信息技術(shù)與學(xué)科課程整合的有效性

教學(xué)設(shè)計(jì)理念總評(píng)

當(dāng)前，信息技術(shù)與課程整合的實(shí)踐，經(jīng)常陷入技術(shù)整合失效、教學(xué)效果不佳的怪圈。在許多情況下，不是出現(xiàn)緣于表演性質(zhì)的盲目整合高端技術(shù)現(xiàn)象，就是出現(xiàn)只用PowerPoint作為演示工具的低層次整合現(xiàn)象。更有甚者，一旦真要把信息技術(shù)深入到實(shí)質(zhì)性的學(xué)科課程教學(xué)時(shí)，教和學(xué)的效果往往難以保證，令人扼腕。

《生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及其相互關(guān)系》教學(xué)案例設(shè)計(jì)者陳萍老師，突破常規(guī)、勇于創(chuàng)新，成功地通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，巧用概念圖工具M(jìn)indmanager等技術(shù)來組織和引導(dǎo)學(xué)生開展自主探究學(xué)習(xí)，教學(xué)實(shí)施效果頗佳，給觀摩者帶來眼前一亮的清新氣象，值得我們學(xué)習(xí)。

教學(xué)實(shí)踐場(chǎng)景評(píng)析

學(xué)習(xí)活動(dòng)：觀察研討

(1)觀察微型生態(tài)球

教師：在西方，許多國(guó)家都喜歡用微型生態(tài)球來裝飾居室。同學(xué)們仔細(xì)觀察圖中的“迷你生態(tài)球”，分析其由哪些成分組成。

學(xué)生：（仔細(xì)觀察電腦屏幕上的微型生態(tài)球）小蝦、水藻，還有水、碎石……

教師：（啟動(dòng)Mindmanager軟件的“頭腦風(fēng)暴功能”，即時(shí)將學(xué)生的答案輸入電腦，并且不急于修正學(xué)生的答案，留待在后面的學(xué)習(xí)過程中慢慢地修正和完善）如果我們將這些成分歸類，哪些屬于非生物成分？哪些屬于生物成分？

學(xué)生：水、碎石是非生物成分，小蝦、水藻是生物成分。

評(píng)析：通過觀察風(fēng)靡歐洲的微型生態(tài)球，要求學(xué)生首先從圖上找出生態(tài)系統(tǒng)的成分有哪些。由于這是一幅既賞心悅目又貼近生活的畫面，充分有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的興趣，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入一個(gè)真實(shí)問題的情境中，激發(fā)學(xué)生的思維，使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)了生態(tài)系統(tǒng)的成分。

(2)觀看動(dòng)畫：“認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)中的微生物”和“認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)中各成分的作用”

教師：同學(xué)們思考一下，上述生態(tài)球中有陽光、水、碎石和小蝦、水藻就可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)了嗎？同時(shí)考慮一下，完整的生態(tài)球是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的？針對(duì)這兩個(gè)問題，如需要幫助，請(qǐng)點(diǎn)擊“作用”后的超鏈接，觀看動(dòng)畫，并完成學(xué)案上作業(yè)單１中的題目。

學(xué)生：結(jié)合學(xué)案上作業(yè)單，點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫，邊操作邊思考該畫面隱含的生命科學(xué)知識(shí)。

（學(xué)生以小組為單位，利用課件自主學(xué)習(xí)，組內(nèi)、組間可自由交流；教師巡視，根據(jù)各組不同的需要進(jìn)行必要的指導(dǎo)……）

教師：同學(xué)們?cè)傧胂耄险n初，我們看的那個(gè)生態(tài)球由哪些材料組成？你們看看是否有補(bǔ)充？

學(xué)生：（爭(zhēng)先恐后地回答）應(yīng)該還有細(xì)菌、真菌等微生物作為分解者。沒有它們，這個(gè)封閉的瓶子將會(huì)堆積很多糞便和動(dòng)植物尸體。這個(gè)生態(tài)瓶也就不能再維持下去了。

教師：回答得很好，那么魚兒活動(dòng)所需要的能量歸根到底來自哪里呢？

學(xué)生：太陽能。

教師：那么人活動(dòng)所需要的能量來自哪里呢？

學(xué)生：也是太陽能。消費(fèi)者吃的食物歸根到底來自生產(chǎn)者生產(chǎn)的有機(jī)物，而有機(jī)物中的能量，歸根到底是光合作用，需要太陽光才能進(jìn)行。

