PICRAT模型在高中生物學教學中的應用

在信息技術與教育深度融合的背景下，高中生物學教學正經(jīng)歷著教學模式的革新?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017年版2020年修訂）》強調(diào)學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，要求教師在教學中不僅要傳授知識，更要引導學生主動探究，發(fā)展批判性思維和創(chuàng)新能力。然而，當前高中生物學數(shù)字化教學仍存在諸多問題，如技術與教學內(nèi)容脫節(jié)、學生被動接受知識等，這些問題限制了教學效果的提升。筆者以PICRAT模型為理論框架，探索其在“DNA的結構”教學中的應用，旨在建構模型，優(yōu)化教學設計，實現(xiàn)技術與教學的深度融合，提高教學互動性和學生的參與度，同時為教師提供實踐參考，以期推動高中生物學教學模式的創(chuàng)新與發(fā)展。

一、PICRAT模型教學價值分析

（一）PICRAT模型

2020年，Kimmons等提出PICRAT模型，指出該模型由PIC和RAT兩部分組成，并假設教師必須就課堂上的任何技術使用提出兩個基本問題（如圖1）。問題一：學生與技術有何關系？PIC（passive、interactive、creative）對應學生技術應用程度的描述維度，包括被動使用、交互使用、主動使用。問題二：教師如何運用技術對教學實踐產(chǎn)生影響？RAT（replacement、amplification、transformation）對應在實踐中，技術對教學實踐的影響，包括替代、增強、變革。

該模型考慮了這兩個維度的交叉點，旨在促進圍繞在特定課程中最有效地使用技術的討論，以最大限度地提高學生參與度和學業(yè)成就^[1]。

（二）應用價值

筆者以PICRAT模型為理論指導，對“DNA的結構”安排兩個課時教學。該模型從技術對“教師的教”和“學生的學”的影響兩個維度進行剖析，提供了一種結構化的方法來設計和實施數(shù)字化教學。教師應用這種模型，能夠更全面地考慮學生的學習需求，滿足他們的發(fā)展訴求，選擇合適的信息技術手段和教學方式，提高教與學的效果。

二、教學案例分析

筆者以人民教育出版社出版的《普通高中教科書生物學必修2遺傳與進化》第3章第2節(jié)“DNA的結構”為研究對象，計劃用兩課時完成教學任務。

（一）教學內(nèi)容與目標

采用線下、線上混合式教學模式實現(xiàn)學生個性化學習，引導學生深度學習，認識DNA的雙螺旋結構。教學內(nèi)容包括重溫DNA結構的建構過程，認同物理和化學方法在生物學研究中的重要作用；制作DNA雙螺旋結構模型，理解DNA的結構特征，形成結構和功能觀，提升學生的信息素養(yǎng)^[2]。

（二）教學流程

1.自主學習與問題聚焦

第1課時的教學活動分五個步驟展開。

第一步，自主學習。教師布置自主學習任務，學生登錄洋蔥學園平臺學習“DNA的結構”微課視頻，完成即時生成的檢測題；教師后臺關注學生的答題情況。（交互性增強）

第二步，文本閱讀。教師引導學生閱讀教科書，讓學生以“學習共同體”為單位閱讀資料，完成思考題，并于學習通平臺答題。（交互性增強）

第三步，共同探討。學生借助學習通平臺提交“DNA的結構”探討問題，及時在線交流，教師在后臺關注學生探討過程中未解決的一兩個難題。（交互性增強）

第四步，聚焦問題。師生聚焦難點問題，學生運用瀏覽器搜索，以“學習共同體”為單位進行探討，梳理“DNA的結構”特點、解決難點問題。（交互性增強）

第五步，課時測驗。學生利用學習通平臺完成“DNA的結構”第1課時測驗題。教師精準掌握學生的學習情況。（交互性增強）

2.深入探究與模型制作

第2課時的教學活動按以下流程展開。

第一步，圖片導入。教師展示“五環(huán)廊橋”圖片，引導學生思考：除這一景觀外，國外也有很多建筑作品借鑒了DNA的結構，為什么DNA的結構會被建筑設計師青睞？設疑：穩(wěn)定性是DNA的結構特性之一，DNA的結構還有哪些特性？讓我們一起探討DNA的結構特性。（被動替代）

