蔣沅芮　鄧江萍

生物學(xué)實(shí)驗(yàn)因研究對象的特殊性，在教學(xué)中，存在生物材料難以獲得、實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長、微觀實(shí)驗(yàn)不易觀察等問題。中學(xué)階段的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展方式常常以傳統(tǒng)的教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生模仿驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為主，過程和方法模式化。學(xué)生往往被動參與實(shí)驗(yàn)，這導(dǎo)致其對生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的理解較為片面，在實(shí)驗(yàn)過程中自主設(shè)計(jì)與創(chuàng)新意識不強(qiáng)?！读x務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2022年版）中提出了“推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)深度融合”的教學(xué)建議，鼓勵教師在教學(xué)過程中積極運(yùn)用信息技術(shù)，開發(fā)和利用數(shù)字化教學(xué)資源，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用信息技術(shù)，可以突破傳統(tǒng)教學(xué)方式對實(shí)驗(yàn)材料、時(shí)間、設(shè)備等條件的限制，減輕師生負(fù)擔(dān)，輕松高效地完成實(shí)驗(yàn)。將信息技術(shù)融入生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，利用靈活多樣的信息化手段轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，運(yùn)用高效便捷的信息化工具優(yōu)化改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生搭建自主探究空間，推動實(shí)驗(yàn)課堂轉(zhuǎn)型，從而使學(xué)生主動參與到多元化的探究學(xué)習(xí)中，在實(shí)踐中構(gòu)建生物學(xué)知識，遷移應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方法技能，發(fā)展科學(xué)探究思維，形成實(shí)踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)生物學(xué)核心素養(yǎng)。筆者以人教版初中生物學(xué)教材七年級上冊“探究種子萌發(fā)的條件”為例，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，談?wù)勅绾卫矛F(xiàn)代信息技術(shù)優(yōu)化生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

一、實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與意圖

以人教版初中生物學(xué)七年級上冊“探究種子萌發(fā)的條件”為例，筆者結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，將整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)如表1所示。

實(shí)驗(yàn)中，筆者多次利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段輔助教學(xué)，包括在線指導(dǎo)及分享、多媒體演示及分享、思維導(dǎo)圖、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、交互評價(jià)與及時(shí)交流、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、拍照等。這些現(xiàn)代化信息技術(shù)手段，能夠突破課堂時(shí)空限制，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生直觀感受，幫助學(xué)生構(gòu)建概念網(wǎng)絡(luò)，指導(dǎo)學(xué)生自主探究。

（一）結(jié)合照片、視頻記錄，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

隨著智能手機(jī)的普及，在做生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中拍攝照片和錄制視頻不僅十分方便，還能使實(shí)驗(yàn)記錄更清晰準(zhǔn)確，便于解釋和溯源。在本實(shí)驗(yàn)中，筆者安排學(xué)生用手機(jī)記錄課前播種的過程，并制作成影集在課堂上分享（如圖1）。這種多樣而真實(shí)的展示方式能激發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，促使學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)探究活動中。同時(shí)，將實(shí)驗(yàn)過程中記錄的圖片或視頻，整理成直觀生動的種子萌發(fā)過程圖，將事實(shí)內(nèi)化為概念，可巧妙化解知識難點(diǎn)。

（二）利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，增強(qiáng)直觀感受

初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)多為定性實(shí)驗(yàn)，但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師也應(yīng)重視定量實(shí)驗(yàn)，通過量的變化讓學(xué)生了解事物的本質(zhì)。借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，使用傳感器及數(shù)據(jù)采集器，教師和學(xué)生能實(shí)時(shí)監(jiān)測實(shí)驗(yàn)過程中各類物質(zhì)含量的變化，再根據(jù)需求生成直觀的數(shù)據(jù)圖，輕松地將定性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)槎繉?shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加直觀清晰。

在以往傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生對于“使用大量水淹沒種子達(dá)到隔絕空氣的目的”存在疑問。在本實(shí)驗(yàn)中，筆者引導(dǎo)學(xué)生利用自制密封罐連接數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的氧氣傳感器和數(shù)據(jù)采集器，監(jiān)測種子萌發(fā)過程中氧氣含量的變化，再用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)生成氧氣含量變化曲線圖，直觀展示氧氣變化（如圖2）。這樣做既能消除學(xué)生對該問題的爭議，又可以同時(shí)連接二氧化碳傳感器，檢測二氧化碳含量的變化并生成曲線圖，幫助學(xué)生突破后續(xù)教學(xué)中“種子萌發(fā)時(shí)進(jìn)行呼吸作用需要消耗氧氣、釋放二氧化碳”這一教學(xué)難點(diǎn)。

（三）制作實(shí)驗(yàn)的思維導(dǎo)圖，構(gòu)建概念網(wǎng)絡(luò)

思維導(dǎo)圖能梳理知識點(diǎn)間的邏輯關(guān)系，構(gòu)成概念網(wǎng)絡(luò)，訓(xùn)練科學(xué)思維。運(yùn)用軟件繪制思維導(dǎo)圖，簡便、美觀、高效。將思維導(dǎo)圖的構(gòu)建過程，貫穿于整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以幫助師生梳理實(shí)驗(yàn)脈絡(luò)，厘清變量間的邏輯關(guān)系，進(jìn)而將實(shí)驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)楦拍睢?/p>

