浅议初中生物学智慧型实验课堂的构建

刘友超

摘要 以“观察植物叶表皮气孔结构和功能”为例，从创设情境、实时实验、科学评价、空间延伸等几个方面入手，构建初中生物学智慧实验课堂，以期为后面智慧实验课堂的开发实施提供参考。

关键词 智慧型实验课堂信息化教学模式深度学习

中图分类号G633.91

文献标志码B

近年来，“互联网+”正越来越多地在改变着人们的生活方式和生活习惯。我校于2016年实施“智慧校园”建设，校园信息智能化程度大幅提升。在现有的条件下，怎样借助于这些信息化的设备和技术，构建一个智慧型的实验课堂教学模式，让初中生物学实验课堂摆脱传统的“教师讲解——学生分组——教师总结”的教学模式，进而促进学生进行深度学习。笔者通过一年多的思考与实践探索，在部分实验课的教学中初步实现了这一目标。下面以“观察植物叶表皮气孔结构和功能”这节实验课为例，浅议智慧型实验课堂的構建途径。

1 初中生物学智慧型实验课堂的平台搭建

初中生物学智慧型实验课堂不是简单的信息化辅助教学手段的应用，而是教师在课堂中引领学生学习的方向和知识体系的构建，通过新媒体、新情境不断激发学生的学习兴趣，使他们形成持续学习的内驱力。教师引导他们在不断的深度学习探究实践过程中发现问题、解决问题，使得学生成为初中生物学实验课堂学习的主体。

如在“观察植物叶表皮气孔结构和功能”实验教学中，通过网络技术将触控电脑一体机、实物投影仪、iPad、显微镜及师生共同处于一个学习平台（图1）之中。教师通过课程开发、拓展构建平台，学生使用iPad手持平板终端，通过网络查询学习平台内的学习资料、课程学习，实现课堂教学师生之间“线上”和“线下”两条路线的贯穿互动交流。教师将信息化的手段贯穿应用于实验教学过程的各个环节中，使每位学生都能在课堂深度学习中获得丰富的课程信息资源，提高主动学习的能动性，拓宽合作学习的发散性，从而提高实验课堂教学的实效性。教师对不同学生的学习效果进行综合判断，形成针对性的“分层教学”，对于不同层次的学生提出不同层次的学习要求，从而提升课堂教学的精准性。对于个别学习困难性的学生，还可以将个别辅导延伸到课堂之外，以减少了课堂实验教学时间的浪费。这些都是传统实验教学课堂所不能比拟的。

2 初中生物学智慧型实验课堂的实施方法

2.1 创新情境，设疑激趣

俗话说“好的开始是成功的一半”，一节好的实验课，必须有一个好的情境导入。一节新课的导入，往往能体现教师对一节课的引领方向、实施途径及预设目标的达成情况。这一过程其实是皮亚杰提出的认识形成过程的前运演阶段“兴趣一活动一引导一鼓励”的“兴趣”阶段。在实验教学中，通过触控电脑一体机、实物投影仪、无线网络、iPad构建一个人人参与的活动环节，让学生置身其中，实现目标的牵引，指导学生较快地进入实验课堂的深度学习状态。

在“观察植物叶表皮气孔结构和功能”一节课的情境导入时，教师首先将摘下的一片女贞叶片置于70℃的热水中，通过实物投影仪投影到一体机屏幕上展示“叶片吐泡现象”，并提出问题：这些气泡是通过叶片的什么结构吐出的呢？”由于气孔的开闭是一种微观运动状态，不易观察，教师再用灌满水的安全套和医用的盐水瓶制作“气孔开闭原理”教具装置（图2），将它倒立与正立时，就能实现模拟气孔的开、闭状态，有利于学生直观地观察气孔开闭。在此基础上，进一步提出问题：该怎么样观察到叶片表皮气孔的结构呢？最后，顺势引导学生先在iPad展示的“叶片超市”（图3）中选择合适的材料，再到实验室前面的“叶片超市”展示柜中选择预选的叶片材料进行观察实验。这样就避免了学生一窝蜂地涌向展示柜选择叶片的混乱状态，大大节约了实验选材的时间，提高了学生实验的兴趣性、主动性和秩序性。

2.2 实时实验，互动生成

初中生物学智慧型实验课堂实际上是一种让全体学生沉浸于信息化课堂，在教师的引领作用下开展自主学习、多元互动、深度学习，有效达成教学目标的教学模式。在传统教学过程中，很多教师只是注重计算机辅助教学（MCAI），却不能将信息化技术或更新的“互联网+”技术应用于教学过程，实现课堂的智慧式呈现。在实验过程中，学生利用多种媒体资源，通过网络桥接，将观察到的实验现象实时上传到视频终端（触控一体机），同时教师终端也可以将调取的各个iPad端口数据实时呈现。这样，学生之间就可以实现组内、组间甚至全班之间的合作讨论。此时，教师只要发挥好主导作用就可以收获事半功倍的教学效果。

