莫雪斌

廣東省江門市棠下初級(jí)中學(xué)(529085)

教育信息化2.0時(shí)代，以5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了信息化教學(xué)的飛速發(fā)展，信息化教學(xué)成為了當(dāng)代教師重要的職業(yè)技能，成為了現(xiàn)代教育教學(xué)的重要教學(xué)模式。初中生物學(xué)新課標(biāo)要求學(xué)生既要掌握基本的理論知識(shí)，還要發(fā)展實(shí)驗(yàn)探究等生物實(shí)踐能力。在信息技術(shù)賦能學(xué)科教學(xué)進(jìn)入常態(tài)化、智能化階段的今天，信息技術(shù)賦能初中生物教學(xué)已成為新課改的現(xiàn)實(shí)需求和必然選擇。因此，在教學(xué)實(shí)踐中，生物教師應(yīng)該加強(qiáng)信息技術(shù)的運(yùn)用。

1 傳統(tǒng)生物教學(xué)與信息技術(shù)賦能生物教學(xué)比較

信息技術(shù)賦能生物學(xué)教學(xué)，從教學(xué)理念、教學(xué)模式和教學(xué)途徑等方面重構(gòu)中學(xué)生物學(xué)的教與學(xué)的新范式[1]。相對(duì)傳統(tǒng)生物教學(xué)而言，信息技術(shù)賦能初中生物教學(xué)具有諸多優(yōu)點(diǎn)(見表1)。從課堂教學(xué)模式來看，教師從“講授者”向“引導(dǎo)者”轉(zhuǎn)變，學(xué)生從“要我學(xué)”向“我要學(xué)”的自主式學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變，做到以學(xué)習(xí)的發(fā)生和學(xué)生的發(fā)展為中心，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的翻轉(zhuǎn)；從教學(xué)資源來看，豐富的教學(xué)資源在線共享，不僅提升了教學(xué)資源的利用率，還大大減少了教師備課的工作量，減輕備課壓力；從評(píng)價(jià)方式來看，基于數(shù)據(jù)的量化評(píng)價(jià)與口頭點(diǎn)評(píng)的質(zhì)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的多元評(píng)價(jià)呈現(xiàn)出評(píng)價(jià)的診斷、激勵(lì)和促進(jìn)作用；從課堂活動(dòng)來看，融入精彩紛呈的信息技術(shù)，課堂活動(dòng)豐富多樣、充滿趣味，學(xué)生能在參與人機(jī)互動(dòng)的活動(dòng)中感受信息技術(shù)的魅力；從檢測(cè)反饋方面來看，云平臺(tái)在線檢測(cè)顛覆了傳統(tǒng)紙筆測(cè)試的片面性與延時(shí)性，大大提高了教學(xué)的針對(duì)性與實(shí)效性[2]。

2 信息技術(shù)賦能初中生物教學(xué)的特征分析

信息技術(shù)與教育教學(xué)的不斷融合,推動(dòng)著教育信息化、智能化的發(fā)展。當(dāng)前,信息技術(shù)賦能初中生物教學(xué)主具有以下特征:

表1 傳統(tǒng)生物教學(xué)與信息技術(shù)賦能教學(xué)的比較

(1)直觀性。生物學(xué)作為一門自然科學(xué),研究的對(duì)象是具有高度復(fù)雜性、多樣性和統(tǒng)一性的生物界,內(nèi)容抽象,難以理解。信息技術(shù)賦能的初中生物教學(xué)通過圖形、3D模型、動(dòng)畫、視頻等表現(xiàn)形式,變抽象為直觀,使微觀世界可視化,大大降低學(xué)習(xí)的難度。

(2)實(shí)時(shí)性。教學(xué)過程中,手機(jī)同屏、展臺(tái)投影、智慧筆、問卷星、校園時(shí)光喵等的使用,使作品展示、評(píng)價(jià)診斷、檢測(cè)反饋等實(shí)時(shí)化和有效化。

