信息技術(shù)與初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度融合研究

[摘? ?要]基于元認(rèn)知理論，開展信息技術(shù)與初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度融合研究，運(yùn)用信息技術(shù)嘗試解決初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中部分實(shí)驗(yàn)術(shù)語(yǔ)過(guò)于抽象難以理解、實(shí)驗(yàn)過(guò)程用時(shí)過(guò)長(zhǎng)不易觀察、教師的講解形式過(guò)于單一不利激趣及師生表達(dá)與交流范圍過(guò)于狹窄不利分享等問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞]信息技術(shù);初中生物學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);深度融合

[中圖分類號(hào)]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）20-0090-02

認(rèn)知教學(xué)理論強(qiáng)調(diào)，教師在創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)的外部條件時(shí)，必須以學(xué)習(xí)者的認(rèn)知規(guī)律為前提，變革傳統(tǒng)的教學(xué)方式，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，重視學(xué)生內(nèi)在認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)的作用。信息技術(shù)的發(fā)展，促使以學(xué)生為中心的教學(xué)快速發(fā)展。隨著國(guó)家教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃中提出的“信息技術(shù)與教育教學(xué)融合”理念的進(jìn)一步深入人心，在學(xué)科教學(xué)中更好地應(yīng)用信息技術(shù)，發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)解決學(xué)科教學(xué)中的問(wèn)題成為學(xué)科教學(xué)研究的重點(diǎn)。為此，我們對(duì)信息技術(shù)與初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度融合進(jìn)行研究，并嘗試運(yùn)用信息技術(shù)解決以下問(wèn)題。

一、解決部分實(shí)驗(yàn)術(shù)語(yǔ)過(guò)于抽象難以理解的問(wèn)題

由于七年級(jí)學(xué)生還未學(xué)過(guò)初中物理、化學(xué)等課程，沒有這些學(xué)科知識(shí)的鋪墊，他們對(duì)于初中生物學(xué)教材中的一些實(shí)驗(yàn)術(shù)語(yǔ)很難理解，如“分子運(yùn)動(dòng)”“溶解”“擴(kuò)散”“過(guò)濾（濾過(guò)）”“能量流動(dòng)”“能量轉(zhuǎn)換”“顯微鏡成倒像”“透鏡成像”等。對(duì)此，教師可利用虛擬小課件，以課標(biāo)倡導(dǎo)的“描述概念內(nèi)涵”的方式來(lái)幫助學(xué)生理解這些概念。

虛擬小課件，是指以教材內(nèi)容為背景，不依賴于網(wǎng)絡(luò)或平臺(tái)，可以直接插入到教師日常教學(xué)PPT中，主要以Flash動(dòng)畫形式呈現(xiàn)的小課件。它一般著重解決某一教學(xué)中的問(wèn)題，由信息技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作，具有簡(jiǎn)單、科學(xué)、針對(duì)性強(qiáng)等特點(diǎn)。

以人教版七年級(jí)生物上冊(cè)第二單元第一章第四節(jié)《細(xì)胞的生活》中有關(guān)分子、溶解的內(nèi)容為例，教材內(nèi)容為“科學(xué)研究證明，水、氧氣、葡萄糖、蔗糖以及其他許多物質(zhì)，都是由分子組成的。分子就是構(gòu)成物質(zhì)的一種基本微粒，蔗糖在水中溶解，其實(shí)就是一個(gè)個(gè)蔗糖分子分散開來(lái)，擠進(jìn)水分子之間的空隙中”。對(duì)于這一抽象內(nèi)容，學(xué)生難以理解，對(duì)此可利用虛擬小課件動(dòng)畫顯示：水由水分子組成，固體蔗糖由蔗糖分子組成，當(dāng)固體蔗糖進(jìn)入水中，蔗糖分子不斷運(yùn)動(dòng)，從外層開始逐漸分散進(jìn)入水分子中，固體蔗糖塊慢慢變小，直至所有蔗糖分子全部分散開來(lái)進(jìn)入水分子中后，蔗糖塊消失，形成水分子與蔗糖分子組成的蔗糖溶液（如圖1）。通過(guò)虛擬小課件的動(dòng)態(tài)演示，學(xué)生可以感性地了解分子運(yùn)動(dòng)、溶液的形成過(guò)程，促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知從抽象走向具體。

