基于3D 全息投影的生物课堂实践探究

潘彩霞，赵小刚

（甘肃省甘南藏族自治州合作第一中学，甘肃合作 747000）

生物是自然科学领域的课程，反映了自然科学的本质。传统的生物教学弊端凸显，已经不适应时代发展的趋势，教师只注重知识的灌输，不考虑学生的学习感受，使生物教学陷入僵局。随着时代的发展，生物教学面临着新的机遇和挑战，既要教授基础知识，还要渗透科学素养，锻炼高中生解决实际问题的能力，让每一次生物课程都记忆深刻。为此，作为前沿信息技术之一的3D 全息投影被应用到生物课堂教学中，改变了教学内容的呈现方式，增强了课堂的趣味性，为学生创造了一个生动、形象、立体、直观的教学环境，给学生的生物学习带来了更多的科技感和新鲜感。高中生物教师需要不断探究和发展，选择更加先进的教学模式，激发学生的求知欲，让生物课堂重新焕发生机与活力，全面提升生物科学素养。

一、生物课堂教学中应用3D 全息投影的积极作用

（一）有助于学生深化理论认知

生物是研究生命科学的学科，很多知识都是抽象、复杂的，还有些知识是人们在日常生活中看不见、摸不着的，学生在学习的时候会感到困惑，而且仅凭教师的口述难以让学生深入理解，造成生物知识的遗漏，消磨学生对生物学习的激情，不利于学生实践能力的提高。而3D 全息投影技术以其三维立体直观的优势，可以让学生清晰、直观地看到生物体的内部结构以及生命物质的动态变化过程，也可以准确反映各个知识点之间的关系，还可以构建虚拟实验室，让学生进行生物知识的探究，实现了复杂知识的简单化、抽象知识的具体化，加深了学生对生物知识的理解与掌握，巩固了学生的生物基础。

（二）有助于学生获得多元发展

以前，生物课堂都是采用“教师讲，学生听”的模式，教师一味地向学生灌输书本上的理论知识，而学生则是教师讲什么就记什么，缺乏学习的主动性，知识学习和思维活动存在很大的局限性，不利于学生的全面发展。而3D 全息投影技术的应用，改变了传统灌输式的教学方法。在教学中，教师可以利用3D 全息投影创设充满趣味性和知识性的课堂情境，给学生创造学习生物的机会和空间，吸引学生继续探究生物理论。教师还可以在全息影像的基础上进行知识的外延与拓展，让学生看到课本以外更广阔的生物世界，提升学生的学习情感，促进学生的多元发展。

（三）有助于激发学生探究能力

生物课堂教学的主要目标是发展学生的生物综合素养，转变高中生的学习方式和思维方式，利用学到的生物知识去解决生活问题，使高中生形成良好的学习习惯。在日常教学中，高中生物教师要创造实践机会，引导学生参与科学探究活动，加强生物与生活的联系，利用3D 全息投影展示生活中的生物现象，让学生借助自身的生活经验来理解生物知识。在生物教学中有很多实验无法在实验室中开展，这时教师就可以利用3D 全息投影模拟实验过程，通过三维图像让学生更加真切地看到实验现象、得出实验结论，用科技的力量增强高中生的探究能力。

二、3D 全息投影在生物课堂中的应用策略

（一）创设虚拟环境，增强学习体验

对于学生而言，形象的事物更容易理解与接受，也更加符合学生的认知规律。生物教师在教学时，可以利用3D 全息投影沉浸感强的优势创设虚拟环境，激发学生的心理体验，让学生在极具沉浸感的环境中主动提取生物知识，感受生物知识的来龙去脉，培养学生的思维能力。在3D 全息投影创设的虚拟环境中，教师和学生不再是传统“教”与“学”的关系，而是共同成为虚拟环境的探究者，教师和学生共同研究生物知识，达到教学相长的目标。学习也成为师生的共同目标，增进了师生关系，使课堂气氛变得更加和谐融洽，为教学活动的有效开展提供了保障，丰富了学生的学习体验。