(3)靈活性。學(xué)生關(guān)注微信公眾號(hào)“中學(xué)生物通”“初中生物”“初中生物學(xué)”“生物大師”等,根據(jù)自己的需要選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容,可以不受時(shí)間、地點(diǎn)、場(chǎng)所的限制,隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

(4)創(chuàng)新性。精彩紛呈的信息技術(shù)輔助教學(xué),改變了師生的認(rèn)知模式與行為范式。線上與線下混合的教學(xué)模式,優(yōu)化了傳統(tǒng)教學(xué)的知識(shí)呈現(xiàn)方式,緩解了學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷,促進(jìn)了深度學(xué)習(xí)。

(5)趣味性。希沃白板5.0的小游戲、在線資源包和小程序等的使用,智能化的人機(jī)互動(dòng)、師生互動(dòng)、生生互動(dòng),實(shí)時(shí)為初中生物課堂添彩。

3 信息技術(shù)賦能初中生物教學(xué)的實(shí)踐與創(chuàng)新

數(shù)字化、多媒體、互聯(lián)網(wǎng)以及人工智能技術(shù)工具,為學(xué)生提供了適應(yīng)信息時(shí)代所需要的新型學(xué)習(xí)模式和學(xué)習(xí)資源[3],促進(jìn)了教與學(xué)全方位的變革和創(chuàng)新。

3.1 電子白板互動(dòng)教學(xué),促進(jìn)師生教學(xué)方式轉(zhuǎn)變

交互式電子白板作為一種新的教育技術(shù),其教學(xué)平臺(tái)主要由交互式電子白板、投影機(jī)、白板感應(yīng)筆組成。交互式電子白板具備拖放、照相、隱藏、拉幕、涂色、匹配、及時(shí)反饋、課堂活動(dòng)等功能模塊。應(yīng)用交互式電子白板授課時(shí),可以用白板感應(yīng)筆或手指隨意書寫或標(biāo)注,可以用多媒體資源豐富學(xué)科素材,還可以將教學(xué)過程保存為教學(xué)錄像供學(xué)生課后復(fù)習(xí)和教師之間互動(dòng)交流。

[案例1]學(xué)習(xí)“人體內(nèi)廢物的排出”時(shí),教師使用交互式電子白板課堂活動(dòng)中的趣味選擇、趣味分類、超級(jí)分類、選詞填空、知識(shí)配對(duì)、分組競(jìng)賽、跑步 PK、轉(zhuǎn)盤抽題、砸金蛋、消消樂、抽紅包、拼圖等小游戲,寓教于樂,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,在生動(dòng)有趣的課堂小游戲中內(nèi)化知識(shí)。

[案例1解讀]電子白板強(qiáng)大的互動(dòng)教學(xué)功能,為學(xué)生營(yíng)造了輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍,使學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中獲得成就感。電子白板豐富的教學(xué)資源,為學(xué)生開展自主探究學(xué)習(xí)提供了有力支持,為教師打造高效初中生物課堂提供重要保障。

3.2 微課可視化呈現(xiàn),促進(jìn)學(xué)生思維能力提升

微課是以視頻為主要載體,將某個(gè)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)成適合支持移動(dòng)學(xué)習(xí)或自主學(xué)習(xí)的在線網(wǎng)絡(luò)視頻,并將其作為傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)的一種重要補(bǔ)充和資源拓展[4]。微課可以將生物學(xué)中某些抽象難懂的重要知識(shí)點(diǎn)可視化地呈現(xiàn),集圖、文、聲音、動(dòng)畫于一體,生動(dòng)直觀,大大降低學(xué)生學(xué)習(xí)和理解的難度,可供學(xué)生課前、課中、課后學(xué)習(xí)。教學(xué)中使用的微課,教師可以利用EV錄屏、愛剪輯、Camtasia、錄丸、剪映、格式工廠等軟件自己錄制,也可以從樂樂課堂、嗶哩嗶哩、好看視頻、抖音等App中獲取。

