Plantale在中學(xué)生物課堂中的應(yīng)用

張馨月 王重力 韓 寧

（云南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 云南昆明 653199）

隨著時(shí)代的進(jìn)步，在“互聯(lián)網(wǎng)+”的大數(shù)據(jù)時(shí)代和課程改革的雙因驅(qū)動(dòng)下，智慧課堂已經(jīng)進(jìn)入教師的視野并運(yùn)用于教學(xué)過(guò)程中，它對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神及創(chuàng)新能力，提高學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)有顯著作用。在各種信息技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（簡(jiǎn)稱AR）從最初需借助專業(yè)設(shè)備，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有很多公司編寫(xiě)出了移動(dòng)設(shè)備軟件。在教育領(lǐng)域，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)也具有很大的發(fā)展?jié)摿εc應(yīng)用空間。目前，全國(guó)各地初中生物教學(xué)的課時(shí)安排基本上為2～3節(jié)/周，在課時(shí)量不夠的情況下，很多教師均選擇將實(shí)驗(yàn)課時(shí)縮短或取消實(shí)驗(yàn)課，這一做法違背了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中科學(xué)探究板塊的設(shè)置初衷?；诋?dāng)前普遍背景與大數(shù)據(jù)時(shí)代，將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等信息技術(shù)融入生物課堂，不僅可以改進(jìn)目前初中生物課堂課時(shí)缺乏現(xiàn)狀以及能夠更好培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，而且能夠更好地構(gòu)建生物智慧課堂。

1 Plantale應(yīng)用程序的獲取

Plantale是一款付費(fèi)軟件，可在Appstore和Win?dows商店中下載，可在蘋(píng)果手機(jī)和iPad等移動(dòng)終端上使用。若班級(jí)中有學(xué)生可使用的平板電腦，可在上提前購(gòu)買(mǎi)并下載；若班級(jí)中有交互式白板或投影設(shè)備，則可在教師手機(jī)上提前下載，在課堂上利用投屏軟件帶領(lǐng)學(xué)生使用及學(xué)習(xí)。

2 Plantale應(yīng)用程序的功能

2.1 發(fā)芽

在發(fā)芽這個(gè)功能中，首先屏幕上會(huì)顯示一株成熟的向日葵，學(xué)生通過(guò)提示點(diǎn)擊花盤(pán)上的向日葵果實(shí)完成種子的傳播。接著，葵花子落入土壤中，使用者需要根據(jù)提示設(shè)置正確發(fā)芽條件，種子才會(huì)萌發(fā)（圖1）。如果條件設(shè)置錯(cuò)誤，則會(huì)提示在此環(huán)境下，種子不會(huì)萌發(fā)，并且告知使用者原因。然后，拖動(dòng)屏幕左邊的進(jìn)度條，從種子萌發(fā)中的胚根出現(xiàn)、胚軸伸長(zhǎng)、種皮脫落到芽的出現(xiàn)、莖的伸長(zhǎng)，最后到向日葵開(kāi)花完成，向日葵從種子到完整植株的發(fā)育過(guò)程全部完成，學(xué)生在幾秒鐘就可以觀察到向日葵的一生。

圖1 Plantale展示種子萌發(fā)最佳條件

2.2 AR下的植物

此功能利用AR技術(shù)，根據(jù)植物器官分布來(lái)分別介紹向日葵的根、莖、葉、花四大器官。首先學(xué)生需找一塊平坦的地面，使用移動(dòng)設(shè)備，將向日葵“種在”空地上（圖2）。接著，就可以依次點(diǎn)擊每個(gè)器官學(xué)習(xí)了解植物各個(gè)器官的形態(tài)及功能。

圖2 Plantale利用AR技術(shù)展示植物器官的結(jié)構(gòu)及功能

2.3 花的生殖

本功能完整且直觀地展示了葵花利用蟲(chóng)媒花特性，借助蜜蜂授粉的過(guò)程。然后，選取一朵小花展示了花粉落在柱頭上產(chǎn)生花粉管，花粉管穿過(guò)花柱，一直進(jìn)入胚珠內(nèi)部的完整受精過(guò)程。并且，該功能還將子房?jī)?nèi)部果實(shí)形成的微觀過(guò)程可視化，學(xué)生可以直觀地看到植物果實(shí)和種子的形成。

2.4 活動(dòng)

