借助信息技术为学生创设学习情境

郭亮 崔淑芳 宋媛媛 梁虹

当今，信息技术与教育教学正在深度融合，教与学的方式也在悄然改变。在技术支持下，教学难点能被有效突破。对生物学学科而言，线上学习是一种很好的教学方式，它能打破时间和空间限制，有利于学生开展个性化学习。“减数分裂”是高中生物学教学的重要内容，对教师来说也是教学难点。对于“减数分裂”过程中染色体行为的变化规律，很多教师说不清、道不明，导致学生学不会、弄不懂。如何利用信息技术“创境导学”？笔者和团队成员利用交互式电子白板、微视频等技术，创设情境，通过对比分析探究、小组讨论、模型建构、多媒体演示等方法，将微观的内容变成宏观的活动，引导学生自主学习、获取知识，在评议的过程中解决问题，突破难点，帮助学生深化对知识的理解，提高素养和能力。

一、创设情境、破解难点的方法

“减数分裂”这种细胞水平的活动，微观抽象，人们无法直接观察。教师采用不同的技术手段创设情境，使“减数分裂”过程生动形象地展示出来，能让学生轻松地理解，获得直观感受。笔者在授课诸环节采用了不同技术手段（见表1）。

教师营造适宜的数字化学习环境对学生突破“减数分裂”这一难点知识是有益的。实践中，笔者采取了“（数字化）情境—问题—分析（情境展示研讨）—结论（情境化巩固）”的设计思路，引导学生突破难点。

（一）创设数字化情境，引出话题激发学生兴趣

创设情境：利用交互式电子白板以图片形式展示两种鸡蛋——餐桌上常见的鸡蛋（不能孵出小鸡）和能够孵出小鸡的鸡蛋。

提出问题：为什么我们平时吃的鸡蛋大多不能孵出小鸡呢？

分析原因：使用交互式电子白板的“神奇墨水”功能展示它们在染色体数目上的区别，这种操作可以让学生很直观地观察到未受精的卵细胞和受精卵细胞在染色体数目上的差异（如图1）。

得出结论：受精的蛋（即受精卵）细胞内具有成对的染色体，能发育成小鸡;未受精的蛋是卵，细胞内染色体数目减半，不能孵化出小鸡。

笔者带领学生判断鸡蛋是否受精，将蛋对着灯泡照，如果在蛋的一面出现一小圈阴影，则表示该蛋已受精，没有阴影的则没有受精，不能孵化出小鸡。

笔者进一步提出问题“不能孵化出小鸡的蛋是怎样产生的”，进而引出“减数分裂”的概念，让学生了解高等动物的精子和卵都是“减数分裂”产生的。

（二）数字化深度研习，助力学生能力提升

提出问题：“减数分裂”发生在高等动物的什么部位呢？

笔者在说明“人和其他哺乳动物的精子是在睾丸中形成的”之后，展示睾丸横切图片，使用交互式电子白板的“神奇墨水功能”显示具体部位，讲解“睾丸—曲细精管—精原细胞”的关系。

笔者进一步提出问题：精子或卵是怎样通过“减数分裂”实现染色体数目减半的呢？

笔者让学生自主阅读教材，了解“减数分裂”的概念和特点。“减数分裂”各时期染色体的形态结构难以观察^[1]，为此笔者播放微视频向学生展示“减数分裂”中细胞和染色体行为的变化实验观察图（只展示减数第一次分裂，如图2）。

笔者提出问题：“减数第一次分裂过程中，各时期染色体发生了什么变化”，让学生结合教材分裂图对各时期变化进行描述、归纳，然后播放动画，引导学生突破难点。

由此，师生总结出“减数分裂”第一次分裂各时期的特点。

笔者播放减数第二次分裂的动画，引导学生观察总结各期特点，并将减数第二次分裂与有丝分裂染色体的变化进行比较，让学生总结其异同。

学生观看“减数分裂”微观动画后，对“减数分裂”的过程、染色体变化和有丝分裂的区别等知识有了一定的了解，对细胞名称、同源染色体（从来源上、联会上讲）、非同源染色体、联会、四分体等概念有比较直观的认知，突破了难点^[2]。

（三）数字化建模，总结运用

模型构建是“科学思维”的重要内容。通过前面的学习，学生基本了解了“减数分裂”过程。建模教学可以帮助学生进一步理解“减数分裂”的知识。教师利用信息技术建模，可使学习过程更生动、更有趣，让学生更好地突破难点。

1.数字化建模

笔者首先利用多媒体展示“减数分裂”各个时期的细胞（分裂顺序打乱，如图3）^[3]，让各组学生讨论后归类、排列，然后汇报、评价，最后引导学生得出正确的“减数分裂”过程模型顺序，即1—2—3—5—9—6—7—8—4。

2. 实物建模

笔者为了提高学生的课堂参与度，锻炼学生的思维能力^[4]，开展了动画和建模教学。学生合作（自带材料）建构了“减数分裂”过程物理模型。随后，笔者利用“授课助手”同步上传各组模型（如图4），再次组织学生进行比较、评价。

