借助信息技術為學生創設學習情境

郭亮 崔淑芳 宋媛媛 梁虹

當今，信息技術與教育教學正在深度融合，教與學的方式也在悄然改變。在技術支持下，教學難點能被有效突破。對生物學學科而言，線上學習是一種很好的教學方式，它能打破時間和空間限制，有利于學生開展個性化學習。“減數分裂”是高中生物學教學的重要內容，對教師來說也是教學難點。對于“減數分裂”過程中染色體行為的變化規律，很多教師說不清、道不明，導致學生學不會、弄不懂。如何利用信息技術“創境導學”？筆者和團隊成員利用交互式電子白板、微視頻等技術，創設情境，通過對比分析探究、小組討論、模型建構、多媒體演示等方法，將微觀的內容變成宏觀的活動，引導學生自主學習、獲取知識，在評議的過程中解決問題，突破難點，幫助學生深化對知識的理解，提高素養和能力。

一、創設情境、破解難點的方法

“減數分裂”這種細胞水平的活動，微觀抽象，人們無法直接觀察。教師采用不同的技術手段創設情境，使“減數分裂”過程生動形象地展示出來，能讓學生輕松地理解，獲得直觀感受。筆者在授課諸環節采用了不同技術手段（見表1）。

教師營造適宜的數字化學習環境對學生突破“減數分裂”這一難點知識是有益的。實踐中，筆者采取了“（數字化）情境—問題—分析（情境展示研討）—結論（情境化鞏固）”的設計思路，引導學生突破難點。

（一）創設數字化情境，引出話題激發學生興趣

創設情境：利用交互式電子白板以圖片形式展示兩種雞蛋——餐桌上常見的雞蛋（不能孵出小雞）和能夠孵出小雞的雞蛋。

提出問題：為什么我們平時吃的雞蛋大多不能孵出小雞呢？

分析原因：使用交互式電子白板的“神奇墨水”功能展示它們在染色體數目上的區別，這種操作可以讓學生很直觀地觀察到未受精的卵細胞和受精卵細胞在染色體數目上的差異（如圖1）。

得出結論：受精的蛋（即受精卵）細胞內具有成對的染色體，能發育成小雞;未受精的蛋是卵，細胞內染色體數目減半，不能孵化出小雞。

筆者帶領學生判斷雞蛋是否受精，將蛋對著燈泡照，如果在蛋的一面出現一小圈陰影，則表示該蛋已受精，沒有陰影的則沒有受精，不能孵化出小雞。

筆者進一步提出問題“不能孵化出小雞的蛋是怎樣產生的”，進而引出“減數分裂”的概念，讓學生了解高等動物的精子和卵都是“減數分裂”產生的。

（二）數字化深度研習，助力學生能力提升

提出問題：“減數分裂”發生在高等動物的什么部位呢？

筆者在說明“人和其他哺乳動物的精子是在睪丸中形成的”之后，展示睪丸橫切圖片，使用交互式電子白板的“神奇墨水功能”顯示具體部位，講解“睪丸—曲細精管—精原細胞”的關系。

筆者進一步提出問題：精子或卵是怎樣通過“減數分裂”實現染色體數目減半的呢？

筆者讓學生自主閱讀教材，了解“減數分裂”的概念和特點。“減數分裂”各時期染色體的形態結構難以觀察^[1]，為此筆者播放微視頻向學生展示“減數分裂”中細胞和染色體行為的變化實驗觀察圖（只展示減數第一次分裂，如圖2）。

筆者提出問題：“減數第一次分裂過程中，各時期染色體發生了什么變化”，讓學生結合教材分裂圖對各時期變化進行描述、歸納，然后播放動畫，引導學生突破難點。

由此，師生總結出“減數分裂”第一次分裂各時期的特點。

筆者播放減數第二次分裂的動畫，引導學生觀察總結各期特點，并將減數第二次分裂與有絲分裂染色體的變化進行比較，讓學生總結其異同。

學生觀看“減數分裂”微觀動畫后，對“減數分裂”的過程、染色體變化和有絲分裂的區別等知識有了一定的了解，對細胞名稱、同源染色體（從來源上、聯會上講）、非同源染色體、聯會、四分體等概念有比較直觀的認知，突破了難點^[2]。

（三）數字化建模，總結運用

模型構建是“科學思維”的重要內容。通過前面的學習，學生基本了解了“減數分裂”過程。建模教學可以幫助學生進一步理解“減數分裂”的知識。教師利用信息技術建模，可使學習過程更生動、更有趣，讓學生更好地突破難點。

1.數字化建模

筆者首先利用多媒體展示“減數分裂”各個時期的細胞（分裂順序打亂，如圖3）^[3]，讓各組學生討論后歸類、排列，然后匯報、評價，最后引導學生得出正確的“減數分裂”過程模型順序，即1—2—3—5—9—6—7—8—4。

2. 實物建模

筆者為了提高學生的課堂參與度，鍛煉學生的思維能力^[4]，開展了動畫和建模教學。學生合作（自帶材料）建構了“減數分裂”過程物理模型。隨后，筆者利用“授課助手”同步上傳各組模型（如圖4），再次組織學生進行比較、評價。

