基于“电子书包+iPad”模式下的高中生物学教学

刘文胜 李亚丹

（厦门市海沧中学，福建 厦门 361028）

基于“电子书包+iPad”模式下的高中生物学教学

刘文胜 李亚丹

（厦门市海沧中学，福建 厦门 361028）

以生物膜的探索历程科学史为线索、发展学生生物学核心素养为导向进行“生物膜的流动镶嵌模型”教学，引导学生基于“电子书包和iPad”教学模式下构建生物膜的模型，让学生通过观察、分析实验现象，体验科学探索的过程，感受科学的魅力，学习生物膜流动镶嵌模型的理论，培养学生理性思维和科学探究能力。

电子书包；生物学核心素养；生物膜流动镶嵌模型

随着信息技术的发展，构建基于数字化学习环境的新型教学模式，提高课堂教学的有效性，促进学生理性思维和科学探究能力的提升，是“互联网+”进入教育实践的必然趋势和备受关注的热点。笔者尝试运用“电子书包＋iPad”开展高中生物课堂教学。

一、电子书包概述

电子书包是基于网络技术与移动设备的教与学辅助设备，能提供丰富的教学资源，包括教师的讲解、实验演示、经典习题、课外拓展等，并支持图片、音频、视频等多种类型的资源。电子书包除了具有电子课本和阅读笔记的功能外，还能提供学生学习活动过程所需的虚拟学具、学习资源、支持师生互动和生生互动、翻转课堂、课堂学习反馈等。电子书包应用于课堂教学中可以关注学生的差异，帮助学生自主学习、小组合作、自评等，可以满足学生的个性化学习需求，实现少教多学，让教于学；可以应用于课堂练习，开展小组合作练习，以提高练习效果，还可实现针对不同学生设置不同水平的分层练习，并通过统计功能即时获得学习情况的反馈，以利于教师及时调整教学策略。

电子书包的教师端具备教师进行备课活动和课堂教学，包括教案编写、课件制作、导学案和习题编写、资源上传和下载、资源共享与交流、师生课堂互动、推屏展示、讨论投票、评价、作业推送等功能。其学生端具备学生进行自主学习、探究学习、合作学习、虚拟实验体验、讨论交流、预习、翻转课堂、随堂测评、学情分析和成果展示等功能，实现学习方式的多样化。

电子书包的三要素是iPad、耳机和导学案。在高中生物教学过程中，将电子书包、个人学习空间和iPad三者进行有效结合，实现学生在任何时间、地点，以任何形式的学习，从而提高教学的有效性。

二、基于“电子书包+iPad”模式下的高中生物学教学实践

人教版《生物·必修1·分子与细胞》第四章第二节“生物膜的流动镶嵌模型”的教学内容有“对生物膜结构的探索历程”及“生物流动镶嵌模型的基本内容”。教学中，笔者以生物膜的探索历程科学史为线索，发展学生生物学核心素养为导向，引导学生基于“电子书包和iPad”教学模式下构建生物膜的模型，让学生通过观察、分析实验现象，体验科学探索的过程，感受科学的魅力，学习生物膜流动镶嵌模型的理论。

1.探索细胞膜成分

教师在iPad上依次展示“1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行实验，发现脂溶性分子更易通过细胞膜的现象”，及“20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解”等相关史料。并借助电子书包的拖动功能，引导学生在iPad上进行模拟实验，探索细胞膜成分。教师可以提示学生“相似相溶原理是指在溶液中，在结构上相似的物质，彼此互溶。”并进一步设问“根据欧文顿的实验现象，你能否对细胞膜的成分做出合理的假设吗？是否还需要进一步实验来验证？”“依据资料2，你能作出怎样的推论？你是否支持欧文顿的发现？”引导学生通过讨论、分析，得出“细胞膜的主要成分包括脂质（主要是磷脂）和蛋白质”。让学生在发现问题的过程中体验科学探究的乐趣，明白科学技术在科学探索中的关键作用。

2.探索细胞膜结构

教师运用iPad展示资料“1917年美国科学家朗姆瓦指出，磷脂是一种两亲性的分子，‘头’部是亲水的，易溶于水，而‘尾’部是疏水的，不溶于水；他将磷脂的苯溶液铺在水面上，当苯挥发后，留下的磷脂分子在水面上形成单层磷脂分子。”并播放磷脂分子“头部亲水，尾部疏水”的动画片段。接着引导学生在电子书包的学生端构建单层磷脂分子在“空气——水面”上的排列，让学生明确磷脂分子的特点，教师随机推屏展示学生的作品，并让学生进行互评。

