淺議初中生物學(xué)智慧型實(shí)驗(yàn)課堂的構(gòu)建

劉友超

摘要 以“觀察植物葉表皮氣孔結(jié)構(gòu)和功能”為例，從創(chuàng)設(shè)情境、實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)評(píng)價(jià)、空間延伸等幾個(gè)方面入手，構(gòu)建初中生物學(xué)智慧實(shí)驗(yàn)課堂，以期為后面智慧實(shí)驗(yàn)課堂的開發(fā)實(shí)施提供參考。

關(guān)鍵詞 智慧型實(shí)驗(yàn)課堂信息化教學(xué)模式深度學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

近年來，“互聯(lián)網(wǎng)+”正越來越多地在改變著人們的生活方式和生活習(xí)慣。我校于2016年實(shí)施“智慧校園”建設(shè)，校園信息智能化程度大幅提升。在現(xiàn)有的條件下，怎樣借助于這些信息化的設(shè)備和技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)智慧型的實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)模式，讓初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂擺脫傳統(tǒng)的“教師講解——學(xué)生分組——教師總結(jié)”的教學(xué)模式，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。筆者通過一年多的思考與實(shí)踐探索，在部分實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)中初步實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。下面以“觀察植物葉表皮氣孔結(jié)構(gòu)和功能”這節(jié)實(shí)驗(yàn)課為例，淺議智慧型實(shí)驗(yàn)課堂的構(gòu)建途徑。

1 初中生物學(xué)智慧型實(shí)驗(yàn)課堂的平臺(tái)搭建

初中生物學(xué)智慧型實(shí)驗(yàn)課堂不是簡(jiǎn)單的信息化輔助教學(xué)手段的應(yīng)用，而是教師在課堂中引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)的方向和知識(shí)體系的構(gòu)建，通過新媒體、新情境不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們形成持續(xù)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。教師引導(dǎo)他們?cè)诓粩嗟纳疃葘W(xué)習(xí)探究實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，使得學(xué)生成為初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂學(xué)習(xí)的主體。

如在“觀察植物葉表皮氣孔結(jié)構(gòu)和功能”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將觸控電腦一體機(jī)、實(shí)物投影儀、iPad、顯微鏡及師生共同處于一個(gè)學(xué)習(xí)平臺(tái)（圖1）之中。教師通過課程開發(fā)、拓展構(gòu)建平臺(tái)，學(xué)生使用iPad手持平板終端，通過網(wǎng)絡(luò)查詢學(xué)習(xí)平臺(tái)內(nèi)的學(xué)習(xí)資料、課程學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)師生之間“線上”和“線下”兩條路線的貫穿互動(dòng)交流。教師將信息化的手段貫穿應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)中，使每位學(xué)生都能在課堂深度學(xué)習(xí)中獲得豐富的課程信息資源，提高主動(dòng)學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，拓寬合作學(xué)習(xí)的發(fā)散性，從而提高實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)的實(shí)效性。教師對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行綜合判斷，形成針對(duì)性的“分層教學(xué)”，對(duì)于不同層次的學(xué)生提出不同層次的學(xué)習(xí)要求，從而提升課堂教學(xué)的精準(zhǔn)性。對(duì)于個(gè)別學(xué)習(xí)困難性的學(xué)生，還可以將個(gè)別輔導(dǎo)延伸到課堂之外，以減少了課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間的浪費(fèi)。這些都是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂所不能比擬的。

2 初中生物學(xué)智慧型實(shí)驗(yàn)課堂的實(shí)施方法

2.1 創(chuàng)新情境，設(shè)疑激趣

俗話說“好的開始是成功的一半”，一節(jié)好的實(shí)驗(yàn)課，必須有一個(gè)好的情境導(dǎo)入。一節(jié)新課的導(dǎo)入，往往能體現(xiàn)教師對(duì)一節(jié)課的引領(lǐng)方向、實(shí)施途徑及預(yù)設(shè)目標(biāo)的達(dá)成情況。這一過程其實(shí)是皮亞杰提出的認(rèn)識(shí)形成過程的前運(yùn)演階段“興趣一活動(dòng)一引導(dǎo)一鼓勵(lì)”的“興趣”階段。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過觸控電腦一體機(jī)、實(shí)物投影儀、無線網(wǎng)絡(luò)、iPad構(gòu)建一個(gè)人人參與的活動(dòng)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生置身其中，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的牽引，指導(dǎo)學(xué)生較快地進(jìn)入實(shí)驗(yàn)課堂的深度學(xué)習(xí)狀態(tài)。

