基于OMO模式的生物學(xué)概念教學(xué)實(shí)踐

張培

信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)與教育教學(xué)深度融合是構(gòu)建高質(zhì)量教育體系的應(yīng)有之義。《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》 （以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）在教學(xué)建議中指出，要“推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)深度融合”：教師應(yīng)重視運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)和人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，開發(fā)和利用數(shù)字化教學(xué)資源，豐富師生互動(dòng)交流方式，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)^[1]。OMO（online merge offline）模式源于O2O（online to offline）模式與OAO（online and offline）模式的線上線下優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)理念，且超越了兩者。此模式以學(xué)生為中心，借助技術(shù)手段破除線上與線下和虛擬與現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)場(chǎng)景中各種結(jié)構(gòu)、層次、類型的數(shù)據(jù)壁壘，形成線上線下融合的場(chǎng)景生態(tài)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)的新樣態(tài)^[2]。筆者以“呼吸作用”概念教學(xué)為例，線下利用信息技術(shù)手段完成實(shí)驗(yàn)，形成數(shù)字化資源后線上推送，實(shí)現(xiàn)概念初建；然后線下組織探究活動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)資源深入挖掘，借助線上平臺(tái)深度互動(dòng)，完善概念理解；同時(shí)線上線下關(guān)注學(xué)生反饋，促進(jìn)概念落實(shí)，以期有效提升學(xué)生核心素養(yǎng)。下面具體闡述OMO模式下的教學(xué)探索。

一、OMO創(chuàng)設(shè)資源，實(shí)現(xiàn)概念初建

新課標(biāo)指出：概念的主動(dòng)建構(gòu)，應(yīng)以學(xué)生認(rèn)識(shí)豐富的、有代表性的事實(shí)為基礎(chǔ)，為概念形成提供支撐^[3]。本節(jié)呼吸作用的相關(guān)概念在新課標(biāo)中表述為“細(xì)胞能通過分解糖類獲得生命活動(dòng)所需的能量，同時(shí)生成二氧化碳和水”^[4]。在建構(gòu)過程中，教師創(chuàng)設(shè)綠豆種子呼吸作用的真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生借助信息技術(shù)手段，參與以下探究實(shí)踐活動(dòng)，為線上學(xué)習(xí)提供事實(shí)性資源支撐。

實(shí)驗(yàn)1：探究種子呼吸作用時(shí)的氣體變化

學(xué)生用傳感器檢測(cè)萌發(fā)綠豆種子和煮熟綠豆種子在呼吸作用過程中氧氣和二氧化碳變化情況（如圖1），數(shù)據(jù)采集窗口如圖2所示。學(xué)生將檢測(cè)過程拍照并錄制視頻，探究種子在呼吸作用時(shí)氣體變化情況。教師用其作為“萌發(fā)種子呼吸作用消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳”的數(shù)字化資源。

實(shí)驗(yàn)2：探究種子呼吸作用時(shí)的質(zhì)量變化

學(xué)生將大小基本一致、活性良好的綠豆種子平均分為幾組，每隔一天選擇一組種子進(jìn)行萌發(fā)實(shí)驗(yàn)，觀察、測(cè)量、比較處于不同萌發(fā)天數(shù)時(shí)種子的子葉大小及干重，并用折線圖表示，直觀展示種子呼吸作用時(shí)干重逐漸下降的過程。教師讓學(xué)生將此過程拍照并錄制視頻，作為“萌發(fā)種子呼吸作用消耗有機(jī)物”的數(shù)字化資源。

實(shí)驗(yàn)3：探究種子燃燒時(shí)的能量變化

在教師指導(dǎo)下，學(xué)生將燃燒前的綠豆種子用電子天平稱重，搭建綠豆種子的燃燒裝置，將其連接溫度傳感器，用數(shù)據(jù)采集器采集綠豆種子燃燒時(shí)間和保溫瓶溫度變化數(shù)據(jù)，拍照并錄制視頻，展示種子燃燒時(shí)溫度逐漸升高的過程。燃燒完成后，再次對(duì)種子稱重并記錄數(shù)據(jù)。教師將其作為“種子燃燒時(shí)會(huì)釋放熱能”的數(shù)字化資源。

