信息技术赋能初中生物教学的探索与实践

莫雪斌

广东省江门市棠下初级中学(529085)

教育信息化2.0时代，以5G、人工智能、大数据等为代表的现代信息技术在教育教学领域的广泛应用，促进了信息化教学的飞速发展，信息化教学成为了当代教师重要的职业技能，成为了现代教育教学的重要教学模式。初中生物学新课标要求学生既要掌握基本的理论知识，还要发展实验探究等生物实践能力。在信息技术赋能学科教学进入常态化、智能化阶段的今天，信息技术赋能初中生物教学已成为新课改的现实需求和必然选择。因此，在教学实践中，生物教师应该加强信息技术的运用。

1 传统生物教学与信息技术赋能生物教学比较

信息技术赋能生物学教学，从教学理念、教学模式和教学途径等方面重构中学生物学的教与学的新范式[1]。相对传统生物教学而言，信息技术赋能初中生物教学具有诸多优点(见表1)。从课堂教学模式来看，教师从“讲授者”向“引导者”转变，学生从“要我学”向“我要学”的自主式学习模式转变，做到以学习的发生和学生的发展为中心，实现教与学的翻转；从教学资源来看，丰富的教学资源在线共享，不仅提升了教学资源的利用率，还大大减少了教师备课的工作量，减轻备课压力；从评价方式来看，基于数据的量化评价与口头点评的质性评价相结合的多元评价呈现出评价的诊断、激励和促进作用；从课堂活动来看，融入精彩纷呈的信息技术，课堂活动丰富多样、充满趣味，学生能在参与人机互动的活动中感受信息技术的魅力；从检测反馈方面来看，云平台在线检测颠覆了传统纸笔测试的片面性与延时性，大大提高了教学的针对性与实效性[2]。

2 信息技术赋能初中生物教学的特征分析

信息技术与教育教学的不断融合,推动着教育信息化、智能化的发展。当前,信息技术赋能初中生物教学主具有以下特征:

表1 传统生物教学与信息技术赋能教学的比较

(1)直观性。生物学作为一门自然科学,研究的对象是具有高度复杂性、多样性和统一性的生物界,内容抽象,难以理解。信息技术赋能的初中生物教学通过图形、3D模型、动画、视频等表现形式,变抽象为直观,使微观世界可视化,大大降低学习的难度。

(2)实时性。教学过程中,手机同屏、展台投影、智慧笔、问卷星、校园时光喵等的使用,使作品展示、评价诊断、检测反馈等实时化和有效化。

(3)灵活性。学生关注微信公众号“中学生物通”“初中生物”“初中生物学”“生物大师”等,根据自己的需要选择学习内容,可以不受时间、地点、场所的限制,随时随地进行学习。

(4)创新性。精彩纷呈的信息技术辅助教学,改变了师生的认知模式与行为范式。线上与线下混合的教学模式,优化了传统教学的知识呈现方式,缓解了学生的认知负荷,促进了深度学习。

(5)趣味性。希沃白板5.0的小游戏、在线资源包和小程序等的使用,智能化的人机互动、师生互动、生生互动,实时为初中生物课堂添彩。

3 信息技术赋能初中生物教学的实践与创新

数字化、多媒体、互联网以及人工智能技术工具,为学生提供了适应信息时代所需要的新型学习模式和学习资源[3],促进了教与学全方位的变革和创新。

3.1 电子白板互动教学,促进师生教学方式转变

交互式电子白板作为一种新的教育技术,其教学平台主要由交互式电子白板、投影机、白板感应笔组成。交互式电子白板具备拖放、照相、隐藏、拉幕、涂色、匹配、及时反馈、课堂活动等功能模块。应用交互式电子白板授课时,可以用白板感应笔或手指随意书写或标注,可以用多媒体资源丰富学科素材,还可以将教学过程保存为教学录像供学生课后复习和教师之间互动交流。

[案例1]学习“人体内废物的排出”时,教师使用交互式电子白板课堂活动中的趣味选择、趣味分类、超级分类、选词填空、知识配对、分组竞赛、跑步 PK、转盘抽题、砸金蛋、消消乐、抽红包、拼图等小游戏,寓教于乐,充分调动学生学习兴趣,激发学生学习热情,在生动有趣的课堂小游戏中内化知识。

[案例1解读]电子白板强大的互动教学功能,为学生营造了轻松愉快的学习氛围,使学生在学习活动中获得成就感。电子白板丰富的教学资源,为学生开展自主探究学习提供了有力支持,为教师打造高效初中生物课堂提供重要保障。

