生物學(xué)概念體系；使用數(shù)據(jù)可視化工具（如圖表、網(wǎng)絡(luò)圖）呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析結(jié)論；通過制作多媒體演示文稿、微視頻或建立專題網(wǎng)站，展示學(xué)習(xí)成果并與他人交流分享。三、生物與信息技術(shù)整合的創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)策略（一）基于真實(shí)問題的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)以解決現(xiàn)實(shí)生活中的生物學(xué)問題為導(dǎo)向，將信息技術(shù)作為探究工具和協(xié)作平臺，設(shè)計(jì)跨學(xué)科的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。*案例思路：“校園生態(tài)系統(tǒng)健康評估與優(yōu)化建議”項(xiàng)目。學(xué)生分組確定評估指標(biāo)（如生物多樣性、水質(zhì)、土壤健康等），利用信息技術(shù)手段（如使用APP記錄物種、傳感器測量水質(zhì)參數(shù)、無人機(jī)航拍植被覆蓋）收集數(shù)據(jù)，運(yùn)用電子表格或統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過GIS技術(shù)呈現(xiàn)空間分布特征，最終形成評估報(bào)告并提出優(yōu)化建議，利用演示文稿或網(wǎng)站進(jìn)行成果展示。在此過程中，學(xué)生不僅綜合運(yùn)用了生態(tài)學(xué)知識，也鍛煉了信息收集、數(shù)據(jù)處理、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和表達(dá)溝通能力。（二）利用虛擬仿真技術(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)針對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的局限性，引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的廣度和深度，保障實(shí)驗(yàn)安全，突破時(shí)空限制。*案例思路：“基因工程操作虛擬實(shí)驗(yàn)”。學(xué)生在虛擬環(huán)境中模擬從目的基因的獲取、載體的構(gòu)建、重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞到目的基因的檢測與表達(dá)的完整流程。通過交互式操作，熟悉各種儀器的使用方法和實(shí)驗(yàn)步驟，觀察不同操作對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，理解基因工程的核心原理。這不僅彌補(bǔ)了實(shí)體實(shí)驗(yàn)成本高、周期長、操作風(fēng)險(xiǎn)大的不足，也為學(xué)生提供了反復(fù)練習(xí)和探索的機(jī)會。（三）構(gòu)建生物信息學(xué)探究性學(xué)習(xí)模塊結(jié)合生物學(xué)課程中的分子生物學(xué)、遺傳學(xué)等內(nèi)容，引入基礎(chǔ)的生物信息學(xué)工具和方法，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力和計(jì)算思維。*案例思路：“基于DNA序列的進(jìn)化關(guān)系探究”。引導(dǎo)學(xué)生選取某一保守基因（如細(xì)胞色素C基因），從NCBI數(shù)據(jù)庫中獲取不同物種的該基因序列，使用在線序列比對工具（如BLAST）進(jìn)行同源性比較，利用進(jìn)化樹構(gòu)建軟件（如MEGA）繪制系統(tǒng)發(fā)育樹，從而分析不同物種間的進(jìn)化關(guān)系。這一過程能讓學(xué)生直觀感受生物信息學(xué)在解決生物學(xué)問題中的應(yīng)用，理解“數(shù)據(jù)”在現(xiàn)代生物學(xué)研究中的核心地位。（四）開發(fā)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)單元打破學(xué)科壁壘，圍繞特定主題將生物學(xué)與信息技術(shù)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)等學(xué)科知識有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。*案例思路：“生物電信號與健康監(jiān)測”主題單元。生物學(xué)角度學(xué)習(xí)神經(jīng)沖動的產(chǎn)生與傳導(dǎo)、心臟的電生理活動；物理學(xué)角度理解電信號的本質(zhì)；信息技術(shù)角度學(xué)習(xí)如何利用簡易傳感器采集心電或肌電信號，通過Arduino等開源硬件平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并嘗試設(shè)計(jì)簡單的健康監(jiān)測原型。這種整合能幫助學(xué)生看到知識的內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)解決復(fù)雜問題的能力。四、實(shí)施保障與展望生物與信息技術(shù)的整合教學(xué)對教師提出了更高要求。教師不僅要精通生物學(xué)專業(yè)知識，還需要具備一定的信息技術(shù)應(yīng)用能力和課程整合能力。因此，加強(qiáng)教師專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)至關(guān)重要，包括信息技術(shù)技能培訓(xùn)、教學(xué)設(shè)計(jì)方法研討、優(yōu)秀案例分享與觀摩等，鼓勵教師開展教學(xué)研究與實(shí)踐探索。同時(shí)，學(xué)校應(yīng)提供必要的硬件設(shè)施支持（如多媒體教室、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、傳感器等），并建設(shè)或引進(jìn)優(yōu)質(zhì)的數(shù)字化教學(xué)資源庫。建立科學(xué)合理的評價(jià)體系也不可或缺，不僅關(guān)注學(xué)生的知識掌握，更要重視其信息素養(yǎng)、探究能力、創(chuàng)新精神等核心素養(yǎng)的發(fā)展，采用過程性評價(jià)與終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合的方式。展望未來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的不斷發(fā)展，生物與信息技術(shù)的整合將邁向更深層次。例如，AI輔助的個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑推薦、基于大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)行為分析與教學(xué)反饋、利用VR/AR技術(shù)創(chuàng)造更沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)等，都將為生物教育帶來新的可能。結(jié)語生物與信息技術(shù)的整