傳感器的引入提升初中生物學課堂學生獲取信息能力

孫娜　梁超

一、基于有效教學分析及最近發展區理論研究現狀

余文森教授經過二十多年的學習、實踐和研究，提出了實現有效教學的三條教學規律：“先學后教”——以學定教；“先教后學”——以教導學；“溫故知新”——學會了才有興趣。20世紀30年代初，維果茨基在認真分析總結當時關于教育與發展的理論基礎上提出了自己獨特的教學與發展觀，提出了“最近發展區”的概念。他認為至少應該確定兒童的兩種發展水平。一是現有發展水平，指已完成的兒童心理發展周期的結果和由它形成的心理機能間的水平，智力測驗幾乎總是與這一現實發展水平打交道；二是在成人幫助下，兒童心理發展可能達到的結果及由此而形成的心理機能間的水平。二者之間的差異就是最近發展區。我們應該在有效教學的基礎上讓學生的學習實現最近發展區上的提升，因此，多元化地攝取信息、探究實踐、解決問題顯得尤為重要。

我們認為傳統教學對“運動的產生”一課的處理仍存在一定的問題。實驗課只成為學生單純操作、練習的過程，缺少學生的積極參與、主體體驗和動手、動腦相結合。而學生通過觀察、猜想，定性驗證、定量驗證，并進行定量的實驗設計實現自變量和因變量之間關系的認識，得出結論，總結運動的規律。本節課把要求提高到了實驗設計、分析以及評價的高度，對學生而言比較困難，也很有挑戰性和趣味性。學生通過本節課的學習，能對觀察實驗進行規律猜測，驗證動靜結合的過程形成和發展，有利于高中階段對這部分知識的進一步學習。其具有“承上啟下”的作用?；顒咏虒W注重學生“親歷”探究過程，達到規律產生的“共鳴”感與認同感，這就要求教學在“生態化”的環境下進行，開展生命課堂。一方面，傳統教學慣于強調“講授”的重要性，學生的主體作用并未展現，用肌肉模型激發不了學生的興趣，導致課堂呆板，教學了無生趣；另一方面，為了調動學生的積極性，體現“生命課堂”的優越性，激發學生的大膽猜想，難免出現教學系統雜亂的狀況。由此，如何使學生在外部系統開放這一生態化的環境下，由被組織向自組織轉變，將知識、信息不斷向結構化、有序化的方向發展就顯得尤為重要。

以下以“運動的產生”為研究內容，改變了在常規教師強調實驗操作注意事項的狀況，增加了采用問題解決式的探究性學習模式來完成教學目標。教學中通過引入傳感器，引導學生獲取數據，充分驗證猜想，“真實驗、真體驗”獲得“真感悟”，學會尊重事實和證據，進行獨立思考，培養勇于探索、敢于質疑的創新精神。

二、教學案例

［教學內容分析］

本節課內容是一節八年級上學期學生必做的實驗，主要幫助學生認識關節的結構，理解骨與其功能相適應的結構特點，理解骨與骨骼肌的協調作用在形成運動過程中的重要作用。但當前學生實驗課實效性并不高，主要表現有：（1）實驗課的任務緊，小組之間的配合不夠；（2）學生在實驗過程中只是機械地按照要求進行操作，沒有思考為什么“這么做”，不“這么做”會有什么影響；出現異?，F象時，也不思考可能的原因；（3）教師在指導學生操作時，一般是在學生動手前強調規范性和注意事項，導致學生只知道是什么，卻不理解為什么，缺乏實際操作的體會和真實感受。

［學情分析］

1.學生已有基礎：（1）已經了解骨骼肌特點、骨骼肌的收縮和舒張、骨的結構功能。通過對解剖器的使用，初步掌握了生物實驗的操作方法，能夠熟練地使用常見的生物器材。（2）通過生物體觀察猜想推理、實證檢驗猜想，初步形成科學思維。（3）已經了解了科學探究的一般步驟，能夠在教師的指導下進行簡單的探究實驗；具備了一定的實驗分析能力，能夠根據實驗現象獲取證據，并進行科學推理獲取結論。除此之外，學生還初步具備科學質疑、小組合作和表達交流的能力。

2.存在問題：學生操作的規范性和熟練度有待提高。對解剖觀察的一些操作注意事項有待確認；對肌肉收縮是運動產生的原因有混淆，認為收縮、舒張均是動力，混淆了氣體進出肺骨骼肌的收縮和舒張。認為肌肉可以連接到一根骨頭上。

［教學目標］

1.通過解剖觀察雞翅，培養觀察能力和分析能力。

2.通過探究運動的產生需要一定的結構基礎，觀察并進行猜想，設計實驗，論證，促進學生對運動規律形成過程的推測。

3.分析運動形成的過程，認同生物體的結構與功能相適應，逐步形成生物體是一個統一的整體的觀點。

三、活動特色

（一）能力的梯度培養

1.關注到概念教學中學生對理解能力和實驗探究能力的培養。創設真實的情境讓學生猜想，理解能力是基礎。通過實驗探究這種手段讓學生具備一定的科學探究能力，又具備了問題解決能力，簡單總結為基礎、手段、應用，它們層次遞進，也有交叉，而中高考的能力層級貌似可以進行關聯。

2.探究實驗中，突出實驗的主體地位，在真實踐中提出真問題，并利用多元手段解決問題，形成概念，暗線實現學生探究骨骼肌收縮是運動產生的動力，在實現是什么、為什么、怎么樣的過程中構建概念并在概念的形成中引用材料進行實驗設計，解決問題，并引用肌電傳感器，讓探究的手段多元化，實現自變量與因變量的自主探究，實現多學科之間的交叉融合，體現了質疑+證據+邏輯的科學探究過程。

（二）教學反思

1.目標設定方面：本節內容的重難點為骨骼肌的收縮是運動產生的動力。學生在實踐過程中發現問題，猜想，實驗驗證，形成核心概念，探究過程，進行連續性思維，通過動腦、動手，整合，最后實現問題的解決。

2.教學過程方面：對學生的生成性問題沒有給予適當的引導和處理，總是因考慮到本節課的效率錯過一些值得研究的問題；對資料的提供有待重新思考，是否明確指向所研究的問題，干擾的信息需要及時刪掉，對困惑能否在當堂課給予解答，明確指出問題的方向，對梯度問題的呈現能否給予一定的指導，肌肉的收縮對導致的結果最直觀的體現是看到骨骼肌的變粗、變短，很多學生的回答僅僅是收縮了，缺少用詞的精準性。

3.教學結果：對運動產生的動力是骨骼肌的收縮，學生沒有理解到位。本實驗忽略了一點：不同的骨骼肌收縮，產生的效果是不一樣的。如在模擬雞翅運動的過程中豎直舉起這個雞翅會牽出重力的影響，無關變量，水平放置進行實驗就更嚴謹了。在分析傳感器的圖形結果時，通過正負數值的差異讓學生提取信息，兩塊肌肉交替收縮完成，但學生沒有透過數據分析到兩塊肌肉之間的聯系，有點遺憾。

編輯：常超波