摘要：近年來，新興技術(shù)的發(fā)展十分迅速，在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛和深入。筆者通過探索信息技術(shù)中的幾種新型技術(shù)在中學(xué)生物學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用實例，以期待更好地促進中學(xué)生物學(xué)課堂教學(xué)方式的改革和創(chuàng)新，為中學(xué)生物學(xué)課堂教學(xué)提供一些可行性參考。

關(guān)鍵詞：生物學(xué)教學(xué)" 多元信息技術(shù)" 沉浸式課堂

一、引言

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)已經(jīng)滲透到社會的各個領(lǐng)域，并得到了廣泛的應(yīng)用，為響應(yīng)國家政策，教育部印發(fā)了《教育信息化“十三五”規(guī)劃》，明確指出要加強信息技術(shù)、人工智能技術(shù)等在教育教學(xué)中的應(yīng)用研究與實踐，加強智能教學(xué)助手建設(shè)和在線課程資源建設(shè)，這對一線教師的教育教學(xué)方式產(chǎn)生了重大影響。在教學(xué)中，筆者嘗試通過多元信息技術(shù)設(shè)計不同類型的學(xué)習(xí)活動提高生物課堂的效率，幫助學(xué)生更好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在不同的學(xué)習(xí)活動中進行探究和思考。

多元信息技術(shù)是指利用多種信息技術(shù)手段和方法，以滿足不同需求和提高效率的一種綜合性技術(shù)應(yīng)用。它包括計算機技術(shù)，VR、AR技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)，多媒體技術(shù)，人工智能技術(shù)等多種技術(shù)手段。例如，VR的英文全稱為“Virtual Reality”，中文翻譯過來即為“虛擬現(xiàn)實”，VR技術(shù)通過計算機模擬給人帶來身臨其境的感受，在模擬出的虛擬環(huán)境中學(xué)生的視覺、觸覺、聽覺等感官全部都能高度還原，讓他們忘記自己處在虛擬環(huán)境中，這種沉浸式的“真實”感受也是VR技術(shù)的最主要特征之一。AR技術(shù)是增強現(xiàn)實技術(shù)，它能夠?qū)⑻摂M世界與現(xiàn)實世界相結(jié)合，創(chuàng)造出一種全新的用戶體驗。通過AR技術(shù)，用戶可以在現(xiàn)實世界中看到虛擬物體，這些物體可以通過手機、平板電腦等設(shè)備進行查看和交互。人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）是一門研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的新技術(shù)科學(xué)。人工智能旨在理解智能的本質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機器。它涉及多個學(xué)科，包括計算機科學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)等。人工智能的研究領(lǐng)域包括機器學(xué)習(xí)、計算機視覺、自然語言處理等，目標(biāo)是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的復(fù)雜工作。

沉浸式課堂是一種創(chuàng)新的教學(xué)方式，以創(chuàng)造真實情境和身臨其境的學(xué)習(xí)體驗為特點，強調(diào)學(xué)生的主動參與和真實體驗。在這種課堂環(huán)境中，學(xué)生通過情境導(dǎo)向、互動參與、視覺、聽覺、觸覺等多感官刺激等方式，充分感知學(xué)習(xí)對象，從而獲得知識技能，在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和實踐能力的同時，這種教學(xué)方式也有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、邏輯思維和解決問題的能力。

二、傳統(tǒng)中學(xué)生物學(xué)課堂教學(xué)模式存在的問題

中學(xué)生的直覺和觀察水平都在不斷提高，在他們創(chuàng)造性成分的增加和理想的形成發(fā)展上，他們更注重于現(xiàn)實體驗，生物學(xué)作為一門“與生活聯(lián)系密切”的基礎(chǔ)學(xué)科，集觀察和實驗于一身，雖然生活中手機、平板、電腦對他們來說很平常，但是由于現(xiàn)有的實驗條件和教學(xué)環(huán)境的限制，對于高中教材中許多知識如科學(xué)發(fā)現(xiàn)史、部分觀察實驗等只能采用圖片、視頻或動畫與講授結(jié)合的方式進行，很難有切身感受，在引發(fā)學(xué)生的探索興趣和幫助學(xué)生理解方面仍有不足。筆者將傳統(tǒng)的中學(xué)生物學(xué)課堂教學(xué)模式中可能影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和對生物學(xué)某些知識深入理解有影響的問題總結(jié)如下。

（1）過度依賴教師講授：傳統(tǒng)的教學(xué)模式通常以教師為中心，課堂以教師講授知識、板書和解釋實例等為主。這種方式可能會限制學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，學(xué)生可能只是被動地接受知識。

（2）缺少實踐和實驗：生物學(xué)是一門實驗性很強的學(xué)科，需要通過實驗來驗證理論和觀察現(xiàn)象。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)模式可能過于注重理論知識的傳授，而忽視了實驗和實踐的重要性。這可能導(dǎo)致學(xué)生無法深入理解生物學(xué)原理，缺乏實際操作和觀察能力。

