信息技術(shù)優(yōu)化下的初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)

顧源媛

[摘 要]

初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)難度不大，趣味性強(qiáng)。教師若能將信息技術(shù)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相融合，使有關(guān)實(shí)驗(yàn)的各種問(wèn)題和注意事項(xiàng)得到很好地展現(xiàn)，可極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)腦思考和動(dòng)手獨(dú)立操作的技能，提高他們將學(xué)到的知識(shí)理解透徹并活化使用的能力，提升他們對(duì)問(wèn)題進(jìn)行觀察與分析的能力和解決問(wèn)題的水平。

[關(guān)鍵詞]

信息技術(shù)；初中生物；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。學(xué)生在生物課堂所學(xué)的知識(shí)無(wú)一不是科學(xué)家經(jīng)過(guò)大量的成功或失敗的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)所得成果，初中生物課堂同樣如此。但有些初中生物課堂輕實(shí)驗(yàn)、重理論，這對(duì)于學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)極為不利。其實(shí)，初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)難度不大，趣味性強(qiáng)。教師若能將信息技術(shù)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相融合，使有關(guān)實(shí)驗(yàn)的各種問(wèn)題和注意事項(xiàng)得到很好地展現(xiàn)，將微觀世界宏觀化、復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化、抽象實(shí)驗(yàn)直觀化，可極大提高學(xué)生的生物學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)腦思考和動(dòng)手獨(dú)立操作的技能，提高他們將學(xué)到的知識(shí)理解透徹并活化使用的能力，提升他們對(duì)問(wèn)題進(jìn)行觀察與分析的能力和解決問(wèn)題的水平。

一、合理運(yùn)用信息技術(shù)，增加實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)和互動(dòng)

在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中，生物顯微鏡的使用是生物實(shí)驗(yàn)中最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)操作，許多實(shí)驗(yàn)都要借助于生物顯微鏡才能完成。但在教學(xué)實(shí)踐中，教師會(huì)發(fā)現(xiàn)總有部分學(xué)生顯微鏡操作不規(guī)范，觀察的物象不清晰。若教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，巧妙運(yùn)用信息技術(shù)，可促使學(xué)生更有效地體驗(yàn)、更規(guī)范地操作。

例如，在學(xué)習(xí)“水中的藻類植物”一節(jié)時(shí)，學(xué)生需要對(duì)淡水藻類水綿進(jìn)行觀察。大部分學(xué)生均能按以下步驟進(jìn)行顯微鏡觀察：①取一片載玻片，在載玻片中央滴1滴清水；②用鑷子夾幾根水綿放在水滴中，并分開(kāi)展平；③蓋上蓋玻片，制成臨時(shí)裝片，放在顯微鏡下觀察。

但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生的顯微鏡操作存在一些不規(guī)范的地方。教師可在巡視過(guò)程中，用手機(jī)或者pad拍下典型錯(cuò)誤，上傳至教師端，全班可見(jiàn)。教師通過(guò)信息技術(shù)放大細(xì)節(jié)，引起學(xué)生關(guān)注，再結(jié)合操作錯(cuò)誤進(jìn)行糾正。學(xué)生所觀察到的視野中的物象（如圖1），同樣可按此方法全班可見(jiàn)，增加了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)和互動(dòng)。而學(xué)生因?yàn)閷?shí)驗(yàn)操作過(guò)程有老師乃至全班的“監(jiān)控”，會(huì)進(jìn)行得更認(rèn)真和規(guī)范。

當(dāng)然，目前很多學(xué)校的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室配備了數(shù)碼顯微鏡，學(xué)生觀察到的水綿細(xì)胞，教師可指導(dǎo)將視野拍攝保存下來(lái)，形成圖文文件。這樣可互相傳閱，實(shí)現(xiàn)全班同時(shí)觀察，由此提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作興趣和參與感，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。而在課堂鞏固階段，學(xué)生討論并反思實(shí)驗(yàn)成敗后，將教師布置的題目答案由移動(dòng)終端發(fā)送至教師端，比一比哪一組又快又好地完成課堂小練。教師可展示各組數(shù)據(jù)和答案，分析比較學(xué)生課堂掌握情況，也可將數(shù)據(jù)下載后進(jìn)行分析。