教師：很棒！大家都能理解為什么太陽能是地球上一切生物的能量來源了。

（利用Mindmanager的頭腦風(fēng)暴功能，把知識(shí)框架搭起來了。）

作業(yè)單１

操作1：告訴你生態(tài)系統(tǒng)中需要 ___________成分。

操作2：放入 ____________，它是 ___________ 成分。

操作3：放入___________，它是 ___________成分；這三者通過___________關(guān)系，形成___________。

操作4：放入 ___________，它是___________成分。

光有以上這些成分還不夠，玻璃瓶太臟了，還需要 。

魚兒活動(dòng)所需要的能量歸根到底來自 ___________ ，說明它是地球上一切生物的能量來源。

通過完整地觀看動(dòng)畫，我對(duì)各成分的作用有了深入的認(rèn)識(shí)：___________。

把這些植物放進(jìn)水里

認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)中各成分的作用（交互型Flash動(dòng)畫）

評(píng)析：①本來作為分解者的微生物是生態(tài)系統(tǒng)中必不可少的成分，但是學(xué)生肉眼不易察覺；生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各成分間的關(guān)系屬于宏觀動(dòng)態(tài)的內(nèi)容，學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)也不易觀察到。教師通過Flash動(dòng)畫課件實(shí)施微觀放大以彌補(bǔ)學(xué)生對(duì)微觀世界的直觀認(rèn)識(shí)不足，同時(shí)通過宏觀縮小幫助學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)宏觀的生態(tài)系統(tǒng)中各成分的作用。利用交互型課件進(jìn)行虛擬與現(xiàn)實(shí)的互補(bǔ)，引導(dǎo)學(xué)生更好地探究生命科學(xué)知識(shí)。②教師選用“生態(tài)球”創(chuàng)設(shè)特定的問題情境（生態(tài)系統(tǒng)的成分和它們之間的關(guān)系），通過“追問”有效地引導(dǎo)了學(xué)生的主動(dòng)探究。

學(xué)習(xí)活動(dòng)：模仿設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

（學(xué)生設(shè)計(jì)制作好生態(tài)瓶以后，開始交流。）

教師：你設(shè)計(jì)制作的瓶中，所有成分能構(gòu)成一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)嗎？

學(xué)生：是的。因?yàn)橛蟹巧锍煞郑a(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者，各個(gè)成分都齊全。

教師：各個(gè)成分都齊全，想必你的生態(tài)瓶也能維持一定的時(shí)間了，如何讓它維持的時(shí)間更長(zhǎng)久？請(qǐng)思考，并完成學(xué)案上作業(yè)單2的題目。

（學(xué)生小組合作完成學(xué)案上的作業(yè)；教師巡視，根據(jù)各組需要進(jìn)行指導(dǎo)。５分鐘后引導(dǎo)分析。）

教師（第一問）：生態(tài)瓶中綠色植物數(shù)量是否越多越好？

學(xué)生：綠色植物數(shù)量不能過多，否則二氧化碳和肥料不足它們就會(huì)死。

教師（第二問）：生態(tài)瓶中動(dòng)物的數(shù)量有要求嗎？

學(xué)生：動(dòng)物數(shù)量要適量，否則氧氣消耗會(huì)增加。

教師：（拿出上周其他班級(jí)做好的生態(tài)瓶）這里有三個(gè)瓶，是上周其他班級(jí)做的。其中這個(gè)瓶子里的螺螄第二天就生了好多小螺螄，動(dòng)物數(shù)量一下子太多了。造成的結(jié)果可能會(huì)是什么？同學(xué)們看看。

學(xué)生：這個(gè)瓶子里的水混濁，水蚤、螺螄都死了，生態(tài)系統(tǒng)不能維持下去了。其他幾個(gè)瓶子的水很清澈，生物都是活的。

教師（第三問）：如果生態(tài)瓶中一種動(dòng)物死了，生態(tài)系統(tǒng)能維持嗎？

學(xué)生：螺螄死了，這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)還能維持。因?yàn)檫@個(gè)生態(tài)瓶中消費(fèi)者除了螺螄之外還有水蚤，形成兩條食物鏈。螺螄死了，還有水蚤產(chǎn)生的二氧化碳可以提供植物進(jìn)行光合作用，所以還能維持。

