深度学习视角下信息技术与高中生物教学融合研究

李启云

(威宁民族中学,贵州 毕节 553100)

信息技术促进教学手段改革,打破教学“时空”限制,实现教育资源共享,提升教育者与学习者的积极性。高中生物教学可与信息技术融合,构建信息化教学模式,开启深度学习之门。但目前由于我们对相关原则与策略把握不清,高中生物信息化教学成果尚不能贴近深度学习目标。教师应加强相关教学研究,力求科学施策、与时俱进。

一、深度学习视角下信息技术与高中生物教学的融合原则

(一)主体性原则

主体性是深度学习的前提条件。深度学习是与浅层学习相对的一个概念,而在以往的高中生物教学中,学生“非主体性”是造成浅层学习的根本原因。学生不能成为学习活动的“主人翁”,则不能在学习过程中形成充分思考,深度学习就此被阻碍。教师要想使信息技术与高中生物教学的融合取得最佳效果,必须坚持主体性原则,让学生成为“主人”,拥有“话语权”。

(二)多元性原则

多元是指信息技术应用方向的多元。信息技术对高中生物教学的辅助,可以是开拓教学空间,也可以是丰富教学内容,还可以是降低学习难度。这也就要求教师在信息技术与高中生物教学的融合中,坚持多样性原则,避免局限在某个方面。

二、深度学习视角下信息技术与高中生物教学的融合策略

(一)信息技术开阔教学空间

在非信息化背景下,课堂一般指学校提供的线下课堂。课堂上,师生面对面互动,利用有限的45分钟共同探讨学科知识,但是随着年级的升高,有限的课堂时间不能满足学生日益提高的学习需求,深度学习由此受限。教师可以基于信息技术与高中生物教学的融合,全力开阔教学空间,让学习时间更加充裕。[1]本文将“教学空间”划分为“预习空间”“学习空间”“复习空间”,讨论具体的“开阔”方法。

1.开阔预习空间,促进课堂教学

预习是教学的一部分,预习效果与课堂教学效率和成果密切相关。若预习得当,学生提前对核心知识形成认识,明确个人疑问,带着问题进入课堂,可以使课堂以解决问题为主线,重点清晰,提高效率。教师可以通过信息技术推送预习资源,同时督促学生,调查预习结果,为课堂教学提供参考。比如,人教版高一《生物》必修1“细胞的多样性和统一性”教学,教师可以在课前,通过信息技术推送预习资源包,其内容包括“显微镜操作指南(视频)”“多样、统一的细胞(阅读材料)”“细胞的多样性和统一性(问题导学案)”。之后,教师督促学生下载资源包,对照视频、阅读材料与教材,了解“细胞的多样性和统一性”主要内容,回答导学案问题,并且及时通过后台程序提交导学案。学生自主预习,把握简单知识,明确个人疑问,能够在课堂有针对性地提问教师,巩固认知,解除困惑。教师后台检查学生导学案完成度,分析典型问题,能够为课堂教学制定有针对性的教学计划。信息技术开阔预习空间,能够促进课堂教学,增加高中生物深度学习路径。

2.开阔学习空间,配合课堂教学

开阔学习空间,目的是配合课堂教学,其方法为打造第二课堂。随着信息技术在基础教育方面的应用,第二课堂已经成为高中生物教学的重要途径。[2]教师可以立足第二课堂组织直播课、录播课,以此弥补课堂教学时间的不足,完善知识讲解。比如,人教版高一《生物》必修1“细胞器之间的分工合作”教学,课堂教学基本以“细胞器之间的分工”为主,在逐一讲解“分离细胞器的方法”“植物细胞的细胞器”“动物细胞的细胞器”“细胞器之间的协调配合”后,课堂时间基本过半,“细胞的生物膜系统”“同位素标记法”教学时间相对紧张。教师可以基于QQ直播、钉钉等媒介打造第二课堂,以录播课形式开辟学习空间。比如,教师可以根据课堂教学情况,围绕遗留知识录制教学视频,将教学视频上传在第二课堂,督促学生利用课余时间下载视频,自主学习。教师还可以开放留言平台,通过留言互动增强第二课堂教学效果。比如,教师可以在视频下方留言:生物膜系统在细胞的生命活动中发挥哪些作用?学生通过回复留言回答问题,教师再回复学生对留言的评论,纠正学生错误观点。再如,学生通过留言发表自己的疑问,如“社会上有应用细胞生物膜系统的真实案例吗?”教师及时回复其留言,解决其问题,开阔其视野,增加其学习深度。

