高中生物實(shí)驗(yàn)智慧課堂的探索與實(shí)踐

摘 要：基于信息技術(shù)的智慧課堂推動(dòng)了教育教學(xué)方式的轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新。隨著各地區(qū)學(xué)校對(duì)教育信息化的投入不斷增加，硬件設(shè)施和軟件系統(tǒng)逐步得到完善，智慧課堂成為教育發(fā)展的重要方向。探討信息技術(shù)賦能智慧課堂落地的保障措施，并以實(shí)驗(yàn)課例展示高中生物實(shí)驗(yàn)課堂的智慧化教學(xué)結(jié)構(gòu)，旨在探索高中生物實(shí)驗(yàn)智慧課堂的有效教學(xué)模式，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效性和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：高中生物；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；智慧課堂

構(gòu)建信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)融合創(chuàng)新的智慧課堂，是當(dāng)前課堂教學(xué)改革的趨勢(shì)。2012年教育部發(fā)布的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》明確指出：“推進(jìn)信息技術(shù)與教學(xué)融合，建設(shè)智能化教學(xué)環(huán)境，提供優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源和軟件工具，利用信息技術(shù)開展啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)，鼓勵(lì)發(fā)展性評(píng)價(jià)，探索建立以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)新模式，倡導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)校際協(xié)作學(xué)習(xí)，提高信息化教學(xué)水平。”［1］

所謂“智慧課堂”，是以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為依據(jù)，以“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維方式和大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)打造的智能、高效的課堂［2］，是能夠?yàn)檫m應(yīng)性學(xué)習(xí)、以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)和所有其他與學(xué)習(xí)相關(guān)的活動(dòng)提供支持的新型信息化課堂模式。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物學(xué)教學(xué)的基本形式之一，是促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的重要支撐［3］59。

為適應(yīng)新課程改革，筆者在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備和智慧平臺(tái)，變革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，創(chuàng)設(shè)條件還原科學(xué)探究過(guò)程，鼓勵(lì)學(xué)生使用智能手機(jī)、平板等終端開展實(shí)驗(yàn)探究，探索信息技術(shù)賦能的高中生物實(shí)驗(yàn)智慧課堂。

一、高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

（一）傳統(tǒng)演示性實(shí)驗(yàn)盛行

盡管教育界普遍認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新和學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要性，但在實(shí)際操作層面，傳統(tǒng)的演示性實(shí)驗(yàn)仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。這種情況源于多種因素，如教學(xué)條件受限，教師教學(xué)理念較為傳統(tǒng)，或是為了確保教學(xué)進(jìn)度而簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。某些演示性實(shí)驗(yàn)涉及一些具有危險(xiǎn)性的操作或物質(zhì)，增加了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的安全隱患。為保障學(xué)生安全，教師需要花費(fèi)許多時(shí)間和精力來(lái)講解安全事項(xiàng)和防范措施，這進(jìn)一步減少了有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間。一些高中生物學(xué)教師甚至認(rèn)為組織生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力，他們相信通過(guò)板書的方式講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論，教學(xué)效率更高［4］。然而，這種單向的教學(xué)方式經(jīng)常會(huì)限制學(xué)生的參與度和互動(dòng)性，使學(xué)生難以深入理解和體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。

（二）教學(xué)資源分配不均

信息技術(shù)在一定程度上可提升生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。在資源配置上，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)校往往能夠投入更多的資金用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)，包括實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備購(gòu)置以及實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備等；而經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)校由于資金限制，教學(xué)資源相對(duì)匱乏。隨著科技不斷發(fā)展，新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和教學(xué)方法不斷涌現(xiàn)。然而，一些學(xué)校由于資金、觀念等方面的限制，無(wú)法及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平滯后，部分實(shí)驗(yàn)無(wú)法開展，或者實(shí)驗(yàn)效果受到嚴(yán)重影響。此外，即便學(xué)校配備了先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，若教師缺乏相關(guān)培訓(xùn)或操作技能不夠熟練，這些設(shè)備也難以充分發(fā)揮作用。