教师在iPad上展示资料“1925年，荷兰两位科学家戈特和格伦德尔，用丙酮从红细胞中抽提出脂质，将其在空气——水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的两倍。”接着提出问题“这现象说明了什么？”再引导学生在电子书包学生端，通过组内交流，自主拖动磷脂分子构建一小段细胞膜上的磷脂双分子层模型，并尝试推断出“细胞膜中的磷脂分子为两层”。必要时教师点拨：细胞膜内外都是以水为基础的液体环境，而磷脂分子“头部”亲水，“尾部”疏水。通过推屏功能，随机展示、评价学生构建的模型，总结细胞膜上的磷脂分子以尾尾相对的方式排列为两层，形成了细胞膜的基本支架。

教师在iPad上继续展示资料“1959年，罗伯特森利用电镜，获得了清晰的细胞膜照片，显示暗——亮——暗的三层结构。根据电镜成像原理，蛋白质的电子密度高，在电镜下显暗色；磷脂分子的电子密度低，显亮色。”让学生在电子书包学生端根据电镜下的细胞膜照片，推测蛋白质在膜中的分布情况，自主构建模型。教师通过推屏功能展示、评价学生构建的模型。接着，教师讲解罗伯特森的单位膜模型，引导学生思考、讨论：暗和亮的条带分别代表什么物质？蛋白质一定均匀分布在脂质的两侧吗？再展示变形虫的运动视频实例，引导学生质疑单位膜模型的不合理性，帮助学生树立生物体结构与功能相适应的观点。

教师在iPad上展示资料“1970年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，进行细胞融合实验，一杂交细胞一半发红色荧光；另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光均匀分布。”并让学生在iPad上体验荧光标记的人细胞和小鼠细胞的动态融合过程。引导学生分析得出“构成细胞膜的脂质和蛋白质是可以运动的，细胞膜具有流动性的特点”，并强调说明技术进步在细胞膜结构的研究中起着重要作用，及强化结构与功能相适应的观点，从而培养学生获取信息的能力和科学探究能力。

教师在iPad上展示资料“1972年桑格和尼克森，在新的观察和实验证据的基础上，提出了新的生物膜模型——流动镶嵌模型，并已为多数人所接受。”接着，教师展示流动镶嵌模型的结构示意图，引导学生在iPad上学习流动镶嵌模型结构的基本内容。

3.小结与拓展

教师对运用“电子书包＋iPad”教学模式探索生物膜模型的构建进行简要点评，并请学生结合细胞膜的流动镶嵌模型图示阐述流动镶嵌模型的要点，让学生再次明确学习目标，并进行自我评价，树立科学探究永无止境的理性思维和科学精神，教师进行适时的、必要的补充。最后，教师在iPad上提问：通过体验生物膜模型的探究过程，你认为生物膜的流动镶嵌模型结构是否已经完美无缺了？

4.课堂小测

教师利用电子书包平台的评价系统，进行在线测试，学生在iPad上完成测试并提交答案后，系统会自动分析统计全班学生的答题情况，帮助教师实时了解学生的学习情况，并及时给予反馈评价，以促进学生对本节课学习的反思，还有利于学生提高学习效率和形成正确的认识。

三、教学反思

利用相关生物科学史资料，以“电子书包+iPad”支持学生开展模型构建活动，充分运用电子书包的功能，引导学生在iPad上进行“拖拽、移动”完成模型的构建，通过推屏功能分享展示彼此的探究成果，并借助评价系统反思、评价学习。相较于传统教具的小组活动或者演示操作，学生有了更多的独立思考空间，易于激发每个学生的学习主动性及探究热情，从而提高教学的有效性。不足之处在于有关科学史资料碎片化，不利于学生从整体上把握科学家对细胞膜结构的探索历程。

［1］钟绍春.教育云、智慧校园和网络学习空间的界定与关系研究［J］.中国教育信息化，2014（6）.

［2］祝智庭.电子书包系统及其功能建模［J］.电化教育研究，2011（4）.

［3］王斌，朱守业，刘苗苗.电子书包发展中相关问题的探讨［J］.电化教育研究，2011（9）.

（责任编辑：陈 欣）

2016年度福建省教育科研“十三五”规划教育教学改革专项课题“基于生物学科核心素养的学生活动设计与实践研究”（项目编号：FJJG16-24）。