3.开阔复习空间,巩固课堂教学

夸美纽斯曾提出:“学习不巩固,就如同水泼在筛子上。”深度学习视角下的高中生物教学应践行巩固性原则,及时巩固课堂教学,使学生对核心知识留有深刻印象。然而由于课堂时间的紧迫性,教师对学生课堂复习的指导相对受限。教师可在信息技术融合下,开拓学生复习空间。比如,人教版高一《生物》必修1“降低化学反应活化能的酶”教学,教师可在结束课堂最后一个课时的教学后,微信发布“思维导图”任务与课后作业。

任务链接:根据你对“降低化学反应活化能的酶”相关内容的理解,整理教材关键信息,补充你的思考,绘制一幅总结性思维导图。完成任务后,将导图上传至微信群文件,参与思维评比。

作业链接:在适宜的条件下,某实验小组在一定量的淀粉溶液中加入少量淀粉酶,酶促反应速率随时间的变化如图所示(图略),则下列说法哪些是正确的?(1)ab段内,酶与底物结合时酶的构象会发生改变;(2)bc段内,酶促反应速率下降的原因是底物浓度的降低;(3)随着反应时间的延长,c点处酶活性比b点低;(4)若增加淀粉酶的用量并进行重复实验,则b点会向左上方移动。

任务在总结归纳方面促进学生复习,作业在实践应用方面促进学生复习,二者结合,可全面巩固课堂教学效果。同时,任务鼓励学生借助信息技术媒介评选优秀思维导图,可以利用学生的自尊心与荣誉感,激励学生完善思维导图细节,提高总结归纳质量。而针对作业,教师可以借助信息技术途径,及时为学生检查题目和讲解答案。这样既节约了课堂讲解作业的时间,也使学生能够及时纠错,其深度学习作用显而易见。

(二)信息技术丰富教学内容

使学生在高中阶段深度学习生物知识,教材是重要的学习材料,但不是唯一的学习材料。生物学是研究生物生命现象、本质和生活规律的科学,与自然世界、人类生活息息相关。所以在人类的实际生活中,存在丰富的生物学习资源,人类对生物学的研究也从未止步。教师可以立足于此,借助信息技术了解最前沿的生物研究成果,收集丰富的生物学习资源,丰富教学内容,拓宽学生眼界。[3]比如,人教版高一《生物》必修1“细胞的分化”教学,细胞分化是生物界普遍存在的生命现象,决定了生物体的正常发育,细胞分化若出现问题,则生命体会遭受不同程度的疾病。在此基础上,医学界愈发关注生物体的细胞分化,并且针对细胞分化的疾病治疗取得了一定研究成果。教材“骨髓移植和中华骨髓库”拓展资源便体现了这一内容。但是,教材对相关内容的介绍相对简洁,不能满足学生深度学习需求。教师可以通过信息技术手段访问医学网站,了解更多关于细胞分化的医学研究成果。比如,中国医学科学院北京协和医学院2022年7月发布“马峰团队发表关于人类中性粒细胞谱系分化调控机制的创新研究成果”科研报告,宣布关于人类中性粒细胞谱系分化的研究结果。教师可以通过信息技术手段了解相关内容,并将其整理为拓展教学资源。学生由此展开拓展学习,进一步认识人们对人类生命体细胞分化的研究,了解更加专业的细胞分化知识。这不仅有助于其深度学习,而且有利于其建立远大志向,成为生物研究的储备人才。