實(shí)驗(yàn)4：探究種子呼吸作用時(shí)的溫度變化

學(xué)生分別稱取等量萌發(fā)的綠豆種子和煮熟的綠豆種子，放入兩個(gè)相同的保溫瓶內(nèi)，記錄初始數(shù)據(jù)。利用溫度傳感器（如圖3）分別檢測(cè)兩個(gè)保溫瓶內(nèi)的溫度變化情況，并連接數(shù)據(jù)采集器，同時(shí)記錄種子呼吸作用時(shí)間。由于該實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長，學(xué)生用延時(shí)攝影的方式錄制實(shí)驗(yàn)過程并制作快進(jìn)播放視頻，展示種子在呼吸作用時(shí)溫度逐漸升高的過程。在植物呼吸作用完成后，學(xué)生再次用電子天平將種子稱重，進(jìn)行記錄（兩次稱重均為干重）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)連同視頻一起被列為“種子呼吸作用時(shí)釋放熱能”的數(shù)字化資源。

實(shí)驗(yàn)5：探究種子呼吸作用可能產(chǎn)生水

學(xué)生搭建萌發(fā)綠豆種子和煮熟綠豆種子的呼吸作用對(duì)比裝置（在相同環(huán)境下靜置一天），觀察裝置內(nèi)壁上水量的差異，并以延時(shí)攝影的方式對(duì)以上過程進(jìn)行記錄，制作視頻（快進(jìn)播放）。教師將其作為“種子呼吸作用可能有水產(chǎn)生”的數(shù)字化資源。同時(shí)補(bǔ)充文字資料：雖然我們當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)條件無法為“呼吸作用產(chǎn)生水”提供確切證據(jù)，但是這已經(jīng)被科學(xué)家研究證實(shí)。

以上數(shù)字化資源準(zhǔn)備完畢后，教師將其連同呼吸作用微課一起借助“銳學(xué)堂”智慧教學(xué)平臺(tái)推送給學(xué)生，并發(fā)送線上學(xué)習(xí)任務(wù)單。具體問題：①呼吸作用的原料和產(chǎn)物分別有哪些？②呼吸作用和燃燒過程是否伴有能量的釋放？如果有，分別是以什么形式釋放的？③呼吸作用和燃燒釋放的能量來自何處？④呼吸作用的意義是什么？⑤搜集呼吸作用在生活中的應(yīng)用實(shí)例。學(xué)生登錄平臺(tái)，下載課程資源，根據(jù)個(gè)人的知識(shí)消化能力和需求，課下合理安排學(xué)習(xí)時(shí)間、進(jìn)度和重復(fù)次數(shù)，在任務(wù)單的引領(lǐng)下，初步建構(gòu)呼吸作用概念。如果在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生疑問，學(xué)生還可以及時(shí)通過微信、QQ等方式聯(lián)系教師解答。教師將有價(jià)值的問題進(jìn)行梳理為線下教學(xué)做準(zhǔn)備。

此環(huán)節(jié)，教師利用信息技術(shù)開發(fā)數(shù)字化資源，并借助線上平臺(tái)實(shí)現(xiàn)資源共享，讓未能參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生也深入其中，減少了學(xué)習(xí)探究活動(dòng)對(duì)教學(xué)條件的依賴。再者，教師以傳統(tǒng)方式開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，無法在一節(jié)課內(nèi)讓學(xué)生完整地經(jīng)歷這些實(shí)驗(yàn)，而數(shù)字化教學(xué)則擴(kuò)寬了學(xué)生獲取信息的途徑，有助于保證探究活動(dòng)的完整性。此外，在線上教學(xué)互動(dòng)中，教師也可以將學(xué)生的碎片化時(shí)間充分利用起來，突破教與學(xué)的時(shí)間和空間限制，助力學(xué)生個(gè)性化、靈活化、自主化學(xué)習(xí)。

二、OMO深化探究，完善概念理解

學(xué)生參與線上學(xué)習(xí)和互動(dòng)活動(dòng)后，已對(duì)呼吸作用的概念有了初步了解?；诖?，教師還以精心設(shè)計(jì)的線下教學(xué)活動(dòng)為載體，引導(dǎo)學(xué)生深入建構(gòu)概念和知識(shí)框架，讓課堂教學(xué)更有利于核心素養(yǎng)目標(biāo)的落實(shí)。

