借助信息技術(shù)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境

郭亮 崔淑芳 宋媛媛 梁虹

當(dāng)今，信息技術(shù)與教育教學(xué)正在深度融合，教與學(xué)的方式也在悄然改變。在技術(shù)支持下，教學(xué)難點能被有效突破。對生物學(xué)學(xué)科而言，線上學(xué)習(xí)是一種很好的教學(xué)方式，它能打破時間和空間限制，有利于學(xué)生開展個性化學(xué)習(xí)。“減數(shù)分裂”是高中生物學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，對教師來說也是教學(xué)難點。對于“減數(shù)分裂”過程中染色體行為的變化規(guī)律，很多教師說不清、道不明，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)不會、弄不懂。如何利用信息技術(shù)“創(chuàng)境導(dǎo)學(xué)”？筆者和團隊成員利用交互式電子白板、微視頻等技術(shù)，創(chuàng)設(shè)情境，通過對比分析探究、小組討論、模型建構(gòu)、多媒體演示等方法，將微觀的內(nèi)容變成宏觀的活動，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獲取知識，在評議的過程中解決問題，突破難點，幫助學(xué)生深化對知識的理解，提高素養(yǎng)和能力。

一、創(chuàng)設(shè)情境、破解難點的方法

“減數(shù)分裂”這種細胞水平的活動，微觀抽象，人們無法直接觀察。教師采用不同的技術(shù)手段創(chuàng)設(shè)情境，使“減數(shù)分裂”過程生動形象地展示出來，能讓學(xué)生輕松地理解，獲得直觀感受。筆者在授課諸環(huán)節(jié)采用了不同技術(shù)手段（見表1）。

教師營造適宜的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境對學(xué)生突破“減數(shù)分裂”這一難點知識是有益的。實踐中，筆者采取了“（數(shù)字化）情境—問題—分析（情境展示研討）—結(jié)論（情境化鞏固）”的設(shè)計思路，引導(dǎo)學(xué)生突破難點。

（一）創(chuàng)設(shè)數(shù)字化情境，引出話題激發(fā)學(xué)生興趣

創(chuàng)設(shè)情境：利用交互式電子白板以圖片形式展示兩種雞蛋——餐桌上常見的雞蛋（不能孵出小雞）和能夠孵出小雞的雞蛋。

提出問題：為什么我們平時吃的雞蛋大多不能孵出小雞呢？

分析原因：使用交互式電子白板的“神奇墨水”功能展示它們在染色體數(shù)目上的區(qū)別，這種操作可以讓學(xué)生很直觀地觀察到未受精的卵細胞和受精卵細胞在染色體數(shù)目上的差異（如圖1）。

得出結(jié)論：受精的蛋（即受精卵）細胞內(nèi)具有成對的染色體，能發(fā)育成小雞;未受精的蛋是卵，細胞內(nèi)染色體數(shù)目減半，不能孵化出小雞。

筆者帶領(lǐng)學(xué)生判斷雞蛋是否受精，將蛋對著燈泡照，如果在蛋的一面出現(xiàn)一小圈陰影，則表示該蛋已受精，沒有陰影的則沒有受精，不能孵化出小雞。

筆者進一步提出問題“不能孵化出小雞的蛋是怎樣產(chǎn)生的”，進而引出“減數(shù)分裂”的概念，讓學(xué)生了解高等動物的精子和卵都是“減數(shù)分裂”產(chǎn)生的。

（二）數(shù)字化深度研習(xí)，助力學(xué)生能力提升

提出問題：“減數(shù)分裂”發(fā)生在高等動物的什么部位呢？

筆者在說明“人和其他哺乳動物的精子是在睪丸中形成的”之后，展示睪丸橫切圖片，使用交互式電子白板的“神奇墨水功能”顯示具體部位，講解“睪丸—曲細精管—精原細胞”的關(guān)系。

筆者進一步提出問題：精子或卵是怎樣通過“減數(shù)分裂”實現(xiàn)染色體數(shù)目減半的呢？

筆者讓學(xué)生自主閱讀教材，了解“減數(shù)分裂”的概念和特點。“減數(shù)分裂”各時期染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)難以觀察^[1]，為此筆者播放微視頻向?qū)W生展示“減數(shù)分裂”中細胞和染色體行為的變化實驗觀察圖（只展示減數(shù)第一次分裂，如圖2）。