由于我校地处城乡结合部，生物学实验室只有一台数码显微镜，在“观察植物叶表皮气孔结构和功能”的实验过程中，怎样才能展示每位学生在普通显微镜下观察到的不同植物叶片的气孔分布物像呢？教师通过网购的显微镜平板支架将iPad与普通光学显微镜有机地结合起来，自制简易数码显微镜（图4），通过在iPad中安装“希沃手机助手APP”实现Wi-Fi模式下显微镜与希沃触控一体机的互联。在本节教学中，首先让学生将显微镜下观察到的各种植物叶片气孔的结构及分布特点的物像实时上传到屏幕上，教师针对屏幕中物像对个别学生的操作失误原因进行分析。这样在师生之间、生生之间就可以实现实时互动、实时讨论及实时答疑，使学生的实验成果变成课堂教学的有价值的资源。然后，进一步引导学生制作并观察叶表皮另一面的临时装片，比较不同叶片上、下表面气孔分布的多少，总结植物气孔的分布特点、结构和功能，使学生进一步形成“结构与功能相适应”的生物学观点。最后，教师提出问题怎样观察到“气孔开闭原理”装置演示的现象呢？，再一次激发学生的求知欲望，顺势引导学生通过iPad借助网络查询并设计实施“用质量分数为10%的氯化钠溶液浸润辣椒叶下表皮标本观察气孔的运动”的探究实验，从而实现课堂的前呼后应，进而取得较好的实验教学效果，提升学生的科学思维和科学探究素养。

2.3 科学评价，多维实施

实验课堂教学评价是指在实施实验教学的过程中，对教师的教学活动和学生的学习活动两方面进行科学的评价的过程。在传统课堂上的评价注重教师对学生的评价，但在初中生物学智慧实验室里，学生、教师、iPad、网络及触控一体机，共同构筑了“四维一体”的智慧型实验课堂。该模式实现了师生、生生之间评价方式的交互性和多元化。这种科学的评价方式不但实现了评价的时效性，也提高了评价的反馈性，有利于学生全面科学的发展。

在“观察植物叶表皮气孔结构和功能”实验的“绘制气孔结构模式图”环节，笔者要求每位学生将自己观察到的气孔绘制到白纸上。在传统课堂上，教师对某位学生的作品进行点评时，由于学生绘制的图案过小，其他学生并不能完全看清楚其绘制内容，因此他们也就缺乏了参与评价活动的积极性。在该环节的教学中，首先要求每位组长将本组学生的作品写上名字和桌号后排列在一起，用iPad拍成一张照片，用“希沃手机助手APP”将图像实时上传到教室终端一体机大屏上。然后，教师引导学生进行小组讨论，组内、组间互评，最后进行总结性评价。在此过程中，每位学生都能参与到具体的评价过程中，实现了自我评价、生生评价及师生评价等多种评价的实时立体呈现，取得了较好的实验生成性效果，有利于培养学生的科学思维。在实验结束前，学生通过iPad将自己本节实验课的收获实时上传进行展评，教师对此进行总评，此过程有利于实现学生的过程性、总结性评价，有利于学生对于今后实验课堂需要改进的地方进行重点关注。最后让学生在iPad上浏览学校网站，在实验教学板块留言区“本节课你最希望老师改进的地方是？”留下自己的想法。该环节既让教师知道了学生的需求，又实现了学生对本节课的评价，进而实现教学主体“学生”对教学主导“教师”的实事求是的评价，有利于教师在今后实验教学中对实验过程、方法和环节进行科学的改进。

2.4 空间延伸，能力提升

在现有实验教学模式下，有时尽管师生在课前做大量的准备工作，但在一节课内要完成实验教学任务还是很难的，更不要说深度学习的开展。在“互联网+”时代，教师可利用网络信息技术和授课终端，借助于通信技术开发网络课程或者借助于现有的网络平台技术（如微信公众号、网站、直播平台等）架设智慧型實验“空中课堂”（图4）。这样全班学生在有网络的环境中，就能克服时间和空间的限制，积极地参与到实验前的准备、实验后的深度学习探究过程中，通过在留言区进行实时交流、讨论，从而达到对实验内容的“餐前准备”和“餐后消化吸收”。

在“观察植物叶表皮气孔结构和功能”的空中课堂资源的开发过程中，笔者在微信公众号平台中设置了关于实验的相关准备要求、不同叶片材料的特点、准备方法、实施途径等相关内容，方便学生在家庭中通过网络访问学校课程终端及网站查阅相关资料，从而为实验的操作做好准备。在实验结束后，又在微信公众号中设置了“探索怎样改进撕取叶片表皮”的家庭实验，让实验课程延伸到家庭中。在这种延伸课堂中，通过学生差异性的学习和集体智慧的交流，培养了学生发现问题和解决问题的能力，提高了学生科学思维的养成，从而能有效提升本节实验课的学习效果。

总之，智慧实验课堂的构建，本质上是以提高初中生生物学核心素养为根本任务，通过信息化技术手段和现代新媒体的应用与融合，使得实验现象和教学评价的呈现更加直观的教学手段。通过不断构建学生自主合作探究的深度学习教学环节，让学生学得得法、学得扎实、学得有激情，教师实时引领学生朝着预设教学目标突破。教师改变传统实验教学模式与评价方法，使得学生不仅掌握相关实验知识技能，还实现了学生理性思维和科学探究能力等核心素养的提升。相信，随着“互联网+”在生产生活中应用范围的不断拓展，其在课堂教学中的应用将使初中生物学实验课堂教学变得更加生动、活泼和高效。

参考文献：

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