3.2 微课可视化呈现,促进学生思维能力提升

微课是以视频为主要载体,将某个教学知识点或教学环节设计成适合支持移动学习或自主学习的在线网络视频,并将其作为传统课堂学习的一种重要补充和资源拓展[4]。微课可以将生物学中某些抽象难懂的重要知识点可视化地呈现,集图、文、声音、动画于一体,生动直观,大大降低学生学习和理解的难度,可供学生课前、课中、课后学习。教学中使用的微课,教师可以利用EV录屏、爱剪辑、Camtasia、录丸、剪映、格式工厂等软件自己录制,也可以从乐乐课堂、哔哩哔哩、好看视频、抖音等App中获取。

[案例2]学习“血液循环的途径”时,由于体循环和肺循环发生在体内,且两条循环途径易混难记。微课集文字、图像、声音、动画于一体(见图1～2),生动形象地呈现两条循环途径以及它们之间的区别与联系,使学生对血液循环的途径有了清晰的认识。

图1 微课:体循环(来自乐乐课堂)

图2 微课:肺循环(来自乐乐课堂)

[案例2解读]微课将血液循环途径这一抽象的生理活动,以有序化、可视化的方式组织和呈现,将体循环和肺循环二者的联系与区别以简单化、明确化的方向梳理和展示,帮助学生科学地认识体循环和肺循环,发展学生的思维能力。

3.3 云平台实时数据的共享,促进教学模式的变革

云平台即云计算平台,是基于硬件资源和软件资源的服务,提供计算、网络和存储能力的平台,借助云平台能提高数据处理速度,实现信息、资源共享。在教育教学中,云平台主要用于教育管理数据和教学教研数据的收集,其中教学教研数据主要服务于教师和学生,可以提供个性化、智能化的学习路径,大大提高学习效率,实现学生的个性化发展。基于云平台初中生物教学实践,教师借助钉钉、腾讯课堂、网易云课堂、幕课、百度传课、新浪公开课等软件及相关硬件可以实现在线备课、授课。在此过程中,教师可以共享备课资源和课件,可以随时从学科网、百度、21世纪教育等网络资源库调取教学资源,可以利用音乐、动画、视频等来活跃生物课堂,可以使用签到、点名、弹幕等交互功能优化教学方式,可以利用好分数、七天网、问卷星等系统在线发布作业和测试、在线阅卷、在线投票,还可以召开视频会议。

[案例3]在初中生物中考复习过程中,教师针对学生平时测练较易出错的知识点编制“中考复习易错题”在线发布(见图3),学生在线答题并提交。教师根据平台反馈的分析数据(见图4),实时了解学生对知识点的掌握情况,并能及时、有针对性地讲解、训练和辅导。

图3 在线测试二维码(问卷星)

[案例3解读]基于云平台,教师可以实时了解学生的学习情况,调整教学内容及教学进度,及时对学生的学习情况进行评价,发挥“教、学、评”一体化的发展和激励功能。此外,教师还可以充分利用智能化、实时化、可视化、个性化、创新化的教学环境优势进行网络授课,打破传统教育所受的时空限制,实现移动学习,使教学更加灵活和便捷。

3.4 即时反馈平台的实时诊断,促进评价方式创新

课堂即时反馈属于课堂评价的范畴,是实时动态反馈学生学习情况的直接手段,对课堂教学起调节、导向的作用。在传统的初中生物课堂教学中,为了了解学生的做题情况,教师通常请几位学生来回答,或者投影几位学生的作业,这样的反馈方式不能及时、全面地了解学生的掌握情况,教学的针对性不强,效率不高。信息技术赋能的课堂教学,教师利用课堂即时反馈平台,实时收集和统计学生的答题情况,给予学生即时反馈,并能根据学生答题情况选择错误较多的题目来讲解,根据学生学情调整教学策略,提高教学有效性。课堂即时反馈平台有多种,常用的有快抢、智慧笔、Kahoot、 Plickers等,大部分的课堂即时反馈平台都需要学生手上有电子设备,Plickers最为值得推荐,它不需要学生手上有电子设备,只要教师拥有一部智能手机和打印的Plickers专属的有编码的个人卡片,教师用手机扫码就能够立刻收集学生的实时数据,实现课堂的即时反馈。

