劉文勝 李亞丹

（廈門市海滄中學(xué)，福建 廈門 361028）

基于“電子書包+iPad”模式下的高中生物學(xué)教學(xué)

劉文勝 李亞丹

（廈門市海滄中學(xué)，福建 廈門 361028）

以生物膜的探索歷程科學(xué)史為線索、發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)為導(dǎo)向進(jìn)行“生物膜的流動鑲嵌模型”教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生基于“電子書包和iPad”教學(xué)模式下構(gòu)建生物膜的模型，讓學(xué)生通過觀察、分析實驗現(xiàn)象，體驗科學(xué)探索的過程，感受科學(xué)的魅力，學(xué)習(xí)生物膜流動鑲嵌模型的理論，培養(yǎng)學(xué)生理性思維和科學(xué)探究能力。

電子書包；生物學(xué)核心素養(yǎng)；生物膜流動鑲嵌模型

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，構(gòu)建基于數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的新型教學(xué)模式，提高課堂教學(xué)的有效性，促進(jìn)學(xué)生理性思維和科學(xué)探究能力的提升，是“互聯(lián)網(wǎng)+”進(jìn)入教育實踐的必然趨勢和備受關(guān)注的熱點。筆者嘗試運(yùn)用“電子書包＋iPad”開展高中生物課堂教學(xué)。

一、電子書包概述

電子書包是基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與移動設(shè)備的教與學(xué)輔助設(shè)備，能提供豐富的教學(xué)資源，包括教師的講解、實驗演示、經(jīng)典習(xí)題、課外拓展等，并支持圖片、音頻、視頻等多種類型的資源。電子書包除了具有電子課本和閱讀筆記的功能外，還能提供學(xué)生學(xué)習(xí)活動過程所需的虛擬學(xué)具、學(xué)習(xí)資源、支持師生互動和生生互動、翻轉(zhuǎn)課堂、課堂學(xué)習(xí)反饋等。電子書包應(yīng)用于課堂教學(xué)中可以關(guān)注學(xué)生的差異，幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)、小組合作、自評等，可以滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求，實現(xiàn)少教多學(xué)，讓教于學(xué)；可以應(yīng)用于課堂練習(xí)，開展小組合作練習(xí)，以提高練習(xí)效果，還可實現(xiàn)針對不同學(xué)生設(shè)置不同水平的分層練習(xí)，并通過統(tǒng)計功能即時獲得學(xué)習(xí)情況的反饋，以利于教師及時調(diào)整教學(xué)策略。

電子書包的教師端具備教師進(jìn)行備課活動和課堂教學(xué)，包括教案編寫、課件制作、導(dǎo)學(xué)案和習(xí)題編寫、資源上傳和下載、資源共享與交流、師生課堂互動、推屏展示、討論投票、評價、作業(yè)推送等功能。其學(xué)生端具備學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、虛擬實驗體驗、討論交流、預(yù)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂、隨堂測評、學(xué)情分析和成果展示等功能，實現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的多樣化。

電子書包的三要素是iPad、耳機(jī)和導(dǎo)學(xué)案。在高中生物教學(xué)過程中，將電子書包、個人學(xué)習(xí)空間和iPad三者進(jìn)行有效結(jié)合，實現(xiàn)學(xué)生在任何時間、地點，以任何形式的學(xué)習(xí)，從而提高教學(xué)的有效性。

二、基于“電子書包+iPad”模式下的高中生物學(xué)教學(xué)實踐

人教版《生物·必修1·分子與細(xì)胞》第四章第二節(jié)“生物膜的流動鑲嵌模型”的教學(xué)內(nèi)容有“對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”及“生物流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容”。教學(xué)中，筆者以生物膜的探索歷程科學(xué)史為線索，發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生基于“電子書包和iPad”教學(xué)模式下構(gòu)建生物膜的模型，讓學(xué)生通過觀察、分析實驗現(xiàn)象，體驗科學(xué)探索的過程，感受科學(xué)的魅力，學(xué)習(xí)生物膜流動鑲嵌模型的理論。