[案例2]學(xué)習(xí)“血液循環(huán)的途徑”時(shí),由于體循環(huán)和肺循環(huán)發(fā)生在體內(nèi),且兩條循環(huán)途徑易混難記。微課集文字、圖像、聲音、動(dòng)畫于一體(見圖1～2),生動(dòng)形象地呈現(xiàn)兩條循環(huán)途徑以及它們之間的區(qū)別與聯(lián)系,使學(xué)生對(duì)血液循環(huán)的途徑有了清晰的認(rèn)識(shí)。

圖1 微課:體循環(huán)(來自樂樂課堂)

圖2 微課:肺循環(huán)(來自樂樂課堂)

[案例2解讀]微課將血液循環(huán)途徑這一抽象的生理活動(dòng),以有序化、可視化的方式組織和呈現(xiàn),將體循環(huán)和肺循環(huán)二者的聯(lián)系與區(qū)別以簡(jiǎn)單化、明確化的方向梳理和展示,幫助學(xué)生科學(xué)地認(rèn)識(shí)體循環(huán)和肺循環(huán),發(fā)展學(xué)生的思維能力。

3.3 云平臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的共享,促進(jìn)教學(xué)模式的變革

云平臺(tái)即云計(jì)算平臺(tái),是基于硬件資源和軟件資源的服務(wù),提供計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)能力的平臺(tái),借助云平臺(tái)能提高數(shù)據(jù)處理速度,實(shí)現(xiàn)信息、資源共享。在教育教學(xué)中,云平臺(tái)主要用于教育管理數(shù)據(jù)和教學(xué)教研數(shù)據(jù)的收集,其中教學(xué)教研數(shù)據(jù)主要服務(wù)于教師和學(xué)生,可以提供個(gè)性化、智能化的學(xué)習(xí)路徑,大大提高學(xué)習(xí)效率,實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展?；谠破脚_(tái)初中生物教學(xué)實(shí)踐,教師借助釘釘、騰訊課堂、網(wǎng)易云課堂、幕課、百度傳課、新浪公開課等軟件及相關(guān)硬件可以實(shí)現(xiàn)在線備課、授課。在此過程中,教師可以共享備課資源和課件,可以隨時(shí)從學(xué)科網(wǎng)、百度、21世紀(jì)教育等網(wǎng)絡(luò)資源庫調(diào)取教學(xué)資源,可以利用音樂、動(dòng)畫、視頻等來活躍生物課堂,可以使用簽到、點(diǎn)名、彈幕等交互功能優(yōu)化教學(xué)方式,可以利用好分?jǐn)?shù)、七天網(wǎng)、問卷星等系統(tǒng)在線發(fā)布作業(yè)和測(cè)試、在線閱卷、在線投票,還可以召開視頻會(huì)議。

[案例3]在初中生物中考復(fù)習(xí)過程中,教師針對(duì)學(xué)生平時(shí)測(cè)練較易出錯(cuò)的知識(shí)點(diǎn)編制“中考復(fù)習(xí)易錯(cuò)題”在線發(fā)布(見圖3),學(xué)生在線答題并提交。教師根據(jù)平臺(tái)反饋的分析數(shù)據(jù)(見圖4),實(shí)時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況,并能及時(shí)、有針對(duì)性地講解、訓(xùn)練和輔導(dǎo)。

圖3 在線測(cè)試二維碼(問卷星)

[案例3解讀]基于云平臺(tái),教師可以實(shí)時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,調(diào)整教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)進(jìn)度,及時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià),發(fā)揮“教、學(xué)、評(píng)”一體化的發(fā)展和激勵(lì)功能。此外,教師還可以充分利用智能化、實(shí)時(shí)化、可視化、個(gè)性化、創(chuàng)新化的教學(xué)環(huán)境優(yōu)勢(shì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)授課,打破傳統(tǒng)教育所受的時(shí)空限制,實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí),使教學(xué)更加靈活和便捷。