在生物学习中，生物科学史是生物教学的重要内容，它向人们展示了生物学的发展历程，揭示了生物学概念的产生过程，使抽象的问题具体化，让学生对每一节课都感到新鲜，坚定学习生物的信念。在课堂教学中，生物教师可以利用3D 全息投影为学生创设历史情境，让学生在三维立体画面中看到生物学家的科学研究过程，在历史追溯中促进学生的理性思考，使其体验到学习的成就感。生物学是一门与生活密切相关的学科，要想让学生透彻了解生物知识、学会灵活运用生物知识，教师就需要联系学生的生活实际，创设生活情境。教师可以利用3D 全息投影为学生展示生活中的画面，使学生在多重感官的刺激下自然产生学习兴趣，学会观察生活，品味生活，感知生物的价值和功能，培养学以致用的科学意识。生物是一门以实验为基础的学科，有很多生物知识都是通过实验获得的。生物实验既是辅助理论教学的一种重要教学方式，也是生物教学中的重难点内容。在传统生物教学中，教师往往需要利用实验器材和相关材料来完成实验操作，费时又费力。而应用3D 全息投影，教师可以模拟实验过程，实现实验教学的情境化，将一些不可能完成的实验变成了可能，使学生对生物知识有了更直观的了解，进而丰富学生的学习体验，激发学生学习与探究的热情。

（二）引导课前预习，优化教学过程

好的开始是成功的一半，课前预习是生物教学中必不可少的环节，对课堂教学效果具有事半功倍的作用。传统的课前预习以阅读教材为主，学生对知识的理解局限在教材的表述上，缺少感性材料的支持，影响了学生对知识理解的深度。而3D 全息投影的引入创新了课前预习形式。在新课开始之前，教师可以为学生准备与新知教学相关的学习资源，并且用3D全息投影为学生播放与教学内容相关的视频资料，让学生在观看中积累感性认识，对新知学习产生兴趣，利用具象帮助学生构建初步的知识概念。教师还可以给学生留出自由讨论的时间与空间，让学生针对全息投影所展现的学生感兴趣的内容开展交流与讨论，让学生在思想的交织与碰撞中获得新的知识与感悟，培养学生的自主探究意识，加深学生对生物知识的印象，为课堂教学做好铺垫。

在信息化的背景下，3D 全息投影已经成为生物教学中最主要、最有效的教学方式，能够提高课堂教学效率，吸引学生的学习兴趣。在新课导入阶段，生物教师可将教学视频、课件等通过3D 全息投影播放出来，调动学生课堂参与的热情，使学生的注意力快速回到课堂上，跟随生物教师共同探究和实践，真正活跃在生物课堂上。教师还可以组织学生开展小组合作学习，让学生在课前预习的基础上，对教师提出的问题进行深入探讨，培养学生的合作意识，让学生在合作交流中达成共识，提出解决问题的方案。为验证学生方案的正确性，教师在课堂教学中可以利用3D 全息投影对相关教学内容进行详细的现场讲解，为学生展示复杂的生态链结构，突破生物教学的重点和难点，让学生集中精力来主动思考，从感性认识上升到理性认识，加深学生对理论知识的掌握。在新知教学结束后，教师还可以利用3D 全息投影技术为学生呈现课堂练习，让学生利用所学知识解释3D 全息投影所展现出的生物现象，提高学生解决实际问题的能力。在课后巩固阶段，对于学生在课堂上没有掌握的知识点，教师可以利用3D 全息投影为学生进行针对性的讲解和演示，也可以让学生近距离进行观察，以强化学生对课堂所学知识的理解与掌握。

（三）立体直观演示，提升学习效率

在传统的生物课堂上，教师经常利用实物模型开展教学，虽然进行了直观演示，但受教室空间距离的限制，只有前排少数学生才能看到模型的细节，其他学生只能看个大概，不利于学生对生物知识的全面了解。将3D 全息投影技术引入到生物课堂教学中，能把静态、单调的书本文字和图片进行立体展示，将抽象的知识直观化、平面的知识立体化，满足了每个学生的学习需求，使课堂教学真正实现了面向全体学生，加深了学生对生物知识的理解，提升了教学的有效性。教师还可以利用3D 全息投影在教室的整个空间内展示生物模型，让学生置于模型当中，产生身临其境的感觉，更加真实地去感受生物模型的结构，充分了解生物模型，从而降低教师在教学中描述的难度。高中生喜欢新奇的事物，生物教师要遵循学生的成长特点，挖掘贴近学生“最近发展区”的内容，锻炼学生的空间立体思维，促进其学习能力的增长。