筆者提出問題：“減數(shù)第一次分裂過程中，各時期染色體發(fā)生了什么變化”，讓學(xué)生結(jié)合教材分裂圖對各時期變化進行描述、歸納，然后播放動畫，引導(dǎo)學(xué)生突破難點。

由此，師生總結(jié)出“減數(shù)分裂”第一次分裂各時期的特點。

筆者播放減數(shù)第二次分裂的動畫，引導(dǎo)學(xué)生觀察總結(jié)各期特點，并將減數(shù)第二次分裂與有絲分裂染色體的變化進行比較，讓學(xué)生總結(jié)其異同。

學(xué)生觀看“減數(shù)分裂”微觀動畫后，對“減數(shù)分裂”的過程、染色體變化和有絲分裂的區(qū)別等知識有了一定的了解，對細胞名稱、同源染色體（從來源上、聯(lián)會上講）、非同源染色體、聯(lián)會、四分體等概念有比較直觀的認知，突破了難點^[2]。

（三）數(shù)字化建模，總結(jié)運用

模型構(gòu)建是“科學(xué)思維”的重要內(nèi)容。通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本了解了“減數(shù)分裂”過程。建模教學(xué)可以幫助學(xué)生進一步理解“減數(shù)分裂”的知識。教師利用信息技術(shù)建模，可使學(xué)習(xí)過程更生動、更有趣，讓學(xué)生更好地突破難點。

1.數(shù)字化建模

筆者首先利用多媒體展示“減數(shù)分裂”各個時期的細胞（分裂順序打亂，如圖3）^[3]，讓各組學(xué)生討論后歸類、排列，然后匯報、評價，最后引導(dǎo)學(xué)生得出正確的“減數(shù)分裂”過程模型順序，即1—2—3—5—9—6—7—8—4。

2. 實物建模

筆者為了提高學(xué)生的課堂參與度，鍛煉學(xué)生的思維能力^[4]，開展了動畫和建模教學(xué)。學(xué)生合作（自帶材料）建構(gòu)了“減數(shù)分裂”過程物理模型。隨后，筆者利用“授課助手”同步上傳各組模型（如圖4），再次組織學(xué)生進行比較、評價。

3. 對錯誤“減數(shù)分裂”過程模型進行分析

提出問題：“減數(shù)分裂”能以如下方式進行嗎？

筆者用交互式電子白板分別展示圖例（如圖5、圖6）^[5]：

學(xué)生將正確的“減數(shù)分裂”過程模型與圖5、圖6所示的錯誤模型比較，分組討論。

分析：圖5中的“減數(shù)分裂”是一次分裂，產(chǎn)生的子細胞數(shù)目少，染色體組合方式不同，產(chǎn)生的子細胞種類少，還可能同源染色體不分離;圖6中的“減數(shù)分裂”第一次是有絲分裂，第二次是“減數(shù)分裂”，與實際不符。

結(jié)論：圖5和圖6中的“減數(shù)分裂”方式不正確。

4.構(gòu)建“減數(shù)分裂”過程物質(zhì)數(shù)目變化的數(shù)學(xué)模型

教師引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建“‘減數(shù)分裂過程中各物質(zhì)數(shù)目變化”的數(shù)學(xué)模型，有利于提高學(xué)生對于生物學(xué)問題的分析與解決能力。

筆者使用交互式電子白板展示“減數(shù)分裂”過程模型圖，讓學(xué)生分析總結(jié)各個細胞的染色體條數(shù)和DNA分子數(shù)。學(xué)生填寫表格（見表2），匯報結(jié)果。師生共同研討得出正確結(jié)論。

筆者通過交互式電子白板上展示空白坐標。

各組學(xué)生交流后，派代表到黑板前，使用繪圖工具畫出曲線圖。師生評價得出正確曲線圖。

（四）數(shù)字化游戲交互評價，融合提升

教師創(chuàng)設(shè)人機互動的游戲情境，營造良好的評價氛圍，可以進一步激發(fā)學(xué)生興趣，提高參與度，促進其能力的融合提升，從而取得更好的教學(xué)效果。