3.4 即時(shí)反饋平臺(tái)的實(shí)時(shí)診斷,促進(jìn)評(píng)價(jià)方式創(chuàng)新

課堂即時(shí)反饋屬于課堂評(píng)價(jià)的范疇,是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反饋學(xué)生學(xué)習(xí)情況的直接手段,對(duì)課堂教學(xué)起調(diào)節(jié)、導(dǎo)向的作用。在傳統(tǒng)的初中生物課堂教學(xué)中,為了了解學(xué)生的做題情況,教師通常請(qǐng)幾位學(xué)生來回答,或者投影幾位學(xué)生的作業(yè),這樣的反饋方式不能及時(shí)、全面地了解學(xué)生的掌握情況,教學(xué)的針對(duì)性不強(qiáng),效率不高。信息技術(shù)賦能的課堂教學(xué),教師利用課堂即時(shí)反饋平臺(tái),實(shí)時(shí)收集和統(tǒng)計(jì)學(xué)生的答題情況,給予學(xué)生即時(shí)反饋,并能根據(jù)學(xué)生答題情況選擇錯(cuò)誤較多的題目來講解,根據(jù)學(xué)生學(xué)情調(diào)整教學(xué)策略,提高教學(xué)有效性。課堂即時(shí)反饋平臺(tái)有多種,常用的有快搶、智慧筆、Kahoot、 Plickers等,大部分的課堂即時(shí)反饋平臺(tái)都需要學(xué)生手上有電子設(shè)備,Plickers最為值得推薦,它不需要學(xué)生手上有電子設(shè)備,只要教師擁有一部智能手機(jī)和打印的Plickers專屬的有編碼的個(gè)人卡片,教師用手機(jī)掃碼就能夠立刻收集學(xué)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)課堂的即時(shí)反饋。

[案例4]學(xué)習(xí)“輸送血液的泵——心臟”時(shí),教師課堂上提問或者隨堂測(cè)驗(yàn),要求學(xué)生用Plickers個(gè)人專屬卡片(見圖5)進(jìn)行作答,學(xué)生回答問題只需要拿起手中的卡片,如果選“A”就把卡片上的字母“A”朝上,選“B”則把卡片上的字母“B”朝上,教師用智能手機(jī)一掃就能立即得到學(xué)生回答情況的統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見圖6),不僅包括學(xué)生回答的正確率,還能針對(duì)題目的選項(xiàng)進(jìn)行分析。

[案例4解讀]課堂及時(shí)反饋平臺(tái)可以幫助教師及時(shí)收集課堂上的回答數(shù)據(jù),教師根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以立即掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,及時(shí)調(diào)整教學(xué)的流程和策略,使教學(xué)具有針對(duì)性,大大提高教學(xué)效果。在眾多的課堂即時(shí)反饋平臺(tái)中,Plickers不僅使用門檻低,還能有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生回答問題的積極性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.5 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)沉浸式體驗(yàn),促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是指采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR技術(shù))實(shí)現(xiàn)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)由實(shí)驗(yàn)所依賴的模擬程序、實(shí)驗(yàn)單元、工具和參考資料等組成了一個(gè)創(chuàng)造和引導(dǎo)模擬實(shí)驗(yàn)的交互環(huán)境,可以帶給實(shí)驗(yàn)者身臨其境的感覺和強(qiáng)烈的實(shí)操代入感,使實(shí)驗(yàn)者像在真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境那樣完成各項(xiàng)預(yù)定的實(shí)驗(yàn)操作,獲得沉浸式的直觀體驗(yàn),對(duì)中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生了變革性影響。在初中生物教學(xué)實(shí)踐過程中,常用的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)(或軟件)有:智慧宮虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、NOBOOK虛擬實(shí)驗(yàn)、矩道初中生VR 3D虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室(演示版)、3DBbody等。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)支持反復(fù)練習(xí),不受時(shí)空、空間、安全、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料等的限制,學(xué)生可以自主選擇不同實(shí)驗(yàn)、在虛擬的環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀摩、模擬實(shí)驗(yàn)、拓展訓(xùn)練、實(shí)訓(xùn)考核等操作,有效地補(bǔ)充真實(shí)實(shí)驗(yàn)的不足,提高了初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的廣度和效率。