二、解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程用時(shí)過(guò)長(zhǎng)不易觀察的問(wèn)題

初中生物學(xué)教學(xué)課時(shí)緊張，特別是七年級(jí)上學(xué)期，而人教版教材中有些實(shí)驗(yàn)用時(shí)非常長(zhǎng)，如七年級(jí)上冊(cè)第二章第一節(jié)《種子的萌發(fā)》中“探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件”實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)實(shí)踐中，教師常提前兩周布置學(xué)生分組探究溫度、水分、空氣是否是種子萌發(fā)的條件，在正式上課時(shí)，由不同組別的學(xué)生介紹探究過(guò)程及結(jié)果，也就是所有學(xué)生基本都是只研究了一種環(huán)境條件。在這種情況下，開展虛擬實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生體驗(yàn)所有環(huán)境條件對(duì)種子萌發(fā)的影響，解決學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)觀察不足的問(wèn)題。

“探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件”的EXE虛擬實(shí)驗(yàn)文件是由生物學(xué)教師撰寫文字腳本，筆者和其他信息技術(shù)專業(yè)人員聯(lián)合制作的。該虛擬實(shí)驗(yàn)可以探究種子萌發(fā)的外部條件與內(nèi)部條件，體現(xiàn)了種子萌發(fā)還需要內(nèi)因，即胚的完好、胚乳或子葉內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)貯存充足、種皮完整以及處于休眠和壽命之內(nèi)。根據(jù)教材提示，增加了“探究種子萌發(fā)是否需要光照”這一條件，設(shè)計(jì)了每個(gè)探究條件的單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組，強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的單一變量原則，展示了實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)過(guò)程與結(jié)果，注意了畫面、聲音、交互性等多媒體技術(shù)元素的融合。特別是在交互性方面，學(xué)生可以自己選擇想要探究哪一種實(shí)驗(yàn)條件，自己設(shè)置實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組;如果感覺一次操作沒有達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)，可以重復(fù)操作。教師在課外做了真實(shí)的“探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件”實(shí)驗(yàn)之后，可利用該虛擬實(shí)驗(yàn)文件對(duì)探究過(guò)程做全面的回顧（見圖2）。

三、解決教師的講解形式過(guò)于單一不利激趣的問(wèn)題

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師講解環(huán)節(jié)，主要是采用講授形式，長(zhǎng)期使用，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而利用信息技術(shù)，使用部分專用軟件，可以解決教師講解形式過(guò)于單一的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)教師講解環(huán)節(jié)的創(chuàng)新。如利用MindMaster，XMind 、MindManager（國(guó)人開發(fā)），以及iMindMap（由思維導(dǎo)圖概念創(chuàng)始人托尼·巴贊開發(fā)）等軟件繪制實(shí)驗(yàn)教學(xué)講解環(huán)節(jié)需要的思維導(dǎo)圖，構(gòu)建相關(guān)知識(shí)框架與實(shí)驗(yàn)流程，創(chuàng)設(shè)理論與實(shí)踐相結(jié)合的高效教學(xué)情境。

以七年級(jí)上冊(cè)第三單元第二章第一節(jié)“探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件”實(shí)驗(yàn)為例，該探究性實(shí)驗(yàn)是教材第一次要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)、觀察研究，以培養(yǎng)學(xué)生收集與分析數(shù)據(jù)、交流與表達(dá)等能力。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)講解環(huán)節(jié)的思維導(dǎo)圖應(yīng)包含實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理與原則，如要設(shè)置實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，要保持單一變量，還要體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、討論并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論等。另外，本節(jié)的探究活動(dòng)中還專門設(shè)有科學(xué)方法欄目“實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組”。鑒于七年級(jí)學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)和閱歷不夠豐富，邏輯思維不夠縝密，提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象、分析綜合容易膚淺單一，不能觸及實(shí)質(zhì)，教師在講解該探究?jī)?nèi)容時(shí)，可以聯(lián)系種子實(shí)際播種的季節(jié)等資料，利用思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生以科學(xué)研究的方式進(jìn)行探究。見圖3，此案例的創(chuàng)意來(lái)自廣州市黃埔區(qū)新港中學(xué)羅青老師，思維導(dǎo)圖由北京師范大學(xué)廣州實(shí)驗(yàn)學(xué)校胡汝琴老師利用MindMaster軟件進(jìn)行制作。