1.探索細(xì)胞膜成分

教師在iPad上依次展示“1895年，歐文頓用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)脂溶性分子更易通過細(xì)胞膜的現(xiàn)象”，及“20世紀(jì)初，科學(xué)家將細(xì)胞膜從哺乳動物的紅細(xì)胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜不但會被溶解脂質(zhì)的溶劑溶解，也會被蛋白酶分解”等相關(guān)史料。并借助電子書包的拖動功能，引導(dǎo)學(xué)生在iPad上進(jìn)行模擬實驗，探索細(xì)胞膜成分。教師可以提示學(xué)生“相似相溶原理是指在溶液中，在結(jié)構(gòu)上相似的物質(zhì)，彼此互溶?！辈⑦M(jìn)一步設(shè)問“根據(jù)歐文頓的實驗現(xiàn)象，你能否對細(xì)胞膜的成分做出合理的假設(shè)嗎？是否還需要進(jìn)一步實驗來驗證？”“依據(jù)資料2，你能作出怎樣的推論？你是否支持歐文頓的發(fā)現(xiàn)？”引導(dǎo)學(xué)生通過討論、分析，得出“細(xì)胞膜的主要成分包括脂質(zhì)（主要是磷脂）和蛋白質(zhì)”。讓學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題的過程中體驗科學(xué)探究的樂趣，明白科學(xué)技術(shù)在科學(xué)探索中的關(guān)鍵作用。

2.探索細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)

教師運(yùn)用iPad展示資料“1917年美國科學(xué)家朗姆瓦指出，磷脂是一種兩親性的分子，‘頭’部是親水的，易溶于水，而‘尾’部是疏水的，不溶于水；他將磷脂的苯溶液鋪在水面上，當(dāng)苯揮發(fā)后，留下的磷脂分子在水面上形成單層磷脂分子?！辈⒉シ帕字肿印邦^部親水，尾部疏水”的動畫片段。接著引導(dǎo)學(xué)生在電子書包的學(xué)生端構(gòu)建單層磷脂分子在“空氣——水面”上的排列，讓學(xué)生明確磷脂分子的特點，教師隨機(jī)推屏展示學(xué)生的作品，并讓學(xué)生進(jìn)行互評。

教師在iPad上展示資料“1925年，荷蘭兩位科學(xué)家戈特和格倫德爾，用丙酮從紅細(xì)胞中抽提出脂質(zhì)，將其在空氣——水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的兩倍。”接著提出問題“這現(xiàn)象說明了什么？”再引導(dǎo)學(xué)生在電子書包學(xué)生端，通過組內(nèi)交流，自主拖動磷脂分子構(gòu)建一小段細(xì)胞膜上的磷脂雙分子層模型，并嘗試推斷出“細(xì)胞膜中的磷脂分子為兩層”。必要時教師點撥：細(xì)胞膜內(nèi)外都是以水為基礎(chǔ)的液體環(huán)境，而磷脂分子“頭部”親水，“尾部”疏水。通過推屏功能，隨機(jī)展示、評價學(xué)生構(gòu)建的模型，總結(jié)細(xì)胞膜上的磷脂分子以尾尾相對的方式排列為兩層，形成了細(xì)胞膜的基本支架。

教師在iPad上繼續(xù)展示資料“1959年，羅伯特森利用電鏡，獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示暗——亮——暗的三層結(jié)構(gòu)。根據(jù)電鏡成像原理，蛋白質(zhì)的電子密度高，在電鏡下顯暗色；磷脂分子的電子密度低，顯亮色。”讓學(xué)生在電子書包學(xué)生端根據(jù)電鏡下的細(xì)胞膜照片，推測蛋白質(zhì)在膜中的分布情況，自主構(gòu)建模型。教師通過推屏功能展示、評價學(xué)生構(gòu)建的模型。接著，教師講解羅伯特森的單位膜模型，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論：暗和亮的條帶分別代表什么物質(zhì)？蛋白質(zhì)一定均勻分布在脂質(zhì)的兩側(cè)嗎？再展示變形蟲的運(yùn)動視頻實例，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑單位膜模型的不合理性，幫助學(xué)生樹立生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。

