基于翻轉(zhuǎn)課堂的高中生物教學(xué)實(shí)踐

【摘要】伴隨著全球數(shù)字化時(shí)代的來臨，學(xué)校教育的教育理念、教學(xué)模式、教學(xué)過程等都將發(fā)生巨大變革?！胺D(zhuǎn)課堂”正是變革傳統(tǒng)課堂的有效途徑之一，克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的弊端，如時(shí)間與空間的局限、學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求等。文章以人教版高中生物必修一第三章第二節(jié)“細(xì)胞器之間的分工合作”（第一課時(shí)）為例，從翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)案例、反思與總結(jié)幾方面為教師提供一些思路和借鑒，以期能提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】高中生物；翻轉(zhuǎn)課堂；細(xì)胞器之間的分工合作

【中圖分類號】G633.91【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A【文章編號】1004—0463（2023）19—0107—05

近年來我國教育課程改革經(jīng)歷了從最初的“改變效率”，到隨后的“改變關(guān)系”，再到今天的“改變意義”[1]，逐步完成了以教師講授到學(xué)生學(xué)習(xí)的過渡，從關(guān)注知識到關(guān)注能力的轉(zhuǎn)變。高中生物課程改革的靈魂即生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任[2]。核心素養(yǎng)的高效實(shí)踐需從“生物教學(xué)”向“生物教育”的觀念轉(zhuǎn)變，從“知識教學(xué)”向“能力教育”的內(nèi)容轉(zhuǎn)變，從“學(xué)問課堂”向“智慧課堂”的方式轉(zhuǎn)變[3]。但傳統(tǒng)教學(xué)模式存在時(shí)間與空間的局限，無法滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生認(rèn)識生物學(xué)習(xí)對生活的意義。傳統(tǒng)教育模式已無法實(shí)踐核心素養(yǎng)在課堂中的“落地生根”，幫助學(xué)生應(yīng)對日新月異的生活與工作。

隨著全球數(shù)字化時(shí)代的來臨，學(xué)校的教育理念、教學(xué)模式、教學(xué)過程等都將發(fā)生巨大變革，教育數(shù)字化不僅重塑了現(xiàn)代教育內(nèi)涵，更是再構(gòu)了人類學(xué)習(xí)方式。而這場變革對于日常教學(xué)最為顯著的影響是對教學(xué)模式的改變，“翻轉(zhuǎn)課堂”正是變革傳統(tǒng)課堂的有效途徑之一，其以“學(xué)生為中心”展開教學(xué)將是對傳統(tǒng)教學(xué)弊端的彌合與升華。

本研究以人教版高中生物必修一第三章第二節(jié)“細(xì)胞器之間的分工合作”（第一課時(shí)）為例，以翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)案例、反思與總結(jié)幾方面進(jìn)行論述，以期為一線教師拓展教學(xué)思路。

一、翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵

翻轉(zhuǎn)課堂起源于美國，兩位化學(xué)教師Jon Bergmann和Aaron Sams為幫助課堂缺席學(xué)生克服學(xué)習(xí)的時(shí)間空間局限，使用錄屏軟件錄制PPT講稿及講解音頻，上傳網(wǎng)絡(luò)供學(xué)生下載學(xué)習(xí)，以此幫助學(xué)生補(bǔ)課。兩位教師探索性的嘗試打破了“課堂知識講授，課后知識內(nèi)化”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，形成“課前聽講，課堂實(shí)踐”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，由此而備受教育領(lǐng)域關(guān)注。伴隨“可汗學(xué)院”和“MOOC”（“慕課”）的產(chǎn)生與發(fā)展，為翻轉(zhuǎn)課堂提供了資源支持，翻轉(zhuǎn)課堂逐步廣泛興起。