在“觀察植物葉表皮氣孔結(jié)構(gòu)和功能”一節(jié)課的情境導(dǎo)入時(shí)，教師首先將摘下的一片女貞葉片置于70℃的熱水中，通過實(shí)物投影儀投影到一體機(jī)屏幕上展示“葉片吐泡現(xiàn)象”，并提出問題：這些氣泡是通過葉片的什么結(jié)構(gòu)吐出的呢？”由于氣孔的開閉是一種微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不易觀察，教師再用灌滿水的安全套和醫(yī)用的鹽水瓶制作“氣孔開閉原理”教具裝置（圖2），將它倒立與正立時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)模擬氣孔的開、閉狀態(tài)，有利于學(xué)生直觀地觀察氣孔開閉。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出問題：該怎么樣觀察到葉片表皮氣孔的結(jié)構(gòu)呢？最后，順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生先在iPad展示的“葉片超市”（圖3）中選擇合適的材料，再到實(shí)驗(yàn)室前面的“葉片超市”展示柜中選擇預(yù)選的葉片材料進(jìn)行觀察實(shí)驗(yàn)。這樣就避免了學(xué)生一窩蜂地涌向展示柜選擇葉片的混亂狀態(tài)，大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)選材的時(shí)間，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣性、主動(dòng)性和秩序性。

2.2 實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)，互動(dòng)生成

初中生物學(xué)智慧型實(shí)驗(yàn)課堂實(shí)際上是一種讓全體學(xué)生沉浸于信息化課堂，在教師的引領(lǐng)作用下開展自主學(xué)習(xí)、多元互動(dòng)、深度學(xué)習(xí)，有效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)模式。在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，很多教師只是注重計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（MCAI），卻不能將信息化技術(shù)或更新的“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)過程，實(shí)現(xiàn)課堂的智慧式呈現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生利用多種媒體資源，通過網(wǎng)絡(luò)橋接，將觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)時(shí)上傳到視頻終端（觸控一體機(jī)），同時(shí)教師終端也可以將調(diào)取的各個(gè)iPad端口數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。這樣，學(xué)生之間就可以實(shí)現(xiàn)組內(nèi)、組間甚至全班之間的合作討論。此時(shí)，教師只要發(fā)揮好主導(dǎo)作用就可以收獲事半功倍的教學(xué)效果。

由于我校地處城鄉(xiāng)結(jié)合部，生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室只有一臺(tái)數(shù)碼顯微鏡，在“觀察植物葉表皮氣孔結(jié)構(gòu)和功能”的實(shí)驗(yàn)過程中，怎樣才能展示每位學(xué)生在普通顯微鏡下觀察到的不同植物葉片的氣孔分布物像呢？教師通過網(wǎng)購(gòu)的顯微鏡平板支架將iPad與普通光學(xué)顯微鏡有機(jī)地結(jié)合起來，自制簡(jiǎn)易數(shù)碼顯微鏡（圖4），通過在iPad中安裝“希沃手機(jī)助手APP”實(shí)現(xiàn)Wi-Fi模式下顯微鏡與希沃觸控一體機(jī)的互聯(lián)。在本節(jié)教學(xué)中，首先讓學(xué)生將顯微鏡下觀察到的各種植物葉片氣孔的結(jié)構(gòu)及分布特點(diǎn)的物像實(shí)時(shí)上傳到屏幕上，教師針對(duì)屏幕中物像對(duì)個(gè)別學(xué)生的操作失誤原因進(jìn)行分析。這樣在師生之間、生生之間就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)互動(dòng)、實(shí)時(shí)討論及實(shí)時(shí)答疑，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成果變成課堂教學(xué)的有價(jià)值的資源。然后，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生制作并觀察葉表皮另一面的臨時(shí)裝片，比較不同葉片上、下表面氣孔分布的多少，總結(jié)植物氣孔的分布特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和功能，使學(xué)生進(jìn)一步形成“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生物學(xué)觀點(diǎn)。最后，教師提出問題怎樣觀察到“氣孔開閉原理”裝置演示的現(xiàn)象呢？，再一次激發(fā)學(xué)生的求知欲望，順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生通過iPad借助網(wǎng)絡(luò)查詢并設(shè)計(jì)實(shí)施“用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氯化鈉溶液浸潤(rùn)辣椒葉下表皮標(biāo)本觀察氣孔的運(yùn)動(dòng)”的探究實(shí)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)課堂的前呼后應(yīng)，進(jìn)而取得較好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，提升學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)。

2.3 科學(xué)評(píng)價(jià)，多維實(shí)施

實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)評(píng)價(jià)是指在實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，對(duì)教師的教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)兩方面進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)的過程。在傳統(tǒng)課堂上的評(píng)價(jià)注重教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)，但在初中生物學(xué)智慧實(shí)驗(yàn)室里，學(xué)生、教師、iPad、網(wǎng)絡(luò)及觸控一體機(jī)，共同構(gòu)筑了“四維一體”的智慧型實(shí)驗(yàn)課堂。該模式實(shí)現(xiàn)了師生、生生之間評(píng)價(jià)方式的交互性和多元化。這種科學(xué)的評(píng)價(jià)方式不但實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)的時(shí)效性，也提高了評(píng)價(jià)的反饋性，有利于學(xué)生全面科學(xué)的發(fā)展。