在活動(dòng)中，首先需要使用者利用AR技術(shù)選擇固定的實(shí)體地點(diǎn)放置花盆，向日葵的實(shí)際生長(zhǎng)周期在4個(gè)月左右，在Plantale應(yīng)用程序中，向日葵的生長(zhǎng)周期被縮短至5 d。使用者需要在程序中設(shè)置合適向日葵生長(zhǎng)的條件，并且需要在接下來(lái)的5 d中去同一種植地點(diǎn)在應(yīng)用程序中為它澆水施肥，向日葵才可以正常生長(zhǎng)（圖3）。此活動(dòng)雖然是利用虛擬的AR技術(shù)來(lái)完成，但是向日葵的生長(zhǎng)需要學(xué)生在移動(dòng)設(shè)備上進(jìn)行實(shí)際種植操作并且實(shí)時(shí)同步數(shù)據(jù)才可以完成。虛擬與現(xiàn)實(shí)的巧妙結(jié)合使得本教學(xué)活動(dòng)具有一定積極意義。

圖3 Plantale軟件中的AR種植活動(dòng)

3 Plantale應(yīng)用程序在中學(xué)生物課堂中的應(yīng)用

3.1 在配備移動(dòng)終端的課堂中運(yùn)用Plantale

如果學(xué)校有條件為學(xué)生配備移動(dòng)終端，則可以利用Plantale應(yīng)用程序開(kāi)展豐富的教學(xué)活動(dòng)。例如，在教授種子的萌發(fā)一節(jié)內(nèi)容時(shí)，班級(jí)中的不同小組可以在Plantale的活動(dòng)中根據(jù)單一變量原則。設(shè)置實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組。小組在播種時(shí)分別選定某一不適合種子萌發(fā)的條件，在同樣的生長(zhǎng)時(shí)間后與對(duì)照組進(jìn)行對(duì)照，即可得出適于種子萌發(fā)的條件。本節(jié)課內(nèi)容在課程標(biāo)準(zhǔn)中是建議開(kāi)展“種子萌發(fā)條件”的探究活動(dòng)，并且要求學(xué)生在結(jié)束本節(jié)課的學(xué)習(xí)后可以描述種子萌發(fā)的條件和過(guò)程。例如，在探究活動(dòng)中加入這類增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序，將移動(dòng)終端與實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合，即可完成智慧課堂的建設(shè)，并且可以彌補(bǔ)實(shí)體探究實(shí)驗(yàn)課中的不足。

3.2 在尚未配備配備移動(dòng)終端的課堂中運(yùn)用Plantale

如果學(xué)校暫時(shí)沒(méi)有條件為學(xué)生配備移動(dòng)終端，也可以將Plantale應(yīng)用程序與實(shí)體課堂進(jìn)行結(jié)合開(kāi)展生物教學(xué)活動(dòng)。教師可在自己的手機(jī)上提前將應(yīng)用程序下載完成，然后在課堂上選取1或2名學(xué)生，利用電腦或者交互式白板的實(shí)時(shí)傳屏功能，將手機(jī)上的內(nèi)容演示給其他學(xué)生。例如，在教授“綠色植物與生物圈的水循環(huán)”一章內(nèi)容時(shí)，學(xué)生通過(guò)想象來(lái)理解植物通過(guò)根毛吸水，并利用導(dǎo)管及蒸騰拉力將水分運(yùn)輸至植物全身這一過(guò)程是較為困難的。在課堂中，可選擇一名學(xué)生將教師的手機(jī)實(shí)時(shí)投屏至交互式白板中，學(xué)生在應(yīng)用程序中的“AR下的植物”功能中選擇觀察向日葵的根，接下來(lái)通過(guò)點(diǎn)擊澆水按鈕，帶領(lǐng)其余學(xué)生共同觀察水分在植物體中是如何運(yùn)輸?shù)?。此時(shí)，教師應(yīng)在旁邊指導(dǎo)學(xué)生操作，邊講解水分在植物體內(nèi)的具體運(yùn)輸過(guò)程。通過(guò)軟件的這一功能，植物生理過(guò)程由微觀轉(zhuǎn)為宏觀，學(xué)生可以真實(shí)地看到水分在植物體內(nèi)的運(yùn)輸過(guò)程，故對(duì)所學(xué)內(nèi)容不僅停留在識(shí)記層面，而是能夠深入到理解這一層面。這一教學(xué)活動(dòng)不僅提升了課堂的趣味性，也充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。

