文章来源：周召路,宋芝娟,陈淑香,贾偲.软件绘图与生物学实验教学深度融合的教学策略研究[J]. 生物学通报, 2023, 58(10): 26-30.
编者按
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本刊2023年第10期刊发的《软件绘图与生物学实验教学深度融合的教学策略研究》一文，通过事实证据与绘图的深度融合，改进教学内容的呈现方式，优化教学过程，丰富教学的数字化资源，增强教学的直观性、生动性和丰富性，本期荐读。
软件绘图与生物学实验教学深度融合的
教学策略研究
周召路 宋芝娟 （北京市育才学校通州分校）
陈淑香 贾偲（北京市通州区教师研修中心）
摘要
以《义 务 教 育 生 物 学 课 程 标 准（2022 年版）》为基础，在实验教学中运用 Adobe Illustrator 软件进行模式图、示意图等的绘制。通过事实证据与绘图的深度融合，改进教学内容的呈现方式，优化教学过程，丰富教学的数字化资源，增强教学的直观性、生动性和丰富性，为学生深度理解生物学概念奠定基础。
关键词
Adobe Illustrator 绘图 实验教学
《义务教育生物学课程标准（2022 年版）》（以下简称《课程标准》）课程实施的教学建议 2 指出， 要围绕大概念组织教学内容和教学活动，应注重引导学生对概念的主动建构。本文介绍了在实验教学中运用绘图软件 Adobe Illustrator 进行模式图、示意图等的绘制情况。通过事实证据与绘图的深度融合，改进教学内容的呈现方式，增强教学的直观性、生动性和丰富性，促进学生对生物学概念的主动建构。
Adobe Illustrator 是一款功能强大的绘图软件，在中学生物学教学中，可以运用该软件绘制植物内部结构图等。Adobe Illustrator 可以依托真实的实验图对生物体结构进行模拟绘制，既形象直观，又能够形成数字化资源用于课堂教学或纸笔测验。
运用软件绘图与实验教学深度融合的教学策略，既可以通过实验观察等帮助学生获得事实证据，诠释生物学重要生理过程；又可以化抽象为具体，形成清晰、简单的图示信息，丰富教学的数字化资源，帮助学生直观构建复杂的生物学概念体系。目前，鲜有 Adobe Illustrator 绘图应用于教学实践的研究。本研究通过具体的教学实例探索软件绘图与实验教学深度融合的教学策略， 具有较强的实践意义。
1 软件绘图与显微观察类实验深度融合——以“观察叶片的结构”为例
本实验选自北京版生物学教材第 4 章第 2 节 “绿色植物的光合作用”。实验目的为观察叶片的结构，说明叶片结构与其生理功能的关系。教材提供蚕豆叶、迎春叶片横切的永久切片（图 1）用于显微镜观察。重点观察叶片上、下表皮的特点，叶肉细胞的形态、排列和颜色差异，以及叶脉等。教学难点为理解叶片结构与其功能的适应性。
1.1
优选实验材料，提供事实证据
在实际教学中，为进一步丰富事实证据，笔者选择取材方便且各部分结构易于观察的菠菜作为实验材料，制作菠菜叶片横切临时装片并进行观察， 较完整地呈现了菠菜叶片的基本结构并分析其对应功能，丰富了教学素材。
1.2
软件绘制叶片结构模式图，优化呈现方式
为加深学生对生物学概念的理解，在提供事实证据的同时，辅以软件绘制的模式图（图 2-a），并与光学显微镜下菠菜横切片（图 2-b） 进行对照学习。通过调整图形、色彩等完整、生动地呈现了叶片的结构特点，直观地解释了叶片结构与其功能的适应性。例如：叶片表皮细胞排列紧密，与其具有保护作用的功能相适应；叶肉中栅栏组织靠近上表皮、含叶绿体较多，海绵组织靠近下表皮、含叶绿体较少，与有效利用光能进行光合作用合成有机物的功能相适应；表皮上有气孔，与气体交换和水分散失的功能相适应。通过绘图与实验的深度融合，有助于学生理解“植物能利用太阳能（光能），将二氧化碳和水合成为贮存了能量的有机物，同时释放氧气”的生物学概念。
2 软件绘图与探究类实验深度融合 —— 以“ 观察植物体内水的散失现象”为例
本实验选自北京课改版生物学教材第 5 章第 1 节“植物体内的物质运输”。实验目的为举例说出水通过叶片散失；说出水和无机盐在植物体内运输的动力。教材提供绿色植物、玻璃罩、凡士林等实验材料。设置对照实验：从同一株绿色植物体上取 2 枝长势基本一致的枝条，一枝保留叶，一枝去掉叶，置于等量清水中，相同条件下放置在玻璃罩内一段时间后，观察液面高度及玻璃罩内壁变化。教学难点：通过实验现象分析植物体内水的散失过程，进而解释蒸腾作用的过程及意义。