在“觀察植物葉表皮氣孔結(jié)構(gòu)和功能”實(shí)驗(yàn)的“繪制氣孔結(jié)構(gòu)模式圖”環(huán)節(jié)，筆者要求每位學(xué)生將自己觀察到的氣孔繪制到白紙上。在傳統(tǒng)課堂上，教師對(duì)某位學(xué)生的作品進(jìn)行點(diǎn)評(píng)時(shí)，由于學(xué)生繪制的圖案過小，其他學(xué)生并不能完全看清楚其繪制內(nèi)容，因此他們也就缺乏了參與評(píng)價(jià)活動(dòng)的積極性。在該環(huán)節(jié)的教學(xué)中，首先要求每位組長(zhǎng)將本組學(xué)生的作品寫上名字和桌號(hào)后排列在一起，用iPad拍成一張照片，用“希沃手機(jī)助手APP”將圖像實(shí)時(shí)上傳到教室終端一體機(jī)大屏上。然后，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論，組內(nèi)、組間互評(píng)，最后進(jìn)行總結(jié)性評(píng)價(jià)。在此過程中，每位學(xué)生都能參與到具體的評(píng)價(jià)過程中，實(shí)現(xiàn)了自我評(píng)價(jià)、生生評(píng)價(jià)及師生評(píng)價(jià)等多種評(píng)價(jià)的實(shí)時(shí)立體呈現(xiàn)，取得了較好的實(shí)驗(yàn)生成性效果，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束前，學(xué)生通過iPad將自己本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的收獲實(shí)時(shí)上傳進(jìn)行展評(píng)，教師對(duì)此進(jìn)行總評(píng)，此過程有利于實(shí)現(xiàn)學(xué)生的過程性、總結(jié)性評(píng)價(jià)，有利于學(xué)生對(duì)于今后實(shí)驗(yàn)課堂需要改進(jìn)的地方進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。最后讓學(xué)生在iPad上瀏覽學(xué)校網(wǎng)站，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)板塊留言區(qū)“本節(jié)課你最希望老師改進(jìn)的地方是？”留下自己的想法。該環(huán)節(jié)既讓教師知道了學(xué)生的需求，又實(shí)現(xiàn)了學(xué)生對(duì)本節(jié)課的評(píng)價(jià)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)教學(xué)主體“學(xué)生”對(duì)教學(xué)主導(dǎo)“教師”的實(shí)事求是的評(píng)價(jià)，有利于教師在今后實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)實(shí)驗(yàn)過程、方法和環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)的改進(jìn)。

2.4 空間延伸，能力提升

在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，有時(shí)盡管師生在課前做大量的準(zhǔn)備工作，但在一節(jié)課內(nèi)要完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)還是很難的，更不要說深度學(xué)習(xí)的開展。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，教師可利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和授課終端，借助于通信技術(shù)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)課程或者借助于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)技術(shù)（如微信公眾號(hào)、網(wǎng)站、直播平臺(tái)等）架設(shè)智慧型實(shí)驗(yàn)“空中課堂”（圖4）。這樣全班學(xué)生在有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中，就能克服時(shí)間和空間的限制，積極地參與到實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)后的深度學(xué)習(xí)探究過程中，通過在留言區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)交流、討論，從而達(dá)到對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的“餐前準(zhǔn)備”和“餐后消化吸收”。

在“觀察植物葉表皮氣孔結(jié)構(gòu)和功能”的空中課堂資源的開發(fā)過程中，筆者在微信公眾號(hào)平臺(tái)中設(shè)置了關(guān)于實(shí)驗(yàn)的相關(guān)準(zhǔn)備要求、不同葉片材料的特點(diǎn)、準(zhǔn)備方法、實(shí)施途徑等相關(guān)內(nèi)容，方便學(xué)生在家庭中通過網(wǎng)絡(luò)訪問學(xué)校課程終端及網(wǎng)站查閱相關(guān)資料，從而為實(shí)驗(yàn)的操作做好準(zhǔn)備。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，又在微信公眾號(hào)中設(shè)置了“探索怎樣改進(jìn)撕取葉片表皮”的家庭實(shí)驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)課程延伸到家庭中。在這種延伸課堂中，通過學(xué)生差異性的學(xué)習(xí)和集體智慧的交流，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，提高了學(xué)生科學(xué)思維的養(yǎng)成，從而能有效提升本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)效果。

總之，智慧實(shí)驗(yàn)課堂的構(gòu)建，本質(zhì)上是以提高初中生生物學(xué)核心素養(yǎng)為根本任務(wù)，通過信息化技術(shù)手段和現(xiàn)代新媒體的應(yīng)用與融合，使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和教學(xué)評(píng)價(jià)的呈現(xiàn)更加直觀的教學(xué)手段。通過不斷構(gòu)建學(xué)生自主合作探究的深度學(xué)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生學(xué)得得法、學(xué)得扎實(shí)、學(xué)得有激情，教師實(shí)時(shí)引領(lǐng)學(xué)生朝著預(yù)設(shè)教學(xué)目標(biāo)突破。教師改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與評(píng)價(jià)方法，使得學(xué)生不僅掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)技能，還實(shí)現(xiàn)了學(xué)生理性思維和科學(xué)探究能力等核心素養(yǎng)的提升。相信，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”在生產(chǎn)生活中應(yīng)用范圍的不斷拓展，其在課堂教學(xué)中的應(yīng)用將使初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)變得更加生動(dòng)、活潑和高效。

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