（三）信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合不足

相較于“教師講解—學(xué)生操作—教師總結(jié)”的傳統(tǒng)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合創(chuàng)新要求應(yīng)用更加靈活、互動(dòng)的教學(xué)方式。目前，信息技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，但不少應(yīng)用仍然停留在表面，沒(méi)有深入實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心環(huán)節(jié)。比如，一些教師只是簡(jiǎn)單地將實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果以多媒體形式呈現(xiàn)，沒(méi)有充分利用信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、提高實(shí)驗(yàn)效率或深化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)理解。此外，在實(shí)際教學(xué)中，信息技術(shù)與生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的成功案例相對(duì)較少，導(dǎo)致教師在嘗試融合時(shí)缺乏可借鑒的經(jīng)驗(yàn)和模式。部分教師因過(guò)于依賴信息技術(shù)手段而忽略了教學(xué)的本質(zhì)和核心，無(wú)法將信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。

二、信息技術(shù)賦能智慧課堂

（一）智慧軟件賦能智慧課堂

在教育領(lǐng)域中，智慧軟件平臺(tái)通常集成了豐富的教育教學(xué)資源庫(kù)，包括電子教材、教輔資料、多媒體教學(xué)資源、在線課程、互動(dòng)學(xué)習(xí)工具等。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿信息技術(shù)的興起，為智慧課堂提供了廣闊的舞臺(tái)。這些新興技術(shù)不僅推動(dòng)了教育領(lǐng)域的深刻變革，更成為構(gòu)建智慧教育生態(tài)的重要驅(qū)動(dòng)力，為實(shí)施智慧課堂提供了平臺(tái)和技術(shù)支撐。希沃白板、UMU、學(xué)習(xí)通、雨課堂、釘釘?shù)溶浖骶邇?yōu)勢(shì)，教師可以充分利用這些軟件的云服務(wù)、大數(shù)據(jù)等強(qiáng)大功能，開展微課錄制、資源推送、分組任務(wù)、簽到考勤、數(shù)據(jù)分析、拍照投稿、搶答評(píng)分、問(wèn)卷調(diào)查、同步投屏、實(shí)時(shí)測(cè)評(píng)、在線問(wèn)答等多樣化的新型教學(xué)活動(dòng)，創(chuàng)新教學(xué)模式，提高師生“教與學(xué)”的智慧［5］。

（二）智慧學(xué)習(xí)工具賦能智慧課堂

在智慧教育背景下，智慧學(xué)習(xí)工具成為推動(dòng)課堂教學(xué)創(chuàng)新的關(guān)鍵力量，它們不僅能為學(xué)習(xí)者繪制實(shí)時(shí)的學(xué)習(xí)軌跡記錄，如同導(dǎo)航儀般指引學(xué)習(xí)之路，還能為智慧課堂鋪設(shè)堅(jiān)實(shí)的基石，提供海量的學(xué)情數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、深度分析與精準(zhǔn)診斷的資源寶庫(kù)。在課堂內(nèi)外，筆者倡導(dǎo)學(xué)生將手機(jī)、平板電腦等工具作為連接知識(shí)與現(xiàn)實(shí)的橋梁—智慧學(xué)習(xí)終端。通過(guò)這些終端，學(xué)生能夠輕松觸及廣泛、豐富的學(xué)習(xí)資源，在在線學(xué)習(xí)空間中參與教育教學(xué)活動(dòng)，開展小組合作交流和個(gè)性化學(xué)習(xí)等，讓學(xué)習(xí)變得觸手可及，扎實(shí)提升智慧課堂教學(xué)的時(shí)效性和實(shí)效性，保障智慧學(xué)習(xí)落地生根。

三、高中生物實(shí)驗(yàn)智慧課堂教學(xué)模式的構(gòu)建

課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的變革是信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)深度融合的核心。在構(gòu)建高中生物實(shí)驗(yàn)智慧課堂時(shí)，教師應(yīng)將傳統(tǒng)的“以教師為中心”的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲗?dǎo)—主體相結(jié)合”的教學(xué)結(jié)構(gòu)，開發(fā)豐富的學(xué)科資源，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)、合作交流和實(shí)踐探索來(lái)獲取知識(shí)，培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)新能力。