第二步，夯實基礎。教師展示數(shù)據(jù)（學生對于“DNA的結構”第1課時在線檢測題的作答結果），關注學情，讓學生觀看教師自制微課視頻，完成學案任務一中的填空題，聚焦未掌握的要點。（被動替代）

第三步，制作模型。教師引導學生重溫構建層次，提出制作含5個堿基對的“DNA雙螺旋結構”片段目標，讓學生以“學習共同體”為單位根據(jù)學案任務二中的問題串商討，選擇合適的材料、工具制作含5個堿基對的DNA雙螺旋結構模型。在制作過程中，有困難的“學習共同體”可申領“制作錦囊”，其間教師巡視指導。（交互性增強）

第四步，展示模型。教師調(diào)用易課堂（答題/搶答），“學習共同體”搶2個上臺展示名額；教師調(diào)用易課堂（互動/拍照上傳），8個“學習共同體”借助平板上傳作品；師生聚焦2號、3號“學習共同體”的作品，教師開啟投票通道，“學習共同體”根據(jù)作品第一印象給予支持（初評價）；2號、3號“學習共同體”按照參考模板詳細描述作品。（交互性增強）

第五步，評價模型。教師引導“學習共同體”關注評價量表，從四個維度（科學性、美觀性、創(chuàng)新性、實用性）進行探討，科學評價模型；教師調(diào)用易課堂（答題/主觀評價），其他“學習共同體”公平公正為2號、3號“學習共同體”打分（再評價）；教師調(diào)出紅包，“學習共同體”根據(jù)高分至低分順序開紅包。（交互性增強）

第六步，課后拓展。課堂上沒有完成DNA雙螺旋結構模型制作任務的“學習共同體”課后繼續(xù)操作，并將完成的作品上傳學習通平臺。（交互性增強）

三、教學策略與實施要點

（一）教學設計聚焦

在教學實踐中，教師有時會過分依賴技術，而忽略了技術應用的真正目的。PICRAT模型為此提供了一個清晰的二維框架，幫助教師在設計教學時專注于實現(xiàn)教學目標和提升學生的核心素養(yǎng)。

以“DNA的結構”為例，在第1課時中，教學的重點在于深入探討DNA的結構。筆者利用洋蔥學園和學習通等平臺，引導學生預習，并在“學習共同體”內(nèi)部進行討論，引出他們暫時無法解決的問題。隨后，師生共同探討這些問題，實現(xiàn)了所謂的“后教”。這樣，學生對DNA結構的理解就不再局限于教科書上的描述，而是在探究學習的過程中，形成了具有活力的認識。

在第2課時中，針對教學難點——理解DNA的結構特性，筆者以“學習共同體”為基礎組織教學，開展“制作DNA雙螺旋結構模型”和“展示DNA雙螺旋結構模型”兩個核心活動（如圖2和圖3），借助圖片、視頻等多媒體材料，以及交互式電子白板等信息化工具，引導學生動手實踐。這不僅加深了學生對DNA結構的理解，而且促使他們總結和歸納出“DNA的結構”特性，最終形成了結構與功能的觀念，進一步理解了為什么DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)。

（二）技術使用定位

PICRAT模型是一種“以學生為中心”的、由教學法所驅(qū)動的技術整合模型，它是易于為教師理解和使用的模型，能夠幫助教師準確定位教學過程中技術的層次。例如，在“DNA的結構”第1課時“自主學習”環(huán)節(jié)，筆者布置自主學習任務，學生通過洋蔥學園平臺學習“DNA的結構”微課視頻，完成即時檢測題。筆者通過后臺關注學生的答題情況。該活動實現(xiàn)學生個性化學習，筆者及時關注學生的錯題，歸納學生暫未掌握的要點，在PICRAT模型中為交互性增強（IA）。“DNA的結構”第2課時“夯實基礎”環(huán)節(jié)，筆者根據(jù)學生第1課時測驗情況，播放自制微課視頻，學生完成學案任務一填空題，聚焦未掌握的要點。該活動幫助學生回顧DNA的結構要點，在PICRAT模型中為被動替代（PR）。

（三）“雙主”課堂實現(xiàn)