（3）忽視學(xué)生的個體差異：傳統(tǒng)的教學(xué)模式通常采用“一刀切”的方式，所有的學(xué)生都按照同樣的進度和要求學(xué)習(xí)。這可能會忽視學(xué)生的個體差異，如學(xué)習(xí)風(fēng)格、興趣和天賦等。導(dǎo)致一些學(xué)生無法充分發(fā)揮他們的潛力，對生物學(xué)的興趣也可能因此降低。

（4）評價方式單一：傳統(tǒng)的生物學(xué)課堂教學(xué)通常采用單一的評價方式，如考試或書面作業(yè)。這種評價方式可能過于注重記憶和應(yīng)試能力，而忽視了學(xué)生的創(chuàng)造性和批判性思維。

綜上所述，一方面，傳統(tǒng)教學(xué)活動中，因課時緊張、教學(xué)場所、各校硬件資源等條件的限制，很多教學(xué)活動都無法充分開展；另一方面，根據(jù)中學(xué)生的思維發(fā)展特點，這一階段的學(xué)生記憶力處于發(fā)展的最佳時期，注意的集中性和穩(wěn)定性也較強，傳統(tǒng)教學(xué)中多媒體和互聯(lián)網(wǎng)的加入只是從視覺和聽覺上帶來一些感官刺激，對中學(xué)生的思維和學(xué)習(xí)能力的提升非常有限，對教師的課堂教學(xué)效果的提升和信息技術(shù)手段融合教育教學(xué)的體現(xiàn)也不夠明顯。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和對生物學(xué)的興趣，需要采取一些改進措施，如多種信息技術(shù)介入課堂教學(xué)、加強實驗和實踐教學(xué)、關(guān)注學(xué)生的個體差異、采用多元化的評價方式等。

三、信息技術(shù)與生物學(xué)學(xué)科教學(xué)緊密結(jié)合的必要性

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，要把提高生物學(xué)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生在生物學(xué)教育領(lǐng)域的理論素養(yǎng)和實踐能力作為目標(biāo)，關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展和終身學(xué)習(xí)需求。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任等方面。同時還應(yīng)注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系，強調(diào)生物學(xué)知識在解決實際問題中的應(yīng)用。

信息技術(shù)通過在線教學(xué)、遠程教學(xué)、互動教學(xué)等多種靈活的方式提供豐富多樣的教學(xué)資源，如視頻、音頻、圖片、動畫等，使教學(xué)內(nèi)容更加生動、形象，學(xué)生更直觀地了解生物體的結(jié)構(gòu)和功能，更深入地探究生物學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。同時其還通過優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，采用數(shù)據(jù)分析、個性化推薦等方式，以及交互式的學(xué)習(xí)環(huán)境，及時地反饋學(xué)習(xí)效果，如利用信息技術(shù)進行實驗微課、在線答題、統(tǒng)計正確率、分組討論等操作幫助學(xué)生更好地了解自己的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整學(xué)習(xí)策略，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)。

在中學(xué)生物學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要獲取、處理、分析和利用大量的信息，包括文字、圖片、數(shù)據(jù)等，熟練掌握各項信息技術(shù)，提高學(xué)生信息獲取和信息處理的效率，培養(yǎng)他們的信息分析和利用能力，從而更好地應(yīng)對生物學(xué)學(xué)習(xí)中的信息挑戰(zhàn)。培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和信息能力，是生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的重要組成部分。

在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力方面，信息技術(shù)至關(guān)重要。運用信息技術(shù)手段，學(xué)生可以更深入地了解生物學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律，發(fā)現(xiàn)新的問題和解決方法，從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實踐能力。同時，信息技術(shù)還可以提供虛擬實驗和模擬實驗等學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在安全、可控的環(huán)境中進行實踐操作和探究，進一步提升他們的實踐能力。

總之，信息技術(shù)與教育教學(xué)的緊密結(jié)合不僅是教育現(xiàn)代化的必然趨勢，而且對于培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)具有促進作用。教師應(yīng)該積極探索和實踐，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，推動生物學(xué)乃至各個學(xué)科教育教學(xué)的發(fā)展和進步。

四、多元信息技術(shù)應(yīng)用在中學(xué)生物學(xué)沉浸式課堂教學(xué)中的形式

在新型信息技術(shù)的支持下，中學(xué)生物學(xué)課堂教學(xué)中通過創(chuàng)設(shè)仿真的學(xué)習(xí)情境，師生可以沉浸于幾近真實的場景中，打破原本的各方限制，實現(xiàn)師生的高效互動。甚至生生之間也可以自由組團，交流協(xié)作，引發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，直觀感受知識本體，與真實學(xué)習(xí)環(huán)境無縫連接，對培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、認知能力和科學(xué)思維能力起著重要作用。這也有利于創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，讓學(xué)生對課時中的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)任務(wù)有了更為直接的參與感和體驗感，達到學(xué)生主動學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)的目的?？偨Y(jié)來看主要有以下幾條渠道。