“翻轉(zhuǎn)課堂”的開創(chuàng)者Jon Bergmann和Aaron Sams認(rèn)為，翻轉(zhuǎn)課堂注重的是師生和生生間的有效交流，促進(jìn)學(xué)生深層次認(rèn)知能力的發(fā)展，并非單純的教學(xué)視頻播放[4]。因此，翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)質(zhì)是在信息技術(shù)的幫助下，學(xué)習(xí)者在課前對知識進(jìn)行思考與自主學(xué)習(xí)。課中，通過師生及生生的交流討論、探究驗(yàn)證等互動，進(jìn)一步深化知識的認(rèn)知，在整個課堂活動過程中，教師的作用是答疑解惑與引導(dǎo)[5]。翻轉(zhuǎn)課堂構(gòu)建了新型師生關(guān)系，擴(kuò)大了應(yīng)用區(qū)域和受影響人群，拓展了教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式，促進(jìn)了教學(xué)資源的有效利用與研發(fā)。

二、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

張新明等人認(rèn)為，翻轉(zhuǎn)課堂“課前傳授+課上內(nèi)化”，其教學(xué)核心是課前深入學(xué)習(xí)，課中通過交流經(jīng)驗(yàn)和觀點(diǎn)深化學(xué)生的認(rèn)知[6]。由此可知，翻轉(zhuǎn)課堂并不是簡單地將傳統(tǒng)教學(xué)分割為線上線下兩部分，需在“學(xué)生為中心”的基礎(chǔ)之上，針對課程內(nèi)容進(jìn)行整體性的教學(xué)設(shè)計(jì)，構(gòu)思線上線下教學(xué)內(nèi)容的有效融合、學(xué)生的自主學(xué)習(xí)度和課堂參與度等內(nèi)容，因此，教學(xué)設(shè)計(jì)對于知識點(diǎn)的高效內(nèi)化至關(guān)重要。在Robert Talbert教授的翻轉(zhuǎn)課堂模型基礎(chǔ)上，本文進(jìn)行了基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)，如圖1所示。

由圖1可知，整個教學(xué)環(huán)節(jié)包括“課前”“課中”“課后”三部分，主體均為學(xué)生。設(shè)計(jì)基于對教學(xué)目標(biāo)的把握和教學(xué)內(nèi)容、學(xué)情的分析，確定教師講授內(nèi)容和學(xué)生探究內(nèi)容。

課前教學(xué)視頻、練習(xí)題目和課后任務(wù)由教師提前準(zhǔn)備并在線發(fā)布，其中，教學(xué)視頻內(nèi)容要契合教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容及學(xué)生學(xué)情進(jìn)行針對性講解，突出教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)，構(gòu)建學(xué)生互動策略；課前練習(xí)的設(shè)計(jì)要符合“最近發(fā)展區(qū)”理論，合理的數(shù)量及難易度幫助學(xué)生完成新知識傳遞；課后任務(wù)是對新知識的鞏固與應(yīng)用，幫助學(xué)生構(gòu)建本節(jié)課知識網(wǎng)絡(luò)，深化課程內(nèi)容。

建構(gòu)主義者認(rèn)為，知識的獲得是學(xué)習(xí)者在一定情境下通過人際協(xié)作活動實(shí)現(xiàn)意義建構(gòu)的過程[7]。因此，課中教學(xué)安排應(yīng)遵從“學(xué)生探究為主，老師引導(dǎo)為輔”的原則，完成對當(dāng)前所學(xué)知識的內(nèi)化。課堂環(huán)節(jié)起始于學(xué)生自學(xué)知識的反饋，師生對反饋內(nèi)容進(jìn)行過程性及結(jié)果評價(jià)，教師應(yīng)充分利用情境、協(xié)作、會話等要素，拋磚引玉式地引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出一些有探究價(jià)值的問題，針對問題進(jìn)行協(xié)作探究，在交流、討論、批判中形成對問題的見解。教師尊重學(xué)生的獨(dú)立性，選擇合適的切入點(diǎn)進(jìn)行交流，保證小組活動的有效開展。當(dāng)學(xué)生進(jìn)行成果匯報(bào)時(shí)，教師應(yīng)及時(shí)關(guān)注學(xué)生反饋，若發(fā)現(xiàn)可探究問題，可以再次進(jìn)行協(xié)作探究和成果匯報(bào)，以此循環(huán)完成知識內(nèi)化。