筆者的高中生物實(shí)驗(yàn)智慧課堂結(jié)構(gòu)與教學(xué)流程采取“兩段三環(huán)六步”模式，充分落實(shí)“先學(xué)后教”和“以學(xué)定教”的教學(xué)理念，讓“線上線下都能學(xué)”的要求落地。在“兩段三環(huán)六步”模式中，“兩段”指課外和課內(nèi)兩段，“三環(huán)”包括課前、課中和課末三個(gè)環(huán)節(jié)，“六步”包括教師層面的線上備課、二度備課、課堂教學(xué)、課堂評(píng)測(cè)、梳理歸納和布置新任務(wù)六步，以及學(xué)生層面的課前預(yù)習(xí)、線上解疑、課堂學(xué)習(xí)、課堂檢測(cè)、鞏固提升和明確新任務(wù)六步?！皟啥巍钡恼n外段指利用智能終端在學(xué)習(xí)空間等平臺(tái)上進(jìn)行課外學(xué)習(xí)，學(xué)生完成自學(xué)、自測(cè)、存疑等學(xué)習(xí)任務(wù)，做好交流和分享的準(zhǔn)備；課內(nèi)段指課堂學(xué)習(xí)，師生利用智能終端協(xié)作完成分享、交流、評(píng)價(jià)、梳理、總結(jié)等環(huán)節(jié)。課前、課中、課末“三環(huán)”貫穿智慧課堂始終，回環(huán)相扣，共同組成一個(gè)完整的教學(xué)過(guò)程。下面展示高中生物實(shí)驗(yàn)課例“綠葉中色素的提取和分離”的教學(xué)過(guò)程（表1），闡述基于信息技術(shù)的高中生物實(shí)驗(yàn)智慧課堂教學(xué)模式。

課前階段，教師備課與學(xué)生預(yù)習(xí)是相輔相成的。只有當(dāng)教師與學(xué)生都準(zhǔn)備充分時(shí)，課中的師生協(xié)作才能促進(jìn)“教與學(xué)”的和諧統(tǒng)一。課末，教師要預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)任務(wù)，為學(xué)生構(gòu)建清晰的學(xué)習(xí)路線圖，讓學(xué)生明確復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)的目標(biāo)和方向，知道為什么學(xué)、學(xué)什么、怎么學(xué)。

“兩段三環(huán)六步”智慧課堂教學(xué)模式充分利用了智能手機(jī)這一普及率高的移動(dòng)設(shè)備，將課堂教學(xué)延伸至線上，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)的靈活性和個(gè)性化。這一模式因特色鮮明，迅速在筆者所在學(xué)校推廣并逐步常態(tài)化，師生的信息素養(yǎng)得到了顯著提升。目前，筆者所任教的班級(jí)已建立了學(xué)習(xí)空間，并帶動(dòng)其他班級(jí)參與其中。本校生物教研組每學(xué)期都有精品課例選入學(xué)校的資源庫(kù)。近五年來(lái)，教研組教師參與省市“雙融雙創(chuàng)”比賽，每位教師均有1至5個(gè)課例在融合創(chuàng)新應(yīng)用教學(xué)案例中獲獎(jiǎng)。此外，教研組對(duì)選修生物學(xué)的學(xué)生進(jìn)行了“信息技術(shù)應(yīng)用助力高中生物實(shí)驗(yàn)智慧課堂”問(wèn)卷調(diào)查。結(jié)果顯示，93%的學(xué)生支持用手機(jī)開展實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)。隨著教育信息化的不斷推進(jìn)，高中生物實(shí)驗(yàn)智慧教育正迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇，其獨(dú)特的教育價(jià)值和教學(xué)效果正在逐漸顯現(xiàn)，預(yù)計(jì)將為生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革帶來(lái)更多積極影響和深遠(yuǎn)變革。

四、總結(jié)

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》指出，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指教師組織學(xué)生在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室和校園內(nèi)外開展的教學(xué)活動(dòng)，既可以是動(dòng)手、觀察類的實(shí)踐活動(dòng)，也可以是以問(wèn)題解決為特點(diǎn)的探究活動(dòng)［3］59。以信息技術(shù)賦能高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，改變生物實(shí)驗(yàn)探究方式，可以有效激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的熱情，拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，促進(jìn)學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的多維思考，推動(dòng)他們生物學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

［參考文獻(xiàn)］

［1］教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》的通知［EB/OL］.（2012-03-13）［2024-10-24］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201203/t20120313_133322.html.

［2］董俊.讓智慧課堂在高中信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中落地生根［J］.中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2020（8）：28-29.

［3］中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020：13-59.

［4］吳可語(yǔ).高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)策略探究［J］.科學(xué)咨詢（教育科研），2021（5）：232-233.

［5］梁哲.信息技術(shù)助力高中歷史智慧課堂的實(shí)踐與探索［J］.教育信息技術(shù)，2021（合刊1）：130-132.