線上線下融合的中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

徐穎

摘 要：基于信息化教育技術(shù)的發(fā)展，各校結(jié)合《關(guān)于全面加強(qiáng)新時(shí)代大中小學(xué)勞動教育的意見》指導(dǎo)要求，將線下勞動教育與線上虛擬仿真學(xué)習(xí)相互融合，探究線上線下教學(xué)新模式。文章以“觀察家兔的形態(tài)特征”為主題，引導(dǎo)學(xué)生通過線下養(yǎng)殖家兔的實(shí)際勞動來加深對家兔的外形特征和生活習(xí)性的認(rèn)識，同時(shí)借助“兔的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)掌握家兔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能，真正做到在線下實(shí)際勞動中探尋和感知知識，在線上虛擬實(shí)驗(yàn)中獲得和強(qiáng)化技能，提高學(xué)生對生物學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，更好地達(dá)成生物學(xué)核心素養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：線上線下融合；勞動教育；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)；家兔形態(tài)特征；教學(xué)設(shè)計(jì)

一、設(shè)計(jì)思路

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》在教學(xué)建議中明確提出：推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)的深度融合，探索線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式，改進(jìn)師生互動方式，促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)［1］。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的深度融合，教育領(lǐng)域越來越注重互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用，融合線下線上的學(xué)習(xí)方式日趨完備和成熟。特別是在現(xiàn)代信息技術(shù)高速發(fā)展的社會背景下，全國各地中小學(xué)紛紛嘗試通過網(wǎng)絡(luò)的方式開展線上教學(xué)，而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺的發(fā)展為線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)造了無限可能。

在《關(guān)于全面加強(qiáng)新時(shí)代大中小學(xué)勞動教育的意見》和《大中小學(xué)勞動教育指導(dǎo)綱要（試行）》的理論指導(dǎo)下，相關(guān)一線教師需要積極探索新時(shí)代勞動教育的有效模式。基于以上分析，我們嘗試進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新，將線下勞動教育與線上虛擬仿真學(xué)習(xí)相融合，探究線上線下教學(xué)新模式。

本篇教學(xué)設(shè)計(jì)以蘇教版生物七年級下冊中的實(shí)驗(yàn)“觀察家兔的形態(tài)特征”為例。家兔是受學(xué)生們喜愛的小動物，組織線下養(yǎng)殖家兔的實(shí)際勞動可以使學(xué)生加深對家兔的外形特征和生活習(xí)性的印象，以勞增智。但家兔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能較為抽象和復(fù)雜，且在實(shí)際教學(xué)中學(xué)生不便進(jìn)行解剖操作，因此我們借助“兔的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，讓學(xué)生線上觀察家兔內(nèi)部結(jié)構(gòu)，虛擬體驗(yàn)家兔的解剖過程，體會哺乳動物兔區(qū)別于其他類群動物的典型特征，引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)的情境中歸納總結(jié)［2］，形成對兔的形態(tài)特征、生活方式和環(huán)境適應(yīng)性等生物學(xué)重要概念的理解，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。

二、教學(xué)目標(biāo)

【生命觀念】能夠通過線下實(shí)踐和線上學(xué)習(xí)，把握家兔的形態(tài)特征，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)與功能觀以及進(jìn)化與適應(yīng)觀。

【科學(xué)思維】在認(rèn)識家兔形態(tài)結(jié)構(gòu)過程中，掌握用分析、歸納等方法進(jìn)行辯證思考和探究的能力。

【探究實(shí)踐】通過實(shí)際飼養(yǎng)家兔和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，能夠提出問題并解決問題，且在得出結(jié)論后進(jìn)行有關(guān)“家兔的形態(tài)特征”的表達(dá)和交流。

【態(tài)度責(zé)任】在線上和線下教學(xué)中，養(yǎng)成樂于探究生命奧秘的習(xí)慣，樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，形成保護(hù)動物的責(zé)任意識。

三、教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：（1）了解家兔的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)；（2）描述家兔生殖、哺育的特點(diǎn)。