生物学涉及很多微观生物界的知识，这些知识往往是学生用肉眼看不到的，教师的语言描述很难让学生构建起立体的形象。还有一些生命发展过程也需要教师用信息技术帮助学生构建起感性认知。对此，教师就可以利用3D 全息投影技术为学生展示微观的生物世界，用全息影像的立体感让学生获得与观看原物完全相同的视觉效果，使学生可以更加准确地把握微观生物的特征与本质。教师还可以利用3D 全息投影技术为学生展示生命的发展过程，用三维立体动画丰富学生的感性认识，让学生可以更加清楚、直观地看到生命成长每个阶段的特征，引导学生从感性认知的积累中抽象出理性的概念，让学生在理解的基础上学习生物知识，降低学习难度，提高学生学习效率。生物知识是无穷无尽的，仅靠课本学习是远远不够的，教师还要善于挖掘与课本内容相关的课外教学资源，丰富教学内容，引导学生从多角度理解生物知识。教师可以根据教学内容从网络中搜集与之相关的视频、图片等资料，也可以利用手机拍摄一些与教学内容相关的生活事物、生活场景、工农业生产活动等，并利用相关的电脑、手机软件将这些教学素材制作成3D 全息投影所需的视频，扩充教学资源，用熟悉的生活资源唤起学生的情感共鸣，感受生物知识对生产生活的意义。

（四）仿真实验模拟，培养核心素养

生物实验是学习生物的基础，也是提升学生科学素养的关键。通过生物实验可以激发学生的学习兴趣，帮助学生巩固所学生物知识，还可以让学生掌握科学、系统的知识探究方法，有助于学生的思维发展。所以，有效开展生物实验对生物教学和学生的个人发展具有十分重要的意义。高中生物教师应该努力提升自身专业素养，加强对投影技术的钻研，为高中生提供展示才华的舞台，一边学习生物知识，一边增长创新能力，在乐趣中获取知识，巩固知识。

在生物教学中，有些生物实验具有一定的危险性，不适合学生在实验室中进行操作；有些实验对实验环境、实验器材等要求较高，是普通实验室无法实现的；还有些生物实验需要等很长时间才能观察到实验现象，受教学时长的限制无法在课堂上完成。对于这些实验，很多生物教师都习惯通过自己的讲述来代替学生思考，阻碍学生的思维发展，同时学生缺乏真实的实验体验，很难深入理解其中所蕴含的生物知识。而在基于3D 全息投影的生物课堂中，教师可以利用3D 全息投影技术，结合电脑软件创建3D 生物学虚拟仿真实验室，模拟真实的实验环境，并根据教学内容在其中摆放所用的实验设备和实验试剂，学生通过动手点击设备或试剂进行交互，就可以模拟真实的实验操作，让学生获得与真实实验相同的学习体验。教师还可以开启实时评分功能，让学生可以实时看见当前操作的分数，当学生操作正确时会有正确的提示，当学生操作错误时会出现扣分的情况，以此来规范学生的实验操作行为。对于实验操作中的重要步骤，教师还可以利用虚拟实验室的易错提示功能，利用3D 全息投影弹出动画或图片，引导学生注意操作的细节和关键点。教师还可以在实验的过程中加入背景音乐或语音提示，提高模拟实验的趣味性和可操作性。对于一些重难点的知识，教师还可以利用3D 全息投影的交互性，通过点击屏幕上的感应器，对虚拟实验室中的场景、实验设备、实验试剂等进行旋转、放大等操作，使学生可以近距离地观察实验现象，达到理论与实践相结合，有利于生物高效课堂的构建。

三、结语

总之，3D 全息投影在生物课堂教学中的应用创造了沉浸式的虚拟环境，使枯燥的生物知识变得立体、形象、直观，降低了理解与接受的难度，增强了学生的自信心。在今后的教学中，高中生物教师需要不断探索3D 全息投影与生物教学融合的新方法、新路径，使3D 全息投影技术可以更好地在生物课堂上发挥作用，激发学生的求知欲，提高课堂教学效果。同时，还要创新生物实验教学方式，提升学生探索和解决生物问题的意识与能力，培养学生的核心素养。