三、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)案例

（一）教材及學(xué)情分析

“細(xì)胞器之間的分工合作”位于人教版高中生物必修一《分子與細(xì)胞》第三章第二節(jié)，包括“細(xì)胞器之間的分工”“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動”“細(xì)胞器之間的合作”“細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)”四個小部分的內(nèi)容，是后續(xù)真核細(xì)胞生命活動知識的基礎(chǔ)與總領(lǐng)，也為學(xué)習(xí)細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用奠定細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，幫助學(xué)生建構(gòu)“結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一性”“部分與整體的統(tǒng)一性”等生物學(xué)素養(yǎng)。

學(xué)生在初中階段學(xué)習(xí)過顯微鏡的操作，動植物細(xì)胞的比較，大致了解葉綠體、線粒體和液泡的形態(tài)和功能。但學(xué)生對細(xì)胞器的亞顯微結(jié)構(gòu)、各細(xì)胞器的功能以及分離細(xì)胞器的方法仍需進(jìn)一步認(rèn)識。本節(jié)課涉及的細(xì)胞器種類很多，形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能各異，內(nèi)容較為抽象和瑣碎，教材中有豐富的圖文資料，綜合上述教材與學(xué)情分析，本文認(rèn)為本節(jié)課進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐具有實(shí)際意義。

（二）課前準(zhǔn)備

課程標(biāo)準(zhǔn)中對本節(jié)課的具體要求是闡明細(xì)胞內(nèi)具有多個相對獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，擔(dān)負(fù)著物質(zhì)運(yùn)輸、合成與分解、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞等生命活動[2]。本課時(shí)主要涉及細(xì)胞器的分離；細(xì)胞器結(jié)構(gòu)和功能；動植物細(xì)胞的區(qū)別等。依據(jù)上述要求，本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)方式確定如表1；根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)微課“細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能”，具體內(nèi)容如表2。課前線上發(fā)布教學(xué)視頻和課前練習(xí)題，學(xué)生自由選擇學(xué)習(xí)的時(shí)間、地點(diǎn)、頻次，并可結(jié)合教學(xué)視頻進(jìn)行在線資源搜索，補(bǔ)充知識內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的按需學(xué)習(xí)。

（三）課堂教學(xué)

根據(jù)本節(jié)課課程目標(biāo)設(shè)定，課堂引入部分初中所學(xué)知識，增加學(xué)生對于新知識的接受度和自信心；在重難點(diǎn)“細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能”中，改變“傳遞主義”的知識推導(dǎo)，采取問題導(dǎo)向和模型結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式，發(fā)揮翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的優(yōu)勢，增強(qiáng)學(xué)生“結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一性”“部分與整體的統(tǒng)一性”的生物學(xué)素養(yǎng)。

1.知識導(dǎo)學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。教師引導(dǎo)學(xué)生回顧初中所學(xué)知識，初中生物中學(xué)習(xí)過光學(xué)顯微鏡下的動植物細(xì)胞，大致了解顯微結(jié)構(gòu)葉綠體、線粒體和液泡的形態(tài)和功能。教師提問：這些細(xì)胞器大小功能不一樣，科學(xué)家們是如何把他們找到并且分離提取的呢？

設(shè)計(jì)意圖：將已有知識作為學(xué)習(xí)本節(jié)課的橋梁，減弱知識陌生度，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心。通過回顧細(xì)胞結(jié)構(gòu)，降低本節(jié)課學(xué)習(xí)難度。同時(shí)，教師提出“如何分離提取細(xì)胞器”的問題，引出本節(jié)課內(nèi)容，并建立微觀水平的細(xì)胞結(jié)構(gòu)初印象。

2.反饋探究，內(nèi)化知識。

（1）細(xì)胞器分離方法。教師展示思考資料，資料1：不同細(xì)胞器直徑大小。資料2：滾筒洗衣機(jī)將收集污垢的袋子設(shè)置在容器外側(cè)上部。引導(dǎo)學(xué)生分析資料，嘗試提出分離細(xì)胞器的方法思路。