對(duì)于這種實(shí)驗(yàn)思路，學(xué)生還會(huì)舉一反三。例如，在“真菌”一節(jié)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生需課后對(duì)霉菌進(jìn)行培養(yǎng)。有學(xué)生利用家里的簡(jiǎn)易顯微鏡觀察霉菌并用手機(jī)拍攝顯微鏡下的霉菌（圖2）。教師可將學(xué)生交上來(lái)的資料保存，在課堂以視頻或者圖片的方式展示。事實(shí)證明，學(xué)生應(yīng)用已掌握的知識(shí)和學(xué)習(xí)方法去探索新的知識(shí)，不管其設(shè)計(jì)出來(lái)的實(shí)驗(yàn)在細(xì)節(jié)方面是否有漏洞，我們都可以看作是成功的。

二、合理運(yùn)用信息技術(shù)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，E-learnling、QQ群、微博、微信等學(xué)習(xí)形式多元化，給人們的視聽(tīng)提供了多種應(yīng)用和幫助。和成年人不同的是，青少年的學(xué)習(xí)時(shí)間相對(duì)比較集中，在線學(xué)習(xí)方式相對(duì)較少，但身處碎片化學(xué)習(xí)時(shí)代，教師還是可以從多方面嘗試，合理運(yùn)用信息技術(shù)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

例如，筆者所在學(xué)校有70多種植物，在“調(diào)查校園生態(tài)系統(tǒng)”時(shí)，經(jīng)常有學(xué)生詢問(wèn)植物名稱，還有學(xué)生想深入了解植物的各種特征。而傳統(tǒng)植物名牌受到版面的限制，信息量少，并不能完全展示植物信息。教師可帶領(lǐng)綜合實(shí)踐課程班的學(xué)生，利用一個(gè)學(xué)期的時(shí)間，對(duì)植物進(jìn)行鑒定，查找相應(yīng)的資源網(wǎng)址（學(xué)生常用的是百度百科），再通過(guò)二維碼生成器生成二維碼，如圖3即是學(xué)生制作的香樟百度百科的二維碼。學(xué)生將增加了二維碼的植物名牌掛好，只要拿出手機(jī)對(duì)準(zhǔn)二維碼掃一掃，即可鏈接百度百科，了解香樟的信息。這樣對(duì)植物感興趣的學(xué)生可以從該植物形態(tài)特征、生長(zhǎng)環(huán)境、分布范圍、繁殖方法、栽培技術(shù)以及主要價(jià)值等方面進(jìn)行詳細(xì)了解。

另外，教師可推薦學(xué)生一些優(yōu)秀的微信公眾號(hào)，如果殼網(wǎng)、科普中國(guó)、情調(diào)蘇州、蘇州濕地站、物種日歷等，碎片化閱讀好的文章，畫出思維導(dǎo)圖，分析文章邏輯，關(guān)注科學(xué)觀點(diǎn)，提升自己的生物科學(xué)素養(yǎng)。

三、合理運(yùn)用信息技術(shù)，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受

生物學(xué)是研究生物體的生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。基于生物學(xué)研究對(duì)象的生命特性，教師應(yīng)合理運(yùn)用信息技術(shù)，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受。

例如，學(xué)生都知道在人體吸入空氣時(shí)，含氧的空氣被帶進(jìn)肺中，由于生物體細(xì)胞的呼吸作用需要消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳，因此，在呼氣的時(shí)候，缺乏氧氣和富含二氧化碳的空氣被呼出。教材利用二氧化碳使澄清石灰水變渾濁的特性，證明呼出的氣體二氧化碳濃度變高。但此實(shí)驗(yàn)并不能定性檢測(cè)呼吸過(guò)程中氧氣的變化情況。教師若利用氧氣和二氧化碳傳感器，則能更直觀地監(jiān)測(cè)氣體變化情況。