教師：我剛才巡視時(shí)看到仲偉佶小組有不同的做法。它們的瓶子里只有一種生物，螺螄。如果它死了，這個(gè)系統(tǒng)還能維持嗎？

學(xué)生：也能維持。不可能死的。

教師（第四問）：做完這個(gè)生態(tài)瓶，你將放置在哪兒？為什么？

學(xué)生：有光照的地方。因?yàn)橹参锕潭ǖ墓饽苁巧鷳B(tài)系統(tǒng)的能量來源。

評(píng)析：“自己動(dòng)手模仿設(shè)計(jì)生態(tài)瓶，并思考如何讓它維持的時(shí)間更長(zhǎng)久”，這是一個(gè)非常有效的問題情境，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了實(shí)驗(yàn)情境，并有效地引導(dǎo)他們將學(xué)習(xí)活動(dòng)１中所學(xué)的理論知識(shí)付諸實(shí)踐。在教師一連串的有效問題啟發(fā)下，學(xué)生思維由表及里、由淺入深（從思考生態(tài)系統(tǒng)的組成到思考生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性），并逐步展開Mindmanager學(xué)習(xí)支架進(jìn)行學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。這種在真實(shí)問題（情境）解決過程中學(xué)習(xí)檢驗(yàn)知識(shí)的設(shè)計(jì)，極大地促進(jìn)了學(xué)生深入掌握核心概念，實(shí)現(xiàn)從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)變。

學(xué)習(xí)活動(dòng)：展示交流

教師：為了試驗(yàn)人類離開地球能否生存，美國(guó)曾經(jīng)建造了完全封閉的“生物圈II號(hào)”實(shí)驗(yàn)基地。它是一個(gè)更大型的模擬生態(tài)系統(tǒng)，從成分上看，什么都不缺，但是最終這個(gè)計(jì)劃失敗了。請(qǐng)同學(xué)們閱讀關(guān)于美國(guó)生物圈II號(hào)的資料介紹，并完成學(xué)案上作業(yè)單2。

學(xué)生：展開Mindmanager學(xué)習(xí)支架中的學(xué)習(xí)活動(dòng)3，邊閱讀信息，邊思考作業(yè)單2中的問題……

師生交流：得出熱愛地球、保護(hù)地球和環(huán)境的啟示。（未發(fā)言小組，課后網(wǎng)絡(luò)交流：http://172.16.12.25）

作業(yè)單２

● “生物圈II號(hào)”模擬的是什么？

● 建立生物圈II號(hào)的目的是什么？

● 分析可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗的原因有哪些？

● 你從“生物圈II號(hào)”的失敗中得到了什么啟示？

評(píng)析：好的情境能有效引導(dǎo)學(xué)生的探究，如在分析美國(guó)生物圈II號(hào)失敗的原因時(shí)，能引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探究生態(tài)系統(tǒng)的成分及各成分的相互關(guān)系與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系。創(chuàng)設(shè)生活情境問題，不僅引導(dǎo)學(xué)生靈活利用生命科學(xué)基本知識(shí)分析生活現(xiàn)象，還能引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)、關(guān)注生活。在分析中，學(xué)生感悟到：人類在茫茫宇宙中只有地球這一處家園，地球不是實(shí)驗(yàn)室，我們輸不起，只有善待和保護(hù)她才是我們真正的出路。

教學(xué)特色點(diǎn)評(píng)

以優(yōu)秀的問題情境引導(dǎo)學(xué)生的探究

建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)“情境”對(duì)于意義建構(gòu)的重要性，認(rèn)為學(xué)習(xí)應(yīng)該在與現(xiàn)實(shí)生活相似的情境中發(fā)生。知識(shí)是在情境中通過活動(dòng)而產(chǎn)生的，情境的性質(zhì)決定了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解深度。因此，教學(xué)設(shè)計(jì)者要盡量通過創(chuàng)設(shè)豐富的問題情境來引導(dǎo)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)和高級(jí)思維技能。在本教學(xué)設(shè)計(jì)中，問題情境的設(shè)計(jì)是成功而富有成效的：活動(dòng)１中創(chuàng)設(shè)了引導(dǎo)學(xué)生觀察的問題情境；活動(dòng)２創(chuàng)設(shè)了引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐并思考檢驗(yàn)的問題情境；活動(dòng)３創(chuàng)設(shè)了引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用分析的問題情境。通過一連串的有效問題情境創(chuàng)設(shè)，有效引導(dǎo)了學(xué)生的探究。“追問”的方式，更在引導(dǎo)探究的基礎(chǔ)上，觸發(fā)深度思考，并與即時(shí)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)融為一體。