4 Plantale應(yīng)用程序在中學(xué)生物課堂中應(yīng)用的意義

4.1 構(gòu)建智慧課堂，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展

智慧課堂是指以培養(yǎng)學(xué)生智慧能力為根本目標(biāo)的，以信息技術(shù)為決定力量的，以改革學(xué)與教的方式為根本途徑的新型課堂。智慧課堂自提出以來(lái)，各個(gè)學(xué)?；径寂鋫淞私换ナ桨装濉㈦娨暤?，有的學(xué)校還為學(xué)生配備了用于學(xué)習(xí)的平板電腦等。但是，由于目前信息技術(shù)的極速發(fā)展，學(xué)生對(duì)于各類電子設(shè)備的依賴性越來(lái)越強(qiáng)，了解越來(lái)越深。但是移動(dòng)設(shè)備上的視頻軟件與游戲由于其極強(qiáng)的娛樂(lè)性，成為了學(xué)生使用移動(dòng)設(shè)備時(shí)的首要選擇，所以大部分智慧課堂的教學(xué)效果并不如人意。若教師在課堂中多利用Plantale這類增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序，既可以激發(fā)學(xué)生對(duì)于生物學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，又可以將課堂交給學(xué)生，帶領(lǐng)學(xué)生自行探索生物學(xué)海洋。教師在課堂中應(yīng)該以一個(gè)引導(dǎo)者的角色，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)探究和發(fā)現(xiàn)規(guī)律，自己生成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，激發(fā)學(xué)生的潛在能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

4.2 結(jié)合教材，多角度豐富課堂

Plantale應(yīng)用程序的四個(gè)主要功能可與人教版初中生物七年級(jí)上冊(cè)第三單元第二、三、四章內(nèi)容相結(jié)合來(lái)完成課堂教學(xué)。第二章標(biāo)題為“被子植物的一生”，但是由于時(shí)間空間有限，本章內(nèi)容僅可以分別帶領(lǐng)學(xué)生從種子萌發(fā)、植株生長(zhǎng)、開(kāi)花與結(jié)果這三個(gè)植物生理過(guò)程中學(xué)習(xí)。植物的一生原本是一個(gè)連貫且漫長(zhǎng)的過(guò)程，將其完整還原在課堂中是不現(xiàn)實(shí)的。因此，Plantale應(yīng)用程序利用AR技術(shù)將植物的一生連貫起來(lái)，并且將一些微觀的植物生理過(guò)程可視化，使學(xué)生能夠直觀地學(xué)習(xí)到植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程。

4.3 貫徹核心素養(yǎng)，培養(yǎng)全面發(fā)展的學(xué)生

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過(guò)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力?，F(xiàn)階段核心素養(yǎng)雖然只在高中階段課程標(biāo)準(zhǔn)中提出，但是在初中生物課程標(biāo)準(zhǔn)中落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是十分必要的。在使用Plantale進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)應(yīng)用程序觀察到了向日葵從播種到如何進(jìn)行生殖的全過(guò)程，完整地體驗(yàn)了植物的一生，可以更好地形成生命觀念。通過(guò)向日葵的發(fā)芽以及植物各個(gè)器官的生理活動(dòng)，學(xué)生的科學(xué)思維得到了訓(xùn)練，能夠?qū)?yīng)用程序中所觀察到的現(xiàn)象與生活中所看到的植物生長(zhǎng)現(xiàn)象結(jié)合起來(lái)在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行深度思考。通過(guò)應(yīng)用程序中的AR種植活動(dòng)，學(xué)生可在短時(shí)間內(nèi)完全自主模擬真實(shí)的植物種植過(guò)程，并在過(guò)程中解決植物生長(zhǎng)發(fā)育的各類問(wèn)題，從而提升其科學(xué)探究能力。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)Plantale應(yīng)用程序的探索以及在初中生物課堂中的應(yīng)用，結(jié)果表明，在初中生物課堂中運(yùn)用Plantale能夠緊密結(jié)合教材培養(yǎng)出具有核心素養(yǎng)的全面發(fā)展的學(xué)生，并且能夠結(jié)合當(dāng)下流行的教育信息技術(shù)，構(gòu)建生物智慧課堂，為中學(xué)生物教學(xué)策略提供新方法。