大数据在高中生物实验教学中的应用

郭祺伟

摘要：虽然大数据在我国教育领域中有了广泛的应用，但其在高中实验教学上的应用并不深入，因此，文章以高中生物实验教学为例，对其在高中生物实验设计、实验组织、实验结果与实验评价等不同方面上的应用进行了具体的分析，发挥大数据优化高中生物实验教学思维与方法的作用。

关键词：大数据；高中生物；实验教学

互联网等现代信息化技术成果在我国教育领域有了越来越广泛的应用，大数据兴起于2012年，我国在2015年对大数据在教育中的应用进行了指导，明确指出以大数据驱动教育，促进我国迎合时代进行教学变革，并明确大数据在教育领域中的应用是我国教育未来发展的方向与趋势。基于此，高中生物实验教学必须落实改革要求，合理的将大数据运用到教学中，促进高中生物实验教学的创新发展。

一、大数据概述

从学术定义的角度来分析，大数据是指数据对象、技术与应用三者的有机统一；从对象的角度来分析，大数据是指对超过典型数据库大小的软件进行采集、存储、管理、分析、处理等多功能的数据集合；从技术的角度来分析，大数据是指在丰富的信息数据中，快速获取有效信息的技术以及其技术集成；从应用的角度来分析，大数据是指特定数据在集合、集成条件，大数据技术能够快速从中过滤出有价值信息的行为。所以，可以看出大数据不仅仅是一种技术，在某种程度其也是一种思维方式，能够从多角度、多视角、多维度进行数据的处理与分析[1]。大数据有四个特点：一是存储庞大的信息数据内容；二是数据增长速度快，但可以为数据分析提供最为原始的素材；三是数据搜索、采集形式多元化；四是大数据具有巨大的信息价值。

二、高中生物实验教学的现状分析

随着我国新课程改革的落实，生物学科更侧重对学生实验能力的培养，通过学生自主探索实验，掌握科学的探究方法以及实验技能；而我国学生在这一方面的研究也取得了较大成就，研究论文的发表数量也不断提升。但在实验教学中仍然存在不足，实验设计仍存在不合理之处，很多实验设计与教材存在差异、有些差异严重不符合高中生的实验能力，另外还有些实验存在安全隐患，这些因素都可能造成实验失败，影响学生实验学习积极性。同时还存在实验组织不科学的问题。很多高中学校仪器不足，班级几十人需要轮流使用实验器材，很多学生连续几节课都无法使用到器材；而且教师的精力有限，无法全方位了解学生的实验操作情况，展开有针对性的分层教学，有效提升学生的实验能力。除此之外，还存在不重视实验结果分析与实验结果评价的问题，近一半的高中生物教师在实验教学后不会针对实验结果进行分析，从而及时对学生的实验态度以及实验操作进行评价，导致学生错误操作行为经常出现[2]。

三、大数据在高中生物实验教学中的应用分析

1.在实验设计上的应用

高中生物实验教学中需要深度加工数据才能提供给学生进行利用，通过大数据可以将数据进行重新整合，撷取其中超常规的部分，重新对数据进行分析与处理，使学生获取更真实的数据资源，为实验设计的可行性与可操作性提供保障，从而提升实验的 成功率，使学生通过实验能够对客观现象进行科学、合理的认知与掌握。例如，在进行脂肪、糖类、蛋白质组织检测实验中，由于实验材料的特性，需要对生物体的自身属性信息、价格信息、获取难易度信息、地方性信息等数据进行搜集与分析，从而确定实验材料。单纯的依靠学生的搜集以及教师的教学经验并不能够满足实验要求，而通过大数据技术的整理，能够为实验提供准确的数据内容。如结合实验要求以及材料特性，从获取难易度的角度可以选择鸡蛋清、豆浆作为蛋白质组织检测实验原料[3]。

2.在实验组织上的应用

教师搜集班级学生的个人信息，了解学生的年龄特征、性格特点、兴趣爱好，再结合学生的学习信息，了解学生的基础能力、学习风格等，依托大数据技术的信息整理、分析功能，科学的对学生进行实验小组划分，有针对性的展开实验教学，为每个实验小组布置符合其学习能力与认知水平的实验任务。例如在教学植物细胞吸水与失水的实验中，学生应自主探究植物细胞的吸水方式与失水方式，但是通过对学生信息的整理发现，第一组学生的生物基础较差、认知水平低，所以教师在指导实验教学时应更细致，例如让学生先进性植物细胞质壁分离实验与复原实验，让学生明确的认识到细胞液受周围环境浓度的影响较大，并认识原生质层、半透膜，了解其作用，从而得出实验结果[4]。

3.在实验结果分析与实验结果评价上的应用

实验结果分析是对学生实验过程中的总结，在实验条件不发达的情况下，主要是由教师对实验结果进行最后的总结，强化学生对知识的理解与掌握。而在大数據的支持下，未来高中生物实验可以通过数字化仪器、人工智能设备、图形分析技术对实验结果进行全面的科学分析，并记录、处理学生的实验结果，为多元化评价实验结果提供凭证，也为教师跟踪学生学习情况提供依据。而实验结果评价是对学生实验行为的总结，教师应及时纠正学生的错误实验行为，并通过大数据的记录跟踪学生改善情况。

四、结束语

综上所述，大数据为我国生物实验教学改革、创新、进步提供了科学力量，提高了教学的信息化水平，同时也为生物实验教学提供了科学、合理、准确的数据，优化了实验设计、实验组织等多个环节，突破了传统实验教学的弊端，有效的提升了实验教学的效率与效果，培养了学生的实验思维与实验能力。

参考文献：

[1]刘慧萍， 谷旭宇， 刘平安， 等.大数据时代中医院校实验教学的挑战与实践[J].中国中医药现代远程教育，2016，29（9）：1-3.

[2]赵玉红， 李欣， 李小菊， 等."动物组织中DNA的分离提取及含量测定"实验教学改革[J].实验技术与管理，2017，33（11）：214-216，220.

[3]董晓敏， 童学红， 郝刚.ImpediVET实验动物体组成测定分析仪在医学机能学第二课堂实验教学中的应用[J].中国医学装备，2013，21（11）：66-67，68.

[4]杨镇.大数据时代我国实验外科发展的机遇和挑战[J].中华实验外科杂志，2014，25（10）：2087-2090.

（作者单位：河南省鹿邑县第二高级中学477200）