多元、適度、有效的技術(shù)整合

● 多元整合

與常見的整合實(shí)踐有異，本設(shè)計(jì)創(chuàng)新性地引入并成功應(yīng)用了新的技術(shù)工具：Mindmanager。通過綜合使用Mindmanager概念圖、Flash課件、PPT課件、數(shù)字圖片，以及中國(guó)科普網(wǎng)絡(luò)資源等，有效地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。在這一技術(shù)整合實(shí)踐中，技術(shù)工具擔(dān)當(dāng)起了多樣化的角色：①交互型演示工具：作為傳播和演示教學(xué)信息的媒體工具，例如播放Flash動(dòng)畫、呈現(xiàn)圖片等；②生成型認(rèn)知工具：技術(shù)作為促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知，并作為記錄和生成課堂即時(shí)新信息的認(rèn)知工具，如靈活使用Mindmanager概念圖、輸入新內(nèi)容等。

● 適度整合

該教學(xué)設(shè)計(jì)并沒有濫用信息技術(shù)，而是進(jìn)行了有尺度的“適度整合”。在課的尾聲，結(jié)合了面對(duì)面交流與網(wǎng)絡(luò)交流。“你從生物圈II號(hào)的失敗中得到了什么啟示”是個(gè)有人文氣息的話題，每個(gè)學(xué)生都有感受，不會(huì)無話可說。首先，通過面對(duì)面交流使課堂氣氛活躍生動(dòng)，富有聚集性，而不去“舍面對(duì)面的近，求網(wǎng)絡(luò)交流的遠(yuǎn)”；之后，又由于這是個(gè)開放論題，教學(xué)時(shí)間有限，如果只是少數(shù)學(xué)生發(fā)言，可能觀點(diǎn)太狹窄。因此，采用了課后網(wǎng)絡(luò)交流的辦法，彌補(bǔ)拓展了交流的時(shí)空，加深學(xué)生的討論。此外，在活動(dòng)2設(shè)計(jì)制作生態(tài)瓶時(shí)，執(zhí)教者并沒有采用虛擬實(shí)驗(yàn)，而是要求學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，體現(xiàn)出生命科學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，學(xué)生在真實(shí)世界中的實(shí)踐感受是任何虛擬技術(shù)所不可完全替代的特點(diǎn)。

● 有效整合

本教學(xué)設(shè)計(jì)中，將概念圖等多種技術(shù)工具與學(xué)科問題、學(xué)科需求相結(jié)合，為學(xué)生搭建了促進(jìn)知識(shí)生成加工、建構(gòu)理解的“腳手架”，提供了操控交互動(dòng)畫的機(jī)遇，以及豐富多樣的助學(xué)資源，還有拓展交流的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，有效地推動(dòng)了學(xué)習(xí)過程，優(yōu)化了學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)了學(xué)生的深度認(rèn)知和積極思維。此外，本教學(xué)設(shè)計(jì)的形式是自主分組學(xué)習(xí)，教師放權(quán)，學(xué)生在開放環(huán)境（組內(nèi)交流、組間交流、師生交流、網(wǎng)絡(luò)交流）中學(xué)習(xí)。小組的自學(xué)能力存在差別，有強(qiáng)有弱。利用Mindmanager建立概念圖學(xué)習(xí)支架并提供豐富的助學(xué)資源，保障了分組自主學(xué)習(xí)的有效性。

結(jié)語

《生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及其相互關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì)，是我在上海期間幫助籌劃“上海市基礎(chǔ)教育—學(xué)科教學(xué)與信息技術(shù)整合專題論壇”時(shí)，與教研員唐載懋等老師共同跟蹤指導(dǎo)的一個(gè)實(shí)踐案例。

其實(shí)，這個(gè)整合案例當(dāng)時(shí)所要呈現(xiàn)的理念是：“整合——教學(xué)設(shè)計(jì)的改進(jìn)”，即通過不斷改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)來完善和提升信息技術(shù)與學(xué)科課程整合的水平。限于篇幅，在此我并沒有就該案例的改進(jìn)過程來作分析闡述，而只從案例課堂實(shí)施效果與技術(shù)整合理念來稍作評(píng)析。這也正是文本化案例評(píng)析的遺憾所在：無法作全息圖式的多視角展示和還原。不過還好，我們已經(jīng)盡力做了該做的，并且還將謹(jǐn)慎前行、不斷努力……