學(xué)生根據(jù)展示資料，提出依據(jù)直徑和質(zhì)量的分離方法。教師幫助學(xué)生理解離心力在分離細(xì)胞器中的作用，同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合資料中滾筒洗衣機(jī)污垢收納袋位于容器外側(cè)上部，及游樂場旋轉(zhuǎn)座椅由慢到快加速過程中椅子的漂浮位置，大膽思考和推理不同質(zhì)量的細(xì)胞器分離方法，學(xué)生總結(jié)得出，可通過控制旋轉(zhuǎn)速度分離細(xì)胞器。

教師講授科學(xué)家通過差速離心法進(jìn)行不同質(zhì)量細(xì)胞器的分離。引導(dǎo)學(xué)生思考分離細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)構(gòu)前，首先需要做什么準(zhǔn)備工作，細(xì)胞勻漿中是否只有細(xì)胞器。學(xué)生自主分析得出：離心前，需破壞細(xì)胞膜，此時(shí)的細(xì)胞勻漿有細(xì)胞核、膜碎片、細(xì)胞器。教師總結(jié)差速離心法的實(shí)驗(yàn)步驟。

設(shè)計(jì)意圖：實(shí)驗(yàn)的提出能吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。差速離心法的學(xué)習(xí)，是學(xué)生理解科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)進(jìn)步關(guān)系的重要環(huán)節(jié)。因此，通過與實(shí)際生活相結(jié)合的資料展示，鍛煉學(xué)生解決問題的能力，培養(yǎng)科學(xué)思維，引發(fā)學(xué)生對于技術(shù)促進(jìn)科學(xué)發(fā)展的思考。

（2）細(xì)胞器結(jié)構(gòu)與功能。學(xué)生根據(jù)課前教學(xué)視頻的學(xué)習(xí)，已初步掌握細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能。學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)成果的反饋匯報(bào)，并完成總結(jié)表格（表3）。學(xué)生可隨時(shí)對匯報(bào)結(jié)果進(jìn)行相互提問和討論，教師展示電鏡圖和模式圖，通過圖示輔助學(xué)生完善相關(guān)知識，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行細(xì)胞器結(jié)構(gòu)和功能的橫向?qū)Ρ龋瑥膶Ρ戎?，尋找結(jié)構(gòu)與功能的聯(lián)系，梳理植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的區(qū)別，為后續(xù)學(xué)習(xí)建立基礎(chǔ)。

教師提問：分析低等植物、小蔥根部細(xì)胞、肌肉細(xì)胞和乳腺細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)圖。學(xué)生討論并回答。

設(shè)計(jì)意圖：細(xì)胞器結(jié)構(gòu)與功能是本節(jié)課的重難點(diǎn)。學(xué)生通過教學(xué)視頻學(xué)習(xí)，能基本掌握細(xì)胞器結(jié)構(gòu)和功能的相關(guān)知識，但“課中反饋”反映出學(xué)生課前學(xué)習(xí)缺乏知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。因此，課中學(xué)生互相提問，教師進(jìn)行知識補(bǔ)充完善，設(shè)置特定的情境，遞進(jìn)的問題驅(qū)動學(xué)生進(jìn)一步思考，引導(dǎo)學(xué)生對知識再加工，深化知識點(diǎn)的應(yīng)用，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的生物素養(yǎng)。這種先學(xué)后教的方式更加符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，課中學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的交流，思考方式與觀點(diǎn)輸出的融合能夠深化學(xué)生的認(rèn)知。教師從傳統(tǒng)課堂中的知識傳授者和課堂管理者轉(zhuǎn)變成為學(xué)習(xí)指導(dǎo)者和促進(jìn)者，學(xué)生則由被動接受者轉(zhuǎn)變成為主動研究者[8]。