實(shí)驗(yàn)材料和用具：數(shù)據(jù)采集器、氧氣傳感器、二氧化碳傳感器、計(jì)算機(jī)、面包袋或小塑料袋、膠紙等。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）在塑料小袋底部開(kāi)兩個(gè)小口，各套在氧氣傳感器以及二氧化碳的探頭上，用膠紙把塑料小袋和傳感器探頭綁在一起，注意保持緊密、不漏氣。

（2）將氧氣傳感器和二氧化碳傳感器接入數(shù)據(jù)采集器，然后進(jìn)入配套的軟件系統(tǒng)，選擇“呼出氣體的成分研究”模板，然后調(diào)節(jié)采集參數(shù)為1點(diǎn)/秒，采集時(shí)間為60秒。

（3）向塑料小袋中呼氣，然后把袋口握緊，使袋中有正常呼出的氣體，觀察氧氣和二氧化碳傳感器窗口的波形變化（圖4）。

四、合理運(yùn)用信息技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力

科學(xué)探究不僅是規(guī)范地做實(shí)驗(yàn)，更包括科學(xué)的思維品質(zhì)和能力。對(duì)于一些無(wú)法進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)的教學(xué)章節(jié)，教師可利用新興的在線創(chuàng)新思維工具，如TWT，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)能力。

例如，對(duì)于“生命起源”的假設(shè)和研究，書本上的證據(jù)經(jīng)典并不充分，無(wú)法與時(shí)俱進(jìn)，師生也不可能在課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究獲取直接證據(jù)。課堂和課后間接證據(jù)的收集，對(duì)于理解生命起源就顯得非常重要。學(xué)生可以課后通過(guò)書籍、網(wǎng)絡(luò)、電視、報(bào)刊等獲取間接證據(jù)支持自己的觀點(diǎn)。但如何將這些證據(jù)呈現(xiàn)給全班，班級(jí)其他同學(xué)又如何評(píng)價(jià)這些證據(jù)，在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中必然是操作上的難點(diǎn)。一些在線創(chuàng)新思維工具的運(yùn)用，可以幫助教師很好地解決這個(gè)問(wèn)題。

TWT是英特爾的在線創(chuàng)新思維工具，包括排序工具、因果圖工具和論證工具，通過(guò)這些工具可以將問(wèn)題理解可視化。它的操作比較簡(jiǎn)單，但如何切實(shí)幫助學(xué)生發(fā)展高級(jí)思維能力和提高合作學(xué)習(xí)能力，還是值得教師進(jìn)一步研究的。對(duì)于“生命起源”的討論，教師即可運(yùn)用論證工具（Showing Evidence）進(jìn)行課堂教學(xué)。教師要預(yù)先發(fā)展一個(gè)專題——生命的起源（如圖5），指導(dǎo)學(xué)生建立證據(jù)并為證據(jù)評(píng)分，建立論點(diǎn)，連結(jié)證據(jù)到論點(diǎn)并且為它的支持度評(píng)分，評(píng)鑒論點(diǎn)，使用“呈現(xiàn)報(bào)告”和“教師/小組意見(jiàn)功能”來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)果。

把科學(xué)視為一種論證，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)所得證據(jù)和探究結(jié)果進(jìn)行論證和解釋，這不僅可以讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)證據(jù)在探究中的重要性，還可以讓學(xué)生更清晰地認(rèn)識(shí)到證據(jù)和理論的區(qū)別，增進(jìn)他們對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

除此之外，基于生物的微觀性和運(yùn)動(dòng)性等特性，未來(lái)新興技術(shù)如3D打印技術(shù)、可穿戴式技術(shù)和虛擬及遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室等的應(yīng)用，相信能夠更好地讓學(xué)生理解生命變化的過(guò)程，獲得更好的探究體驗(yàn)。信息技術(shù)對(duì)于初中生物實(shí)驗(yàn)課堂的優(yōu)化是令人期待的。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]董筱婷，胡苗苗.2015年地平線報(bào)告（基礎(chǔ)教育版）朗讀[J].浙江教育技術(shù)，2015（4）.

（責(zé)任編輯：符 潔）