筆者使用交互式電子白板展示“減數(shù)分裂”過程游戲圖，引導(dǎo)學(xué)生討論，區(qū)分哪些細胞屬于初級精母細胞，哪些屬于次級精母細胞。學(xué)生代表被邀請上臺操作，將各種細胞拖到該存在的部位。這樣教學(xué)能更好地發(fā)現(xiàn)學(xué)生的知識漏洞。學(xué)生對每幅圖片都要進行思考和甄別，這就避免了學(xué)生偶然答對的可能性。另外，在一名學(xué)生完成之后筆者讓其他學(xué)生去“找茬”，沒有次數(shù)限制，使用交互式電子白板的“拖曳”功能找出有爭議的點，引發(fā)大家討論。在此基礎(chǔ)上，筆者點撥、總結(jié)，幫助學(xué)生突破難點。

（五）課后學(xué)生在線學(xué)習(xí)，教師釋疑解惑

筆者利用信息技術(shù)開展情境教學(xué)，使大多數(shù)學(xué)生對“減數(shù)分裂”有了正確認識。但一些學(xué)生仍有不懂不會的地方。新冠肺炎疫情防控期間，學(xué)生居家學(xué)習(xí)，遇到問題怎么辦呢？

其實，學(xué)生仍然可以利用數(shù)字化情境資源來解決問題。一方面，學(xué)生對于不會的問題可以通過網(wǎng)絡(luò)搜索來探究解決方案;另一方面，可以關(guān)注一些網(wǎng)絡(luò)平臺，或者借助一些微信公眾號進行線上學(xué)習(xí)。例如，學(xué)生登錄國家教育資源公共服務(wù)平臺，搜索“減數(shù)分裂”，找到很多資料，點開就可以學(xué)習(xí);或者登錄國家智慧教育公共服務(wù)平臺，在首頁點擊國家中小學(xué)智慧教育平臺中的課程教學(xué)欄目，選擇人教版高中生物學(xué)教材必修二，就可以找到相應(yīng)的視頻課程、學(xué)習(xí)任務(wù)單和課后練習(xí)。此外，學(xué)生可以關(guān)注一些生物學(xué)教育工作者或名師創(chuàng)建的微信公眾號，找到相應(yīng)的資源進行學(xué)習(xí)。有些微信公眾號對“減數(shù)分裂”的要點知識進行了解讀;有些微信公眾號里面有“教學(xué)素材”等欄目板塊講解“減數(shù)分裂”知識，支持用戶隨時打開瀏覽;有些微信公眾號里有“減數(shù)分裂”微課，對減數(shù)分裂過程異常進行了解讀和總結(jié);有些公眾號發(fā)布“原創(chuàng)資料”等學(xué)習(xí)資料。當(dāng)然，教師也可以針對多數(shù)學(xué)生的疑難進行解析，在班級群直播或錄播，或發(fā)送相關(guān)微視頻、文字資料讓學(xué)生學(xué)習(xí)。

二、探索與反思

綜上所述，筆者運用信息技術(shù)手段，引導(dǎo)學(xué)生突破了“減數(shù)分裂”的知識難點，取得了較好的教學(xué)效果。在信息技術(shù)的支持下，教師創(chuàng)設(shè)真實生活的情境，使教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的生活更加貼近，從而激發(fā)學(xué)生解決實際問題的興趣;教師創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，不斷探索，助力其素養(yǎng)與能力的提升;教師創(chuàng)設(shè)模型情境，多維構(gòu)建模型，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力;教師創(chuàng)設(shè)評價情境，科學(xué)、高效、有趣，促進了教學(xué)目標的達成;教師創(chuàng)設(shè)網(wǎng)絡(luò)情境，不斷拓展學(xué)習(xí)空間，有利于學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)成果。教師創(chuàng)設(shè)數(shù)字化教與學(xué)的情境并使之付諸實踐，是在新課標指引下培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的有益嘗試。但是，數(shù)字化情境教學(xué)并不能解決本節(jié)課所有的問題，如“減數(shù)分裂”知識與遺傳定律的關(guān)系、配子種類的多樣性等。對于這些問題，教師要做單元整體設(shè)計才能有效破解，這需要同仁共同努力，不斷優(yōu)化。

參考文獻

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[5] 吳先亮.基于科學(xué)史及模型構(gòu)建的“減數(shù)分裂過程”教學(xué)設(shè)計[J].生物學(xué)教學(xué)，2020（9）：33-35.

（作者郭亮系天津市東麗區(qū)教師發(fā)展中心教研員、高級教師;崔淑芳、宋媛媛系天津市軍糧城中學(xué)教師;梁虹系天津市第一百中學(xué)教師）

責(zé)任編輯：祝元志