（3）胞質(zhì)環(huán)流現(xiàn)象和細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)。學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)手段現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)展示，利用顯微鏡觀察植物細(xì)胞的葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動情況。教師引導(dǎo)學(xué)生思考：細(xì)胞質(zhì)為什么要流動？對細(xì)胞有什么意義？學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，閱讀教材，總結(jié)胞質(zhì)環(huán)流現(xiàn)象相關(guān)概念。教師播放細(xì)胞骨架視頻資源，學(xué)生觀看，閱讀書本相應(yīng)內(nèi)容，了解細(xì)胞骨架成分與作用。

設(shè)計(jì)意圖：現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)?zāi)苤庇^輸出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，比起教師講授，能幫助學(xué)生更好地理解胞質(zhì)環(huán)流現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生“部分與整體的統(tǒng)一性”生物學(xué)素養(yǎng)，同時(shí)吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

3.模型建構(gòu)，提升素養(yǎng)。教師展示視頻資料：白細(xì)胞吞噬細(xì)菌的過程。教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試推測哪些細(xì)胞器參與過程。學(xué)生討論分析，得出結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：以白細(xì)胞吞噬細(xì)菌為模型，打破現(xiàn)有知識格局，拓展知識應(yīng)用范圍，觸類旁通，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用已學(xué)知識解決現(xiàn)實(shí)問題，并達(dá)到自然過渡引出下節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容的目的。

（四）課后拓展

課后拓展是對學(xué)習(xí)內(nèi)容的再深化和再鞏固，拓展內(nèi)容采取線上發(fā)布，包含知識層面和能力層面。設(shè)定難度梯度遞增的習(xí)題，學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)情況選擇相應(yīng)難度的題目，依需求進(jìn)行練習(xí)，實(shí)現(xiàn)了個性化分層次學(xué)習(xí)。依據(jù)學(xué)生個人能力，應(yīng)用繪圖軟件進(jìn)行細(xì)胞結(jié)構(gòu)繪圖，將內(nèi)化知識進(jìn)行形象化輸出，加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

四、反思與總結(jié)

（一）“細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能”教學(xué)思考

教學(xué)活動的實(shí)施，不僅為了知識的傳遞，更重要的是提升學(xué)生理解能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，從而激發(fā)創(chuàng)新精神，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的落實(shí)。科學(xué)思維作為生物學(xué)核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容，是形成生命觀念的重要途徑，也是科學(xué)探究的重要組成部分[9]。本節(jié)課的重難點(diǎn)“細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能”教學(xué)中，要求學(xué)生基于教學(xué)視頻完成對知識本體的學(xué)習(xí)，在課堂中運(yùn)用歸納概括、演繹推理、模型建模等方式，進(jìn)行相關(guān)知識的拓展與升華。教師作為學(xué)習(xí)指導(dǎo)者和促進(jìn)者，設(shè)置循序漸進(jìn)的問題串引發(fā)學(xué)生深度思考，使學(xué)生的科學(xué)思維在學(xué)習(xí)中得到提升，促進(jìn)學(xué)科素養(yǎng)的達(dá)成。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用思考

馮曉英等指出，“線下主導(dǎo)、交互協(xié)作”的混合式教學(xué)才是成功的翻轉(zhuǎn)課堂[10]。翻轉(zhuǎn)課堂作為教學(xué)工具，使用“微課”等技術(shù)手段輔助教學(xué)實(shí)施，變革“教師”“學(xué)生”“教學(xué)內(nèi)容”和“教學(xué)媒體”四個要素所構(gòu)成的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，提升教育質(zhì)量。目前，部分老師談及“技術(shù)賦能教育”，都強(qiáng)調(diào)和過度依賴技術(shù)，而忽略了技術(shù)背后蘊(yùn)含的教育思想和教學(xué)理念。在生物教學(xué)中，VR視頻再逼真也無法替代學(xué)生真實(shí)所見、親自動手、討論探究所帶來的成就感。因此，翻轉(zhuǎn)課堂的核心是建立一種“以人為本”理念的教學(xué)方式，加強(qiáng)師生、生生之間的交流，通過交流碰撞出思想的火花，以期激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)習(xí)效果。

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編輯：張昀