本實(shí)驗(yàn)中存在多個(gè)變量，教師運(yùn)用軟件制作種子萌發(fā)條件的思維導(dǎo)圖（如圖3），能指導(dǎo)學(xué)生快速而清晰地完成各變量的設(shè)置。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，完善整理思維導(dǎo)圖，教師就能幫助學(xué)生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)概念的形成。

（四）錄制微課，指導(dǎo)自主探究

微課是當(dāng)下信息化教學(xué)中應(yīng)用較為廣泛的一種方式，能滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。教師在課前將實(shí)驗(yàn)過程制作成微課，在學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)前運(yùn)用微課對實(shí)驗(yàn)方法、步驟、注意事項(xiàng)等進(jìn)行分段指導(dǎo)，幫助學(xué)生提高自主實(shí)驗(yàn)成功率。另外，教師還可以指導(dǎo)學(xué)生將自主實(shí)驗(yàn)過程錄制成微課，便于師生分享展示和總結(jié)評價(jià)。

在本實(shí)驗(yàn)中，筆者通過展示自己錄制的微課，幫助學(xué)生課后自主探究種子萌發(fā)的自身?xiàng)l件，再指導(dǎo)學(xué)生錄制自主實(shí)驗(yàn)微課（如圖4），作為分享交流、總結(jié)評價(jià)的依據(jù)。學(xué)生在微課錄制的過程中，能梳理實(shí)驗(yàn)思路，完善改進(jìn)實(shí)驗(yàn)不足，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和科學(xué)思維習(xí)慣，增強(qiáng)動手能力，進(jìn)而內(nèi)化知識。

（五）運(yùn)用智慧課堂，突破時(shí)空限制

在課堂上運(yùn)用智慧課堂平板，能實(shí)現(xiàn)師生、生生間的多元交互，即時(shí)分享展示文字、圖片、視頻等多種學(xué)習(xí)素材既豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，又提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。在課后，學(xué)生也可運(yùn)用智慧課堂平板，實(shí)現(xiàn)碎片化自主學(xué)習(xí)，還能突破傳統(tǒng)課堂對時(shí)間和空間的限制，促使課堂轉(zhuǎn)型。

在本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前、中、后期，智慧課堂平板都發(fā)揮作用，能在線指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主拓展探究，實(shí)現(xiàn)師生、生生即時(shí)分享交流，便于拓展實(shí)驗(yàn)寬度，提高實(shí)驗(yàn)探究效率。種子萌發(fā)所需時(shí)間較長，無法在課堂上完整地呈現(xiàn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，教師運(yùn)用智慧課堂平板溝通實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，能將實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間從課堂擴(kuò)展至課前、課中、課后，將學(xué)習(xí)空間從學(xué)校擴(kuò)展至家校，不僅能突破教學(xué)時(shí)間和空間限制，還能培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際生活情景中運(yùn)用知識進(jìn)行實(shí)踐的能力。

二、在信息化背景下開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢

1.拓展實(shí)驗(yàn)寬度，突破探究難點(diǎn)

將信息化手段融入生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能有效拓展實(shí)驗(yàn)探究的寬度。首先，運(yùn)用信息化測量工具獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀、結(jié)果更準(zhǔn)確，突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難點(diǎn)；其次，將信息化交流工具與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合，能突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)空限制，能充分利用碎片化時(shí)間完成耗時(shí)較長的實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生還能在教師的遠(yuǎn)程指導(dǎo)下完成課后自主探究與實(shí)踐；最后，利用信息化手段進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，使替代難以獲得的實(shí)驗(yàn)材料、縮短漫長的探究周期、生成電子虛擬模型、放大微觀結(jié)構(gòu)等成為現(xiàn)實(shí)。

2.助力自主探究，實(shí)現(xiàn)課堂轉(zhuǎn)型

利用信息化手段輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能為學(xué)生自主探究提供助力，實(shí)現(xiàn)課堂向?qū)W科育人轉(zhuǎn)型。各種信息化工具能給學(xué)生提供充足的自主探究工具包，促使學(xué)生在完成收集整理探究資料、設(shè)計(jì)探究方案、溝通交流分享等探究過程中有更多樣化的空間，讓學(xué)生成為整個(gè)探究活動的主體，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課堂從教師的“教”轉(zhuǎn)向?qū)W生的“學(xué)”。學(xué)生在自主探究的氛圍中，有更多機(jī)會培養(yǎng)科學(xué)探究思維和能力，關(guān)注知識與實(shí)際生活的聯(lián)系，進(jìn)而達(dá)到新課標(biāo)要求的生物學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)。

3.建立數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究資源庫

在運(yùn)用信息化手段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的過程中，會產(chǎn)生大量的文字、圖片、視頻等數(shù)字化實(shí)驗(yàn)材料。教師將這些材料歸納整理并分類存檔，可建立實(shí)驗(yàn)探究的數(shù)字資源庫，為今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供豐富的素材。自建資源庫中的素材相較網(wǎng)絡(luò)上搜到的素材更貼近實(shí)際教學(xué)情況，其真實(shí)而親切的質(zhì)感更能吸引學(xué)生主動參與到探究活動中。

【本文為云南省教育科學(xué)規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室批準(zhǔn)的云南省教育科學(xué)規(guī)劃單位資助課題“信息化背景下初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化研究”（課題批準(zhǔn)號：BE21027）的研究成果之一】

責(zé)任編輯 邱艷