“游戲化”教學在初中生物學實驗中的設計及應用
——以“制作洋蔥鱗片葉表皮細胞臨時裝片”為例

朱 薇 劉學林 楊 奇 姜梓琛 何 剛

(1.云南大學附屬中學呈貢校區 云南昆明 650500)

(2.云南師范大學生命科學學院 云南昆明 650500)

生物學作為一門以實驗為基礎的自然學科,實驗在教學中的地位舉足輕重。《義務教育生物學課程標準(2022年)》(以下簡稱《課程標準》)中提出以核心素養為宗旨,四個維度分別為生命觀念、科學思維、探究實踐和態度責任。此外,一部分實驗課作為課程內容和教學實施建議呈現,可見實驗教學是達成核心素養發展的重要途徑。但大部分教師受傳統教學理念的影響,無法很好地將實驗和理論相結合,只停留在單一的講解和演示;同時,學生對實驗課的重視程度不夠,造成死記硬背實驗操作、學習積極性不強、生物學實驗教學參與度不高等情況。實驗課的教與學達不到新課改背景下發展學生核心素養及重視學生思維能力和實踐能力培養的要求。

“游戲化”教學以“游戲”為教學手段,寓教于樂,將“游戲”融入課堂教學,巧妙利用了初中生好奇心強、喜歡探究未知事物的特點,激發學生的學習動機,在游戲化實踐過程中深入對知識的理解。《中國教育游戲發展報告》中指出“游戲化”教學能夠改善學生學習動機不足等情況。因此,下面以“制作洋蔥鱗片葉表皮細胞臨時裝片”為例,試將“游戲化”教學運用到生物學實驗課中,探究“游戲化”教學對初中生物實驗教學的促進作用。

1 “游戲化”教學在初中生物學實驗教學中的應用價值

1.1 激發學生的學習興趣

知之者不如好之者,好之者不如樂之者,興趣是推動學習的內在力量,初中是培養學生生物學學習興趣的關鍵時期。“游戲化”教學能抓住學生的注意力,激發學生的求知欲,教師通過設計循序漸進的游戲,使不同層次的學生都能在輕松愉快的課堂氛圍中積極參與課堂,被學科知識所吸引,從而提高學習興趣。

1.2 加強合作性和互動性

教學是教師的教和學生的學相互作用的雙邊活動。游戲中既有合作又有競爭,利用游戲作為手段開展教學,利用游戲思維開展合作學習,可以將更強的合作性和互動性引入教學中。學生在游戲中既可以相互合作,游戲的激勵機制又能夠激起學生的勝負欲和求知欲,強化了生生和師生互動。

1.3 提高課堂效率,加強深度學習

生物學的邏輯性和實踐性較強,但大部分內容較為抽象,單一的理論知識和授課方式難以滿足學生的需求。在生物實驗課中引入“游戲化”教學模式,順應新課改背景下的時代要求,符合初中階段學生發展的生理和心理特征,能大幅提升學生學習積極性和主動性。此外,“游戲化”教學中教師能營造輕松的學習氛圍,使枯燥、抽象的學習內容更有趣、形象,使得學生能更好地投入實驗課中,進入深度學習,提高課堂效率和教學質量。

1.4 發展學生的創新思維能力、遷移能力

胡森在《國際教育百科全書》中提到不同類型的游戲活動能培養兒童的12 項能力,其中最重要的一項就是創造力。將“游戲化”教學運用于實驗課可以提升學生創新思維的新穎性、多元性和問題解決能力。一方面,生物學與生活密不可分,“游戲化”實驗課的開展可以幫助學生突破理論學習難點,激發學生的創新和思考意識,將生物學原理和生活實際緊密結合;另一方面,初中階段學生的思維跳躍性較強,運用“游戲化”教學能幫助學生運用自己喜歡的方式完成教學任務,從而改變學習思路和觀念。

2 基于核心素養的“游戲化”實驗課設計與實施案例

2.1 聚焦《課程標準》和教材要求,明確學業要求

生物學涉及內容廣泛,涵蓋植物、動物、微生物等多方面,教師在實驗教學過程中要緊扣教材內容,聚焦核心素養,引導學生以積極的、科學的方法解決實際問題。“游戲化”教學在實驗課中主要以合作學習的方式呈現,教師要深入研究《課程標準》和教材,選擇與教學內容相適應的游戲形式。“制作洋蔥鱗片葉表皮細胞臨時裝片”屬于生物體結構層次主題下的內容,是學生從微觀認識生物體結構層次的第一階段,在《課程標準》是學業要求和教學建議的一部分,也是初中階段第一個探究實驗。基于學生好奇心強、理論和技能薄弱等特點,本節課采用合作闖關的形式開展實驗,將抽象的理論知識融入游戲過程,既能關注到學生的薄弱點又能掌控課堂秩序,保證較高的課堂質量。