在教材探究实验的基础上，笔者运用软件绘制“叶的蒸腾作用”生理过程图（图 3），从整体上呈现了绿色植物体根尖对水分的吸收、导管对水分的运输以及大部分水分通过叶片上的气孔散失的全过程。图 3 重点凸显了根尖、导管、叶表皮、气孔等结构的特点，帮助学生构建“植物通过吸收、运输和蒸腾作用等生理活动，获取养分，进行物质运输，参与生物圈中的水循环”这一生物学 重要概念。同时，对图示进行优化调整，可用于课堂纸笔测验，评价学生对概念的理解与掌握。
3 软件绘图与解剖类实验深度融合 ——以“观察哺乳动物的肾脏”为例
本实验选自北京课改版生物学教材第7章第2节“尿液的形成和排出”。实验目的为描述哺乳动物肾脏的形态和主要结构。教材提供新鲜的羊肾、鼠肾脏的纵切片等实验材料。通过观察肾脏的外形、颜色及与其相连的管道，观察肾脏的纵剖面、肾实质和肾盂以及观察鼠肾脏的纵切片等，分析肾脏的结构与功能。为理解肾脏是泌尿系统的主要器官和形成尿液的场所提供事实证据。
本节教学难点为如何帮助学生明晰尿液的具体形成过程、区分血液与尿液流动的路径，最终实现对尿液形成的基本结构——肾单位的深度理解。针对该教学难点，教学中一般通过采取解剖观察并辅以绘制肾单位板图的形式梳理尿液的形成过程。笔者在此基础之上，运用软件绘制 “尿液的形成和排出”示意图（图 4），将微观的尿液形成与宏观的尿液排出有机结合起来，化抽象为具体，更加系统地呈现了血路、尿路及尿液排出的整体过程，培养了学生的科学思维。此外， 绘图可作为数字化资源用于课堂纸笔测验等，实现教学的实时评价。
4 软件绘图与实验教学融合的教学策略评价
生物学是自然学科中的一门基础学科，是研究生命现象和生命活动规律的科学。科学探究是学习生物学的重要方法。在教学过程中，笔者重视给学生提供事实证据，为生物学概念形成提供支撑。同时，探索多元化的教学及评价方式， 如通过软件绘图与实验教学的深度融合，绘制反 映生物体各部分结构特点及内在生理过程的模式图、示意图等，化抽象为具体，优化教学策略的同时也形成了一定的数字化资源等。
长期的教学实践发现，本校学生的科学学业水平表现较好，在历次的学业水平评价中，均优于区全体平均水平（图 5）。
5 总结与反思
与传统板图相比，Adobe Illustrator 绘图是板图的数字化呈现形式，通过编辑可实现对学生学习效果的结果性评价，如打印软件绘图后进行纸笔测验等。与现成的课件相比，软件绘图可实现对复杂生物体结构图的绘制，且绘制的为矢量图，像素更高、结构更清晰；同时，可实现 多图层的绘制，绘制的生物体结构图可以导出整体，也可以导出局部图层，例如，植物叶片的横切结构图，可呈现整体结构，也可通过局部图层呈现叶表皮、叶肉、叶脉和气孔等结构的特点，直观性更强，有助于学生深刻理解生物体结构与功能相适应的特点。因此，Adobe Illustrator 绘图软件是一种适用于生物学学习的教学工具，并且具有广泛的应用前景。但是具体的绘制标准和应用范围还有待进一步明确。不足之处主要体现在以下几个方面。
1）软件绘图的科学性、准确性有待进一步研究。
2）适于运用软件绘图进行突破的生物学概念有待进一步梳理。
笔者立足于《课程标准》，通过运用Adobe Illustrator绘图，积极探索了现代信息技术与教学深度融合的教学策略。长期的教学实践研究证实，软件绘图与实验教学的深度融合是一种直观、新颖、高效的教学方式，形成的数字化教学资源有助于促进师生的互动交流、学生的个性化学习及对生物学概念的理解，且学生的学业水平表现持续较好。本文通过探究实践，以期为教学实践提供数字化资源，为一线教师提供参考。
本次推送仅节选了文章部分内容，全文阅读详见本刊2023年第10期。2023年全新改版，欢迎订购！
END
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本期特邀《生物学通报》编委、北京市海淀教师进修学校教育集团周有祥老师，以一位生物学教材核心编者的视角，从课程理念出发，结合实际案例，讲解实验教学的设计与组织。
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