(三)信息技术降低学习难度

高中生物学习具有一定难度,深度学习视角下,学生被要求在更深层次认识和分析问题。教师应当通过信息技术适当降低学习难度,提高学生积极性与成就感。

1.情境降低认知难度

认知是学生深度学习高中生物的第一步,但是基于教材内容对生物现象的抽象概括,鲜有学生能在课堂上,直接对教材内容形成有效认知。教师可以利用信息技术创设情境,为学生提供形象的生物场景,从而使其在“身临其境”中,降低学习难度,提高认知效果。[4]比如,人教版高一《生物》必修2“减数分裂”教学,教材抽象概括减数分裂过程:在减数分裂前,每个精原细胞的染色体复制一次,而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次,最后形成四个精细胞。这两次分裂分别叫作减数分裂Ⅰ(也叫减数第一次分裂)和减数分裂Ⅱ(也叫减数第二次分裂)。如果教师直接引导学生阅读此部分内容,难免使学生百思不得其解。教师可以通过信息技术创设“减数分裂”情境,动画展现“同源染色体配对——四分体中的非姐妹染色单体发生互换——同源染色体分离,分别移向细胞的两极——每条染色体的着丝点分裂,姐妹染色单体分开,分别移向细胞的两极”的“精原细胞——初级精母细胞——次级精母细胞”减数分裂过程。学生先观察动画情境,对减数分裂的具体过程形成直观认识,再阅读教材文本,能够更快速地对减数分裂概念形成深度理解。

2.微课降低理解难度

以深度认知为基础进行深度学习,学生应深度理解课程重点与难点。在此期间融合信息技术,教师可使微课为教学赋能。展开来说,教师可以围绕课程重点与难点预制微课,在微课中根据学习可能出现的问题,预设讲解内容。学生若在课堂表现出理解障碍,教师可及时播放微课,利用简洁凝练的视频替代传统的课堂解惑方法,回应学生问题,降低其重难点理解难度。比如,人教版高一《生物》必修2“DNA是主要的遗传物质”教学,以“肺炎双球菌转化实验的原理和过程”与“噬菌体侵染细菌实验的原理和过程”为重难点。在学习过程中,学生普遍对验证DNA是主要遗传物质的实验原理和过程存在理解障碍。教师可预制“肺炎双球菌转化实验”与“噬菌体侵染细菌实验”微课,学生提出问题后,教师直接通过多媒体播放微课视频,一边引导学生观察视频实验过程,一边对实验原理进行讲解。微课的生动性维持学生解惑积极性,微课的针对性促进学生生物思考与理解。微课融入高中生物教学,使学生深度理解课程重难点,向深度学习迈进一大步。

3.演示降低实验难度

实验是探索生物世界的重要手段,也是高中生物的核心内容。然而高中生物实验的复杂性,使部分学生对实验操作望而却步。教师可以通过演示实验降低学生实验难度。但是,传统演示方法不利于学生对实验过程与操作方法的全面观察。教师可以在信息技术背景下,通过信息化途径演示实验。[5]比如,人教版高二《生物》选择性必修1“植物生长调节剂的应用”教学,要求学生通过“探索植物生长调节剂的应用”实验活动,深度认识植物生长调节剂在生产生活中的作用。实验过程中,学生需要进行控制变量、使用药品等复杂操作,稍有失误,实验便可能前功尽弃。教师可以通过信息技术手段制作演示实验视频,同时为视频添加一些特写镜头,如调配药品、控制浓度的特写镜头,控制无关变量的特写镜头。学生自主实验前,教师可以通过多媒体播放演示实验视频,使学生先观察、记笔记,理清实验思路与注意事项,再进行动手操作。实验结束后,教师还可以指导学生运用信息技术手段分析实验数据。从演示实验到动手操作、分析数据,学生轻松地经历完整的实验过程,在实验结论中实现深度学习。

三、结语

近年来,深度学习已经成为基础教育的必然趋势,而在深度学习视角下,信息技术对高中生物教学的促进意义不容小觑。教师应立足于高中生物教学现状,分析信息技术融合点,为学生深度学习开启新的通道。文章结合人教版高中《生物》教材展开了一些讨论,在强调主体性与多元性原则基础上,提出了一些可行策略。教师可以适当借鉴文中观点,在高中生物教学中合理应用信息技术,促成学生深度学习。