2.2 基于教學目標,策劃“游戲化”環節

“游戲化”教學的最終目的在于達成教學目標,突破教學重難點,提高教學質量,因此教師在設計“游戲化”實驗課教學時要圍繞核心素養明晰教學目標,設計符合核心素養發展和教學目的要求的“游戲化”環節。

本節課教學目標包括:通過小組合作觀察洋蔥鱗片葉內表皮細胞的結構,歸納制作洋蔥鱗片葉內表皮細胞臨時裝片的基本方法;規范使用顯微鏡,初步建立結構與功能觀,培養合作能力、主動探究和創新思維能力;嘗試運用生物畫圖法繪制觀察到的細胞結構,構建細胞結構物理模型,體驗生物學中蘊含的實驗美和結構美等,形成仔細觀察,養成實事求是的科學態度。

在此實驗教學中使用“游戲化”教學模式,主要分為以下三個環節:

(1)環節一:搭建新知學習階梯

實驗開始前,教師介紹實驗材料及用具,并以“你問我答”的方式圍繞顯微鏡使用步驟、對光成功標志等帶領學生回顧顯微鏡的使用方法,幫助學生建立知識體系,同時,該環節也有利于教師進一步了解學情,調動課堂氣氛。

(2)環節二:設計“游戲攻略”,合作探究

教師在設計時將實驗步驟轉變為“游戲攻略”的問答和選擇,以“闖關”的方式幫助學生完成整個實驗;學生可以根據游戲攻略中所選選項的要求抵達相應頁面完成實驗操作。例如,在實驗開始之前會有如圖1所示的選項,將實驗以攻略的形式呈現,激發學生興趣,引導學生自主完成實驗。

圖1 “游戲攻略”操作步驟

在課堂上,教師介紹“游戲攻略”的使用方法,指導學生兩人為一組利用“游戲攻略”完成合作探究,一人閱讀游戲攻略的同時指導另一人完成操作,時間為8 min。在此過程中,學生會在實驗中碰到炸彈頁面,教師需要提醒學生按照要求進行操作或作答(圖2)。學生將從這一過程的失敗中吸取經驗,不斷重復“錯誤—總結—正確”過程。同時,教師不斷巡視并解答實驗過程中出現的問題,突破實驗難點。

圖2 炸彈頁面

以“制作臨時裝片”這一步驟為例,教師詢問是否有學生碰到第五頁炸彈(圖2a),并請遇到炸彈的同學描述錯誤步驟,其他同學幫助其修正。修正完畢后,教師追問:為什么要滴清水? 為什么即便滴清水,還是會有氣泡? 什么是氣泡? 如何操作可以避免氣泡的產生? 接著,教師邀請同學回答顯微鏡下所觀察到的細胞與教師所給細胞圖片的顏色差異(圖2d),并讓學生推測是哪步出了問題,并追問:內表皮為什么要染色? 在學生客觀描述錯誤操作結果后,教師引導學生思考操作不當的原因,從而幫助學生理清思路,答疑解惑,培養科學思維能力。完成解疑后,相鄰兩組互換座位再次完成裝片制作,加強學生的合作互助精神。

(3)環節三:終極“闖關”

教師讓學生自主閱讀教材相關內容,將實驗步驟用一個動詞來概括,要求不能重復,并填在攻略的關鍵字處(圖3)。接著,學生展示總結的動詞并相互補充,培養學生的思維能力。最后,教師將學生繪制植物細胞圖拍照并投影。細胞圖的繪制能高效檢驗學生的自主學習情況,利于學生鞏固重點知識、直觀感受并理解植物細胞結構。

圖3 攻略關鍵字

2.3 細化游戲規則,創新評價手段

“游戲化”教學過程中容易出現課堂失控等情況,教師在教學前要預設可能會出現的情況提前做好應對。在課上,教師要把控好各個環節的時間和節奏,充分運用希沃白板倒計時、投屏等功能。此外,教學中吸引學生全身心投入到課堂中,需要完善課堂評價,做到“游戲化”教學而不是教學“游戲化”。教學評價不僅要評價學生對于知識的掌握程度,也要評價學生對技能的運用,注重學生實際生活中的問題解決能力和核心素養培養。完成實驗后學生需要相互按評價表(圖4)進行打分完成生生互評。教師則根據巡視時的了解和課堂反饋的實驗操作、觀察等情況,對學生進行評價。

圖4 評價表

3 結語

“游戲化”教學模式將興趣作為課堂的催化劑,給學生的自主探究留出了較多空間,做到了“問題學生提、疑問學生解、思路學生講、過程學生悟”。在“制作洋蔥鱗片葉表皮細胞臨時裝片”實驗中融入趣味闖關游戲后,學生課堂參與度和積極性顯著提升,學生思維的碰撞和合作能力也有較大提高。同時,“游戲化”教學的引入也對教師提出了更高的要求,在教學過程中教師要充分挖掘各種資源、深入觀察學生,為構建“游戲化”教學提供更多的素材,讓學生在輕松的課堂氛圍中掌握生物學知識,提升生物學學科核心素養。