3. 对错误“减数分裂”过程模型进行分析

提出问题：“减数分裂”能以如下方式进行吗？

笔者用交互式电子白板分别展示图例（如图5、图6）^[5]：

学生将正确的“减数分裂”过程模型与图5、图6所示的错误模型比较，分组讨论。

分析：图5中的“减数分裂”是一次分裂，产生的子细胞数目少，染色体组合方式不同，产生的子细胞种类少，还可能同源染色体不分离;图6中的“减数分裂”第一次是有丝分裂，第二次是“减数分裂”，与实际不符。

结论：图5和图6中的“减数分裂”方式不正确。

4.构建“减数分裂”过程物质数目变化的数学模型

教师引导学生构建“‘减数分裂过程中各物质数目变化”的数学模型，有利于提高学生对于生物学问题的分析与解决能力。

笔者使用交互式电子白板展示“减数分裂”过程模型图，让学生分析总结各个细胞的染色体条数和DNA分子数。学生填写表格（见表2），汇报结果。师生共同研讨得出正确结论。

笔者通过交互式电子白板上展示空白坐标。

各组学生交流后，派代表到黑板前，使用绘图工具画出曲线图。师生评价得出正确曲线图。

（四）数字化游戏交互评价，融合提升

教师创设人机互动的游戏情境，营造良好的评价氛围，可以进一步激发学生兴趣，提高参与度，促进其能力的融合提升，从而取得更好的教学效果。

笔者使用交互式电子白板展示“减数分裂”过程游戏图，引导学生讨论，区分哪些细胞属于初级精母细胞，哪些属于次级精母细胞。学生代表被邀请上台操作，将各种细胞拖到该存在的部位。这样教学能更好地发现学生的知识漏洞。学生对每幅图片都要进行思考和甄别，这就避免了学生偶然答对的可能性。另外，在一名学生完成之后笔者让其他学生去“找茬”，没有次数限制，使用交互式电子白板的“拖曳”功能找出有争议的点，引发大家讨论。在此基础上，笔者点拨、总结，帮助学生突破难点。

（五）课后学生在线学习，教师释疑解惑

笔者利用信息技术开展情境教学，使大多数学生对“减数分裂”有了正确认识。但一些学生仍有不懂不会的地方。新冠肺炎疫情防控期间，学生居家学习，遇到问题怎么办呢？

其实，学生仍然可以利用数字化情境资源来解决问题。一方面，学生对于不会的问题可以通过网络搜索来探究解决方案;另一方面，可以关注一些网络平台，或者借助一些微信公众号进行线上学习。例如，学生登录国家教育资源公共服务平台，搜索“减数分裂”，找到很多资料，点开就可以学习;或者登录国家智慧教育公共服务平台，在首页点击国家中小学智慧教育平台中的课程教学栏目，选择人教版高中生物学教材必修二，就可以找到相应的视频课程、学习任务单和课后练习。此外，学生可以关注一些生物学教育工作者或名师创建的微信公众号，找到相应的资源进行学习。有些微信公众号对“减数分裂”的要点知识进行了解读;有些微信公众号里面有“教学素材”等栏目板块讲解“减数分裂”知识，支持用户随时打开浏览;有些微信公众号里有“减数分裂”微课，对减数分裂过程异常进行了解读和总结;有些公众号发布“原创资料”等学习资料。当然，教师也可以针对多数学生的疑难进行解析，在班级群直播或录播，或发送相关微视频、文字资料让学生学习。

二、探索与反思

综上所述，笔者运用信息技术手段，引导学生突破了“减数分裂”的知识难点，取得了较好的教学效果。在信息技术的支持下，教师创设真实生活的情境，使教学内容与学生的生活更加贴近，从而激发学生解决实际问题的兴趣;教师创设问题情境，引导学生深度学习，不断探索，助力其素养与能力的提升;教师创设模型情境，多维构建模型，有利于培养学生的科学思维能力;教师创设评价情境，科学、高效、有趣，促进了教学目标的达成;教师创设网络情境，不断拓展学习空间，有利于学生巩固学习成果。教师创设数字化教与学的情境并使之付诸实践，是在新课标指引下培养学生生物学学科核心素养的有益尝试。但是，数字化情境教学并不能解决本节课所有的问题，如“减数分裂”知识与遗传定律的关系、配子种类的多样性等。对于这些问题，教师要做单元整体设计才能有效破解，这需要同仁共同努力，不断优化。

参考文献

[1] 李家祥，刘立波，魏民，等.细胞生物学实验教学改革实践探索——减数分裂前期Ⅰ染色体的观察[J].中国细胞生物学学报，2021（11）：2177-2185.

[2] 刘菲.动画教学资源在高中生物学教学中的应用研究[D].成都：四川师范大学，2020.

[3] 杨秀梅.以白板为主要媒体的“减数分裂”（第一课时）的教学设计[J].生物学教学，2017（4）：38-39.

[4] 曹琰娣，李韶山.利用物理模型，突破“减数分裂”教学难点[J].生物学教学，2019（3）：28-29.

[5] 吴先亮.基于科学史及模型构建的“减数分裂过程”教学设计[J].生物学教学，2020（9）：33-35.

（作者郭亮系天津市东丽区教师发展中心教研员、高级教师;崔淑芳、宋媛媛系天津市军粮城中学教师;梁虹系天津市第一百中学教师）

责任编辑：祝元志