（一）歸納概括，描述呼吸作用過程

教師借助“銳學(xué)堂”平臺(tái)組織學(xué)生參與展示交流等活動(dòng)。學(xué)生在線上學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，分組交流任務(wù)單上問題①到③的個(gè)性化學(xué)習(xí)成果，歸納概括呼吸作用過程中的物質(zhì)變化和能量變化，達(dá)成統(tǒng)一意見后上傳至平臺(tái)。如果組內(nèi)出現(xiàn)意見分歧，學(xué)生可以重復(fù)查看線上數(shù)字化資源，研討達(dá)成一致。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行組間交流，匯報(bào)展示結(jié)果，建立次位概念：呼吸作用的原料是有機(jī)物和氧氣，產(chǎn)物是二氧化碳和水；呼吸作用和燃燒都有熱能的釋放，燃燒還有光能的釋放；呼吸作用和燃燒釋放的能量來源于有機(jī)物。

此環(huán)節(jié)，教師以線上線下融合的方式重點(diǎn)進(jìn)行了科學(xué)思維中歸納概括的思維訓(xùn)練，提升了學(xué)生的圖表分析能力、表達(dá)傾聽能力，以及合作意識(shí)。

（二）對(duì)比分析，闡明呼吸作用意義

在以往的教學(xué)中，不少學(xué)生存在這樣的疑問：如何知道呼吸作用為生命活動(dòng)提供動(dòng)力？也就是說，學(xué)生期待更多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持結(jié)論?；顒?dòng)中，教師準(zhǔn)備了數(shù)字化資源，讓學(xué)生借助信息技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了定量分析，通過比較、分析、計(jì)算等方法充分論證呼吸作用的意義，為概念的獲得提供證據(jù)支持。

課堂上，學(xué)生利用數(shù)字化資源中的溫度變化及干重變化數(shù)據(jù)，運(yùn)用計(jì)算分析：比較相同質(zhì)量綠豆種子在呼吸作用和燃燒時(shí)釋放的熱能（見表1）。經(jīng)過計(jì)算，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：與燃燒相比，呼吸作用在分解相同質(zhì)量的有機(jī)物時(shí)釋放的熱能更少，即種子呼吸作用釋放的能量有一部分以熱能的形式散失到環(huán)境中，但并非全部。那些沒有以熱能形式散失的能量去哪里了？實(shí)際上，它們轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，用于支持種子內(nèi)部的各項(xiàng)生命活動(dòng)，比如細(xì)胞分裂和生長、合成代謝、物質(zhì)運(yùn)輸?shù)?。由此學(xué)生建立次位概念：生物體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)都會(huì)消耗能量，呼吸作用為生命活動(dòng)提供能量。

教師引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)挖掘已有數(shù)據(jù)，深入探究（見表2）：呼吸作用和燃燒在有機(jī)物的分解速度上是否存在差異？經(jīng)過估算，學(xué)生發(fā)現(xiàn)呼吸作用分解有機(jī)物的速度非常緩慢。為什么與燃燒快速釋放能量相比，呼吸作用釋放能量會(huì)更為緩慢？學(xué)生經(jīng)過分析討論，建立次位概念：呼吸作用時(shí)能量釋放緩慢，為生命活動(dòng)提供能量則可以更為持久（如圖4）。

此環(huán)節(jié)，教師充分發(fā)揮了信息技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)學(xué)運(yùn)算結(jié)合，運(yùn)用對(duì)比分析方法，幫助學(xué)生理解呼吸作用與細(xì)胞能量供應(yīng)的關(guān)系。學(xué)生以嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，依據(jù)事實(shí)和證據(jù)進(jìn)行探究，有利于發(fā)展理性思維的能力，以及綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)和方法解決問題的能力。教師將此部分內(nèi)容在線下課堂實(shí)施，有助于實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)概念的深入探究和理解。