（1）VR實驗教學(xué)：在課堂上，通過使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行實驗，可以創(chuàng)造一個既常態(tài)化又新穎的教學(xué)互動環(huán)境。這種沉浸式的學(xué)習(xí)情境不僅增進了師生之間的互動，還有助于提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、學(xué)科探究能力及應(yīng)用實踐能力。對“光合作用和能量轉(zhuǎn)化”一節(jié)中部分內(nèi)容設(shè)計了教學(xué)片段。例如，光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程部分內(nèi)容，在初中階段，學(xué)生對光合作用的反應(yīng)物、生成物及意義等知識已經(jīng)有了初步的了解，但對光合作用原理的探索過程中的相關(guān)實驗記憶得不太深刻，并且這一部分的科學(xué)發(fā)現(xiàn)史內(nèi)容有一定的抽象性，重現(xiàn)實驗過程難度很大，學(xué)生不僅需要克服對微觀結(jié)構(gòu)認知的困難，還需要結(jié)合化學(xué)和物理學(xué)相關(guān)知識加以理解。運用傳統(tǒng)的多媒體PPT講授此部分內(nèi)容，課堂教學(xué)效果不夠突出，因此，教師可以通過設(shè)計虛擬的VR課件，在近乎真實的環(huán)境中體驗這一科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，將很多學(xué)生無法理解的場景和困難一一呈現(xiàn)，不僅能夠提升他們的觀察、分析、概括、推理、探究等科學(xué)思維和能力，也對科學(xué)探究過程中的不易，對科學(xué)發(fā)現(xiàn)需要持之以恒和嚴謹?shù)膽B(tài)度產(chǎn)生共鳴。

（2）虛擬仿真技術(shù)：《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中倡導(dǎo)要轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，并促進虛擬仿真技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的深度融合。例如，“VR生物之旅”這樣的虛擬仿真實驗室在探究影響光合作用強度的環(huán)境因素時發(fā)揮了重要作用，該實驗為探究性實驗，需要做出關(guān)于不同環(huán)境因素對光合作用強度的影響的探究，來幫助學(xué)生進一步理解光合作用的原理和過程。本實驗的開放度較高，教材也只提供了部分參考案例，大多數(shù)情況還是教師結(jié)合圖表等實驗數(shù)據(jù)進行引導(dǎo)、分析，學(xué)生的參與感較弱，學(xué)習(xí)興趣較弱。虛擬仿真實驗室中的小型虛擬植物工廠讓學(xué)生在情境中進行模擬操作，通過多感受具體的調(diào)節(jié)溫度、濕度、光照等環(huán)境因素，實現(xiàn)交互，不僅可以獲得科學(xué)常識和科學(xué)知識，也能在此過程中培養(yǎng)勞動技能，養(yǎng)成勞動習(xí)慣。這能夠全方位地賦能新的教學(xué)模式，彌補傳統(tǒng)教學(xué)的不足，提高教學(xué)效率。

（3）互動式平臺：將學(xué)生作為教學(xué)設(shè)計的出發(fā)點，注重學(xué)生主體地位，通過學(xué)生自己講述生物學(xué)故事和實際案例分析等方式，將生物學(xué)原理由復(fù)雜、抽象轉(zhuǎn)化為具體生動，幫助學(xué)生更好地理解和記憶。在此過程中，教師可以提供豐富多元的教學(xué)素材和有效的學(xué)習(xí)情境，搭建互動式學(xué)習(xí)平臺，如可以利用信息技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)設(shè)本學(xué)校的生物論壇或者留言板，利用在線論壇、BBS等社交媒體促進學(xué)生之間的交流和合作，共同探討生物學(xué)問題，使學(xué)生突破時間、空間限制，能夠隨時參與課堂教學(xué)，主動探索和思考，實現(xiàn)知識的自主建構(gòu)。在虛實結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境中，通過多渠道感知，加強師生、生生之間以及與環(huán)境之間的動態(tài)交互，在課堂教學(xué)活動中擁有具身體驗和情感交流，促進學(xué)生進行更深層次的沉浸式體驗。

結(jié)語

綜上所述，在探究多元新型信息技術(shù)支持下的中學(xué)生物學(xué)課堂教學(xué)方式轉(zhuǎn)變的過程中，通過多項技術(shù)輔助教學(xué)，一方面為中學(xué)生物學(xué)教師提供豐富的教學(xué)資源，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，從而實現(xiàn)教師教學(xué)方式和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的有效轉(zhuǎn)變。另一方面，在身臨其境的三維體驗中，不僅幫助學(xué)生建構(gòu)了知識體系，還提升了思維能力和想象力，從而實現(xiàn)對知識的理解和掌握。但此項技術(shù)在中學(xué)生物學(xué)課堂上想要廣泛應(yīng)用，還有很長的路要走，技術(shù)層面還需要突破不少的難關(guān)，希望本文能夠提供一些思考與啟發(fā)，為開創(chuàng)新型課堂教學(xué)模式提供一些策略和幫助。

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責(zé)任編輯：唐丹丹