3. 對錯誤“減數分裂”過程模型進行分析

提出問題：“減數分裂”能以如下方式進行嗎？

筆者用交互式電子白板分別展示圖例（如圖5、圖6）^[5]：

學生將正確的“減數分裂”過程模型與圖5、圖6所示的錯誤模型比較，分組討論。

分析：圖5中的“減數分裂”是一次分裂，產生的子細胞數目少，染色體組合方式不同，產生的子細胞種類少，還可能同源染色體不分離;圖6中的“減數分裂”第一次是有絲分裂，第二次是“減數分裂”，與實際不符。

結論：圖5和圖6中的“減數分裂”方式不正確。

4.構建“減數分裂”過程物質數目變化的數學模型

教師引導學生構建“‘減數分裂過程中各物質數目變化”的數學模型，有利于提高學生對于生物學問題的分析與解決能力。

筆者使用交互式電子白板展示“減數分裂”過程模型圖，讓學生分析總結各個細胞的染色體條數和DNA分子數。學生填寫表格（見表2），匯報結果。師生共同研討得出正確結論。

筆者通過交互式電子白板上展示空白坐標。

各組學生交流后，派代表到黑板前，使用繪圖工具畫出曲線圖。師生評價得出正確曲線圖。

（四）數字化游戲交互評價，融合提升

教師創設人機互動的游戲情境，營造良好的評價氛圍，可以進一步激發學生興趣，提高參與度，促進其能力的融合提升，從而取得更好的教學效果。

筆者使用交互式電子白板展示“減數分裂”過程游戲圖，引導學生討論，區分哪些細胞屬于初級精母細胞，哪些屬于次級精母細胞。學生代表被邀請上臺操作，將各種細胞拖到該存在的部位。這樣教學能更好地發現學生的知識漏洞。學生對每幅圖片都要進行思考和甄別，這就避免了學生偶然答對的可能性。另外，在一名學生完成之后筆者讓其他學生去“找茬”，沒有次數限制，使用交互式電子白板的“拖曳”功能找出有爭議的點，引發大家討論。在此基礎上，筆者點撥、總結，幫助學生突破難點。

（五）課后學生在線學習，教師釋疑解惑

筆者利用信息技術開展情境教學，使大多數學生對“減數分裂”有了正確認識。但一些學生仍有不懂不會的地方。新冠肺炎疫情防控期間，學生居家學習，遇到問題怎么辦呢？

其實，學生仍然可以利用數字化情境資源來解決問題。一方面，學生對于不會的問題可以通過網絡搜索來探究解決方案;另一方面，可以關注一些網絡平臺，或者借助一些微信公眾號進行線上學習。例如，學生登錄國家教育資源公共服務平臺，搜索“減數分裂”，找到很多資料，點開就可以學習;或者登錄國家智慧教育公共服務平臺，在首頁點擊國家中小學智慧教育平臺中的課程教學欄目，選擇人教版高中生物學教材必修二，就可以找到相應的視頻課程、學習任務單和課后練習。此外，學生可以關注一些生物學教育工作者或名師創建的微信公眾號，找到相應的資源進行學習。有些微信公眾號對“減數分裂”的要點知識進行了解讀;有些微信公眾號里面有“教學素材”等欄目板塊講解“減數分裂”知識，支持用戶隨時打開瀏覽;有些微信公眾號里有“減數分裂”微課，對減數分裂過程異常進行了解讀和總結;有些公眾號發布“原創資料”等學習資料。當然，教師也可以針對多數學生的疑難進行解析，在班級群直播或錄播，或發送相關微視頻、文字資料讓學生學習。

二、探索與反思

綜上所述，筆者運用信息技術手段，引導學生突破了“減數分裂”的知識難點，取得了較好的教學效果。在信息技術的支持下，教師創設真實生活的情境，使教學內容與學生的生活更加貼近，從而激發學生解決實際問題的興趣;教師創設問題情境，引導學生深度學習，不斷探索，助力其素養與能力的提升;教師創設模型情境，多維構建模型，有利于培養學生的科學思維能力;教師創設評價情境，科學、高效、有趣，促進了教學目標的達成;教師創設網絡情境，不斷拓展學習空間，有利于學生鞏固學習成果。教師創設數字化教與學的情境并使之付諸實踐，是在新課標指引下培養學生生物學學科核心素養的有益嘗試。但是，數字化情境教學并不能解決本節課所有的問題，如“減數分裂”知識與遺傳定律的關系、配子種類的多樣性等。對于這些問題，教師要做單元整體設計才能有效破解，這需要同仁共同努力，不斷優化。

參考文獻

[1] 李家祥，劉立波，魏民，等.細胞生物學實驗教學改革實踐探索——減數分裂前期Ⅰ染色體的觀察[J].中國細胞生物學學報，2021（11）：2177-2185.

[2] 劉菲.動畫教學資源在高中生物學教學中的應用研究[D].成都：四川師范大學，2020.

[3] 楊秀梅.以白板為主要媒體的“減數分裂”（第一課時）的教學設計[J].生物學教學，2017（4）：38-39.

[4] 曹琰娣，李韶山.利用物理模型，突破“減數分裂”教學難點[J].生物學教學，2019（3）：28-29.

[5] 吳先亮.基于科學史及模型構建的“減數分裂過程”教學設計[J].生物學教學，2020（9）：33-35.

（作者郭亮系天津市東麗區教師發展中心教研員、高級教師;崔淑芳、宋媛媛系天津市軍糧城中學教師;梁虹系天津市第一百中學教師）

責任編輯：祝元志