（三）演繹推理，呼吸作用原理應(yīng)用

學(xué)生描述網(wǎng)絡(luò)搜索到的呼吸作用原理應(yīng)用的實(shí)例。教師出示線上收集到的典型問題。如：人為什么需要不停呼吸？跑步累了為什么呼吸頻率會(huì)加大，深度會(huì)增加？甜玉米放久了為什么甜味會(huì)變淡？經(jīng)過前面的深度學(xué)習(xí)，學(xué)生探究分析獲得答案，既是對(duì)呼吸作用概念的鞏固，又是學(xué)以致用的過程，提升了邏輯分析和演繹推理能力。

三、OMO關(guān)注反饋，促進(jìn)概念落實(shí)

無論是線上還是線下教學(xué)，教師都需要及時(shí)給予學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)和反饋。在“呼吸作用”課程教學(xué)前，教師及時(shí)收集學(xué)生線上學(xué)習(xí)的任務(wù)單，查看結(jié)果并進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)和記錄。在課上實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論交流環(huán)節(jié)，教師需要提升學(xué)生參與交流的廣度和深度。傳統(tǒng)的課堂環(huán)境下，往往只能實(shí)現(xiàn)教師和部分學(xué)生之間的有限互動(dòng)；本次數(shù)字化教學(xué)中，教師借助“銳學(xué)堂”平臺(tái)布置任務(wù)，讓學(xué)生完成任務(wù)后拍照上傳，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的實(shí)時(shí)查看和反饋，同時(shí)促進(jìn)了各學(xué)習(xí)小組之間的交流與合作。例如，針對(duì)探究呼吸作用的原料和產(chǎn)物這一問題，部分學(xué)生發(fā)現(xiàn)了氧氣的減少和二氧化碳的增加，但是在查看其他組提交的結(jié)果后，便重復(fù)查看數(shù)字化資源，補(bǔ)充之前被忽視的有機(jī)物減少和水增多等表述（如圖5）。展示匯報(bào)時(shí)，教師針對(duì)性地選取學(xué)生作品進(jìn)行分享交流。教師以這種線上線下相融合的方式教學(xué)，促進(jìn)了多維度多向度的深度互動(dòng)，提高了課堂反饋的針對(duì)性和時(shí)效性，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)概念的深入理解，也有助于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。此外，將這些反饋?zhàn)鳛檫^程性評(píng)價(jià)的重要依據(jù)，還具有激勵(lì)學(xué)生的功能。

課堂教學(xué)完成后，教師利用“小銳”作業(yè)平臺(tái)對(duì)不同層次的學(xué)生發(fā)布呼吸作用相關(guān)的個(gè)性化檢測(cè)題，實(shí)時(shí)獲得學(xué)生的完成進(jìn)度和正確率數(shù)據(jù)，據(jù)此進(jìn)行針對(duì)性講評(píng)。同時(shí)，學(xué)生的錯(cuò)題還會(huì)在線上錯(cuò)題庫儲(chǔ)存，方便進(jìn)行個(gè)性化鞏固。數(shù)字化測(cè)評(píng)既可以檢測(cè)學(xué)生的概念落實(shí)情況，提高課堂教學(xué)效率，又可以滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求。

OMO教學(xué)模式是一種區(qū)別于傳統(tǒng)課堂的新型教學(xué)方式。線下教學(xué)讓學(xué)生在真實(shí)情境下進(jìn)行體驗(yàn)與交互，其優(yōu)點(diǎn)是便于活動(dòng)的多元化開展，也便于管理。線上教學(xué)具備線下教學(xué)所欠缺的快速、及時(shí)、不受時(shí)空限制和可重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)，智能答疑、智能測(cè)評(píng)、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)自動(dòng)化呈現(xiàn)等功能的應(yīng)用有助于教學(xué)適應(yīng)學(xué)生個(gè)性化需求^[5]。在本次實(shí)踐中，教師有效推動(dòng)了教學(xué)活動(dòng)進(jìn)程，充分激發(fā)了學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)思維和探究實(shí)踐能力提升。OMO模式的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了線上和線下優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，具有推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1][3][4]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2022年版[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2][5]祝智庭，胡姣.技術(shù)賦能后疫情教育創(chuàng)變：線上線下融合教學(xué)新樣態(tài)[J].開放教育研究，2021（1）：13-23.

（作者系北京匯文中學(xué)教師）

責(zé)任編輯：祝元志