教師在iPad上展示資料“1970年，科學(xué)家用發(fā)綠色熒光的染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，用發(fā)紅色熒光的染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，進(jìn)行細(xì)胞融合實驗，一雜交細(xì)胞一半發(fā)紅色熒光；另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光均勻分布?！辈⒆寣W(xué)生在iPad上體驗熒光標(biāo)記的人細(xì)胞和小鼠細(xì)胞的動態(tài)融合過程。引導(dǎo)學(xué)生分析得出“構(gòu)成細(xì)胞膜的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是可以運(yùn)動的，細(xì)胞膜具有流動性的特點”，并強(qiáng)調(diào)說明技術(shù)進(jìn)步在細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的研究中起著重要作用，及強(qiáng)化結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點，從而培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力和科學(xué)探究能力。

教師在iPad上展示資料“1972年桑格和尼克森，在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了新的生物膜模型——流動鑲嵌模型，并已為多數(shù)人所接受。”接著，教師展示流動鑲嵌模型的結(jié)構(gòu)示意圖，引導(dǎo)學(xué)生在iPad上學(xué)習(xí)流動鑲嵌模型結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容。

3.小結(jié)與拓展

教師對運(yùn)用“電子書包＋iPad”教學(xué)模式探索生物膜模型的構(gòu)建進(jìn)行簡要點評，并請學(xué)生結(jié)合細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型圖示闡述流動鑲嵌模型的要點，讓學(xué)生再次明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，并進(jìn)行自我評價，樹立科學(xué)探究永無止境的理性思維和科學(xué)精神，教師進(jìn)行適時的、必要的補(bǔ)充。最后，教師在iPad上提問：通過體驗生物膜模型的探究過程，你認(rèn)為生物膜的流動鑲嵌模型結(jié)構(gòu)是否已經(jīng)完美無缺了？

4.課堂小測

教師利用電子書包平臺的評價系統(tǒng)，進(jìn)行在線測試，學(xué)生在iPad上完成測試并提交答案后，系統(tǒng)會自動分析統(tǒng)計全班學(xué)生的答題情況，幫助教師實時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并及時給予反饋評價，以促進(jìn)學(xué)生對本節(jié)課學(xué)習(xí)的反思，還有利于學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率和形成正確的認(rèn)識。

三、教學(xué)反思

利用相關(guān)生物科學(xué)史資料，以“電子書包+iPad”支持學(xué)生開展模型構(gòu)建活動，充分運(yùn)用電子書包的功能，引導(dǎo)學(xué)生在iPad上進(jìn)行“拖拽、移動”完成模型的構(gòu)建，通過推屏功能分享展示彼此的探究成果，并借助評價系統(tǒng)反思、評價學(xué)習(xí)。相較于傳統(tǒng)教具的小組活動或者演示操作，學(xué)生有了更多的獨立思考空間，易于激發(fā)每個學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性及探究熱情，從而提高教學(xué)的有效性。不足之處在于有關(guān)科學(xué)史資料碎片化，不利于學(xué)生從整體上把握科學(xué)家對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。

［1］鐘紹春.教育云、智慧校園和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間的界定與關(guān)系研究［J］.中國教育信息化，2014（6）.

［2］祝智庭.電子書包系統(tǒng)及其功能建模［J］.電化教育研究，2011（4）.

［3］王斌，朱守業(yè)，劉苗苗.電子書包發(fā)展中相關(guān)問題的探討［J］.電化教育研究，2011（9）.

（責(zé)任編輯：陳 欣）

2016年度福建省教育科研“十三五”規(guī)劃教育教學(xué)改革專項課題“基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)的學(xué)生活動設(shè)計與實踐研究”（項目編號：FJJG16-24）。