[案例5]在做“綠葉在光下制造有機(jī)物實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)失敗的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)失敗的原因主要有:暗處理時(shí)間不夠,葉片原有的淀粉未被消耗盡;對(duì)葉片進(jìn)行遮光處理的黑紙片太小,葉片未遮光部分的淀粉轉(zhuǎn)運(yùn)到遮光部分;葉片遮光處理后光照強(qiáng)度和時(shí)間不足;酒精脫去葉綠素不充分; 實(shí)驗(yàn)材料選擇錯(cuò)誤,用綠蘿、吊蘭等難以脫色的植物替代天竺葵等。用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以使每個(gè)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)過程,基于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)論,在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)識(shí)和理解綠色植物光合作用制造有機(jī)物的科學(xué)現(xiàn)象(見圖7)。

[案例5解讀] 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作、過程、現(xiàn)象逼真，完全模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)仿真、正確，還能夠根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，多方位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、探索、分析、研究得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，增加了學(xué)生的參與感和代入感，打破了實(shí)驗(yàn)條件、時(shí)間、素材等因素限制，課堂無法完成的學(xué)生實(shí)驗(yàn)借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)得以體驗(yàn)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)使每位學(xué)生都有機(jī)會(huì)親自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、選擇實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、完成記錄，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的過程，收獲實(shí)驗(yàn)成功的喜悅，在與同學(xué)交流、探討、解決問題的過程中發(fā)展自主、合作、探究能力。

4 信息技術(shù)賦能初中生物教學(xué)的效果分析

4.1 信息技術(shù)賦能課堂教學(xué),促進(jìn)師生教與學(xué)方式的轉(zhuǎn)變

一方面,教師從“知識(shí)的傳授者”變成了“引導(dǎo)者”;另一方面,學(xué)生從“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”,從被動(dòng)的學(xué)習(xí)者變?yōu)榱酥鲃?dòng)的學(xué)習(xí)者。

4.2 信息技術(shù)賦能實(shí)驗(yàn)教學(xué),促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提升

生物科學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為主的自然科學(xué),實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的重要途徑。VR(虛擬現(xiàn)實(shí))和AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))技術(shù)開辟了學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的新路徑,使更多的學(xué)生獲得參與實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會(huì),促進(jìn)了學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展和提升。

4.3 信息技術(shù)賦能科學(xué)探究,促進(jìn)了學(xué)生實(shí)踐能力的發(fā)展

在初中生物探究性學(xué)習(xí)過程中,運(yùn)用信息技術(shù)能夠降低教學(xué)難度,使抽象內(nèi)容具體化,靜止關(guān)系動(dòng)態(tài)化,直觀呈現(xiàn)生物的演變和知識(shí)的遷移過程,能夠有效地幫助學(xué)生克服初中生物課程的認(rèn)知障礙[5],使學(xué)生在獲取知識(shí)的過程中培養(yǎng)科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神,在運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題的過程中發(fā)展科學(xué)探究和實(shí)踐能力。

4.4 信息技術(shù)賦能教學(xué)評(píng)價(jià),促進(jìn)了“教—學(xué)—評(píng)”一體化發(fā)展

運(yùn)用信息技術(shù),可以實(shí)時(shí)進(jìn)行師生間、學(xué)生間、小組間互動(dòng)評(píng)價(jià),定量診斷學(xué)生得分率及完成速度等指標(biāo)數(shù)據(jù),有利于調(diào)整教學(xué)流程和管理教學(xué)進(jìn)度,充分發(fā)揮“教、學(xué)、評(píng)”一體化的激勵(lì)和發(fā)展功能。