四、解決師生表達(dá)與交流范圍過(guò)于狹窄不利分享的問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“師生表達(dá)與交流”環(huán)節(jié)主要完成以下幾個(gè)方面的教學(xué)任務(wù)。第一，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果;第二，找出、彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)的不足，并討論如何修正;第三，討論、解決實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的疑難問(wèn)題，對(duì)于不能在課堂上解決的問(wèn)題，可作為課后二次探究的課題;第四，交流實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新做法，列舉和討論，部分內(nèi)容也可作為課后二次探究的課題;第五，用各種方法評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。其中最重要的就是師生之間、生生之間的分享。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，師生表達(dá)與交流的范圍過(guò)于狹窄不利于分享，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，基于投影和實(shí)物展示的智慧平臺(tái)的使用打破了班級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的空間限制，使師生表達(dá)與交流的范圍大大增加。

“希沃”交互智能平板教學(xué)平臺(tái)是一種新型電子教學(xué)平臺(tái)，它具備Windows、Android雙系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)，能借助計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能運(yùn)行任何應(yīng)用程序。利用特定的定位筆代替鼠標(biāo)，在計(jì)算機(jī)上利用鍵盤及鼠標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)的操作功能均能在智能交互平板教學(xué)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。如果結(jié)合“希沃教學(xué)助手”軟件，可為實(shí)驗(yàn)課實(shí)現(xiàn)移動(dòng)教學(xué)提供很好的助力。

初中生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有些是動(dòng)態(tài)變化的，例如“觀察小魚尾鰭內(nèi)血液的流動(dòng)”“觀察蚯蚓”等實(shí)驗(yàn)。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，當(dāng)實(shí)驗(yàn)課中出現(xiàn)需要表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的動(dòng)態(tài)變化時(shí)，或者需要表達(dá)、展示個(gè)別學(xué)生優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)操作設(shè)計(jì)方案時(shí)，坐在后幾排的同學(xué)就無(wú)法看清。如果配合使用“希沃教學(xué)助手”軟件中的“屏幕同步”功能，就可以把移動(dòng)端鏡頭下動(dòng)態(tài)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果變化及時(shí)地分享在“希沃”智能交互平板中。例如，使用“希沃教學(xué)助手”軟件中的“拍照上傳”功能，可以把移動(dòng)端鏡頭拍到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)時(shí)地投到“希沃”智能交互平板中，成功地把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分享給全班學(xué)生;使用“希沃教學(xué)助手”軟件中的“屏幕同步”功能，可以把移動(dòng)端鏡頭下動(dòng)態(tài)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果變化及時(shí)地分享在“希沃”智能交互平板中，如圖4。

“希沃教學(xué)助手”上實(shí)驗(yàn)課

美國(guó)卡耐基教育委員會(huì)的學(xué)者曾指出：“技術(shù)應(yīng)該為教學(xué)服務(wù)，而不是相反。在教學(xué)中采用各種技術(shù)手段時(shí)，決不能為技術(shù)而技術(shù)……實(shí)際上在教學(xué)中使用了某種復(fù)雜的教學(xué)技術(shù)，并不一定就意味著能改善教學(xué)、提高教學(xué)效果。關(guān)鍵的問(wèn)題在于，教育者是否真正理解了教學(xué)技術(shù)與教學(xué)過(guò)程之間的復(fù)雜關(guān)系以及教學(xué)技術(shù)的運(yùn)用是否符合學(xué)科的特點(diǎn)和需要。”基于信息技術(shù)的初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，只有在先進(jìn)的教學(xué)理念引領(lǐng)下，以解決初中生物學(xué)教學(xué)中的問(wèn)題為目標(biāo)，才能經(jīng)受住實(shí)踐的檢驗(yàn)，在未來(lái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮更加重要的作用。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 楊宗凱，楊浩，吳砥.論信息技術(shù)與當(dāng)代教育的深度融合[J].教育研究，2014（3）：88-95.

[2]? 金鑫.“探究種子萌發(fā)的條件”的課件設(shè)計(jì) [J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2014（Z1）：94-95.

（責(zé)任編輯? ? 黃春香）