PICRAT模型能夠幫助教師深度思考技術的運用是否改變“學生的學”“教師的教”，教師根據(jù)教學內(nèi)容與教學目標、學生學習基礎與學習特點等精心設計教學活動，合理地選用教學媒介，構建“學生為主體”“教師為主導”的“雙主”課堂。例如，在“DNA的結構”第1課時“共同探討”環(huán)節(jié)，一開始并未選用學習通平臺進行活動設計，筆者組織學生閱讀文本、討論后，沒有為學生提供交流的平臺，該活動停留在PICRAT模型交互性替代（IR）。目前的設計則運用學習通平臺提供了提問環(huán)節(jié)，學生通過“學習共同體”探討、提問等活動增強交互。筆者借助學習通平臺使教學活動的設計定位為PICRAT模型交互性增強（IA），讓學生充分交流，提出他們想要解決的問題（如圖4）?！癉NA的結構”第2課時評價DNA雙螺旋結構模型環(huán)節(jié)，筆者將學生借助希沃反饋器的一次評價轉(zhuǎn)換為借助希沃易課堂的多次評價（如圖5），促使學生感受科學評價的重要性。筆者將活動設計定位于PICRAT模型交互性增強（IA）。

四、教學建議

PICRAT模型本質(zhì)上是一種輔助教師進行規(guī)劃教學流程、選擇合適教學手段的工具。它能夠協(xié)助教師為學生設計更好的學習活動、提供合適的學習支架。筆者根據(jù)模型的應用提出以下建議。

第一，把握好技術與教學的關系。教師在運用PICRAT模型時，應充分考慮技術與自身、學生之間的關系。具體來說，教師應根據(jù)學生的實際需求，選擇恰當?shù)慕虒W方法和手段，而不是盲目追求PICRAT模型中的創(chuàng)意性變革（CT）。

第二，考慮學情，做好線上活動設計。教師在設計教學活動時，特別是線上活動，要充分考慮學情。在這個過程中，運用技術手段促進“學習共同體”的協(xié)作顯得尤為重要。如何讓學生在線上環(huán)境中實現(xiàn)有效互動、提高學習效果，是教師在運用PICRAT模型時需要關注的問題。教師可以嘗試利用在線協(xié)作工具、討論區(qū)等手段，激發(fā)學生的參與熱情，促進他們之間的交流與互動。

第三，關注個性化需求，實施差異化教學。教師在教學過程中，應注重反思與調(diào)整。教師需要時刻關注學生的學習進度，對照PICRAT模型的兩個維度，審視自己的教學設計是否合理、教學方法是否有效。在此基礎上，教師要勇于調(diào)整教學策略，使之更符合學生的學習需求。教師在運用PICRAT模型時，還要關注學生的個性化需求。教師應根據(jù)學生的特點，提供差異化教學資源和支持，以滿足他們在學習過程中的個性化需求。此外，教師還可以借助PICRAT模型，分析學生的學習數(shù)據(jù)，為學生提供精準化的教學指導和干預。

總之，PICRAT模型在高中生物學數(shù)字化教學中具有重要的實踐價值。它不僅能夠幫助教師更好地整合技術與教學，而且能夠促進學生的主動學習和深度理解。在未來的教學實踐中，我們期待更多的教師能夠利用PICRAT模型，探索出更多適合學生學習的教學方法和策略，共同推動高中生物學教學的發(fā)展。

注：本文系湖南省教育科學“十四五”規(guī)劃課題“數(shù)據(jù)驅(qū)動的高中生物精準教學課例設計研究”（編號：XJK23CJC028）的研究成果。

參考文獻

[1]焦建利.PICRAT：一種技術整合模型[EB/OL].（2023-01-24）[2024-11-15].https：//mp.weixin.qq.com/s/Vp_QXQdbXdWJX6P7q_c-SA.

[2]伍芳麗，喻建軍，婁珀瑜.信息技術與“教—學—評”一體化深度融合的教學實踐：以“有機合成”為例[J].化學教育（中英文），2022（7）：38-46.

（作者系湖南省湘潭電機子弟中學教師，湘潭市學科融合創(chuàng)新名師工作室導師）

責任編輯：祝元志