[案例4]学习“输送血液的泵——心脏”时,教师课堂上提问或者随堂测验,要求学生用Plickers个人专属卡片(见图5)进行作答,学生回答问题只需要拿起手中的卡片,如果选“A”就把卡片上的字母“A”朝上,选“B”则把卡片上的字母“B”朝上,教师用智能手机一扫就能立即得到学生回答情况的统计结果(见图6),不仅包括学生回答的正确率,还能针对题目的选项进行分析。

[案例4解读]课堂及时反馈平台可以帮助教师及时收集课堂上的回答数据,教师根据这些数据可以立即掌握学生的学习情况,及时调整教学的流程和策略,使教学具有针对性,大大提高教学效果。在众多的课堂即时反馈平台中,Plickers不仅使用门槛低,还能有效地调动学生回答问题的积极性,提高学生的学习兴趣。

3.5 虚拟仿真实验沉浸式体验,促进学生核心素养发展

虚拟仿真实验是指采用虚拟现实技术(VR技术)实现的虚拟实验环境。虚拟仿真实验由实验所依赖的模拟程序、实验单元、工具和参考资料等组成了一个创造和引导模拟实验的交互环境,可以带给实验者身临其境的感觉和强烈的实操代入感,使实验者像在真实实验环境那样完成各项预定的实验操作,获得沉浸式的直观体验,对中学生物实验教学产生了变革性影响。在初中生物教学实践过程中,常用的虚拟仿真实验教学平台(或软件)有:智慧宫虚拟仿真实验室、NOBOOK虚拟实验、矩道初中生VR 3D虚拟仿真实验室(演示版)、3DBbody等。虚拟仿真实验支持反复练习,不受时空、空间、安全、仪器设备、实验材料等的限制,学生可以自主选择不同实验、在虚拟的环境下进行实验观摩、模拟实验、拓展训练、实训考核等操作,有效地补充真实实验的不足,提高了初中生物实验教学的广度和效率。

[案例5]在做“绿叶在光下制造有机物实验”实验时,学生经常出现实验失败的现象。实验失败的原因主要有:暗处理时间不够,叶片原有的淀粉未被消耗尽;对叶片进行遮光处理的黑纸片太小,叶片未遮光部分的淀粉转运到遮光部分;叶片遮光处理后光照强度和时间不足;酒精脱去叶绿素不充分; 实验材料选择错误,用绿萝、吊兰等难以脱色的植物替代天竺葵等。用虚拟仿真实验可以使每个学生参与实验过程,基于实现现象推导实验结论,在实验中认识和理解绿色植物光合作用制造有机物的科学现象(见图7)。

[案例5解读] 虚拟仿真实验的实验操作、过程、现象逼真，完全模拟真实实验操作，实验数据仿真、正确，还能够根据需要创建实验场景，多方位进行实验、探索、分析、研究得出实验结论，增加了学生的参与感和代入感，打破了实验条件、时间、素材等因素限制，课堂无法完成的学生实验借助虚拟仿真实验技术得以体验。虚拟仿真实验使每位学生都有机会亲自设计实验步骤、选择实验器材、实施实验、完成记录，体验实验探究的过程，收获实验成功的喜悦，在与同学交流、探讨、解决问题的过程中发展自主、合作、探究能力。

4 信息技术赋能初中生物教学的效果分析

4.1 信息技术赋能课堂教学,促进师生教与学方式的转变

一方面,教师从“知识的传授者”变成了“引导者”;另一方面,学生从“要我学”转变为“我要学”,从被动的学习者变为了主动的学习者。

4.2 信息技术赋能实验教学,促进学生学科素养的提升

生物科学作为一门以实验为主的自然科学,实验是学生学习生物学的重要途径。VR(虚拟现实)和AR(增强现实)技术开辟了学生动手实验的新路径,使更多的学生获得参与实验操作的机会,促进了学生学科素养的发展和提升。

4.3 信息技术赋能科学探究,促进了学生实践能力的发展

在初中生物探究性学习过程中,运用信息技术能够降低教学难度,使抽象内容具体化,静止关系动态化,直观呈现生物的演变和知识的迁移过程,能够有效地帮助学生克服初中生物课程的认知障碍[5],使学生在获取知识的过程中培养科学思维、科学态度和科学精神,在运用所学知识解决问题的过程中发展科学探究和实践能力。

4.4 信息技术赋能教学评价,促进了“教—学—评”一体化发展

运用信息技术,可以实时进行师生间、学生间、小组间互动评价,定量诊断学生得分率及完成速度等指标数据,有利于调整教学流程和管理教学进度,充分发挥“教、学、评”一体化的激励和发展功能。