因本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)較為特殊，教學(xué)難點(diǎn)會涉及不同的場景：（1）指導(dǎo)學(xué)生實(shí)際在飼養(yǎng)家兔時(shí)觀察家兔的外形特點(diǎn)；（2）指導(dǎo)學(xué)生利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，觀察總結(jié)家兔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能。

四、教學(xué)過程

（一）線上查閱資料

組織學(xué)生分組，小組內(nèi)部分配任務(wù)，如查閱飼養(yǎng)家兔的工具、食物、注意事項(xiàng)等，并通過討論和交流進(jìn)一步制訂計(jì)劃，確認(rèn)和完善飼養(yǎng)方案：以籠養(yǎng)的方式進(jìn)行家兔飼養(yǎng)。籠養(yǎng)有利于移動位置，更便于打掃衛(wèi)生和管理，添加食物方便，利于家兔快速生長。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生收集資料和制訂計(jì)劃的能力，在明確任務(wù)的同時(shí)，為后期觀察和記錄做好準(zhǔn)備。

（二）在線下勞動中觀察和記錄家兔活動

飼養(yǎng)注意事項(xiàng)：

①定時(shí)清理。定時(shí)清理籠子內(nèi)的雜物，保證籠子內(nèi)部環(huán)境整潔、衛(wèi)生，定期為籠子消毒，及時(shí)清理兔子的排泄物，營造良好的生活環(huán)境，讓家兔舒心成長。

②定時(shí)定量喂養(yǎng)。投喂食物時(shí)，要遵循少量多次的原則，即每餐投入的食物數(shù)量要少，但是次數(shù)要多，等到兔子將投喂的食物快吃完時(shí)再酌量添加，保證喂食的時(shí)間和數(shù)量科學(xué)合理。為了保證營養(yǎng)均衡，食物的種類應(yīng)多元化。可以一次性投喂三種以上的食物，如白菜、胡蘿卜、青菜等，還要定期更換食譜。供給的食物種類越豐富，兔子可汲取的營養(yǎng)則越多樣，這能避免單一的營養(yǎng)攝入，有利于家兔成長。除此之外，還需要提供適量干草，以免家兔出現(xiàn)消化問題。

③定時(shí)定量添水，保證兔子每天的飲水量。添水方法要講究科學(xué)：先在飲水容器內(nèi)用麥麩子摻入適量水并攪拌均勻，再將飲水容器置入籠子。其次，添水的量要適當(dāng)，避免兔子一次性喝太多水，出現(xiàn)拉肚子的癥狀。

④注重定期防疫。在飼養(yǎng)家兔前，要了解相關(guān)的兔子防疫措施，包括兔子生活環(huán)境的清理、保持環(huán)境衛(wèi)生、定時(shí)通風(fēng)和打兔瘟疫苗。

在飼養(yǎng)家兔過程中，學(xué)生要觀察并記錄家兔的外形特征和進(jìn)食特點(diǎn)等，并寫下自己的發(fā)現(xiàn)和心得感悟。

設(shè)計(jì)意圖：在線下勞動中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從學(xué)生的興趣出發(fā)，增強(qiáng)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新性、趣味性，以此激活學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動性，使學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣［3］。除此之外，在真實(shí)情境中培養(yǎng)學(xué)生的愛心和責(zé)任心，達(dá)成探究實(shí)踐和態(tài)度責(zé)任的教學(xué)目標(biāo)，促使學(xué)生形成保護(hù)動物、關(guān)愛動物正確觀念。與此同時(shí)，若學(xué)生在觀察中發(fā)現(xiàn)的問題與家兔的內(nèi)容結(jié)構(gòu)有關(guān)，又可以為運(yùn)用虛擬仿真教學(xué)解決問題打下基礎(chǔ)。教師可以在組織學(xué)生使用虛擬仿真系統(tǒng)時(shí)增加解決相關(guān)問題的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

（三）在線下實(shí)踐中學(xué)習(xí)家兔的外形特征

在學(xué)生飼養(yǎng)家兔并觀察記錄一段時(shí)間的基礎(chǔ)上，教師組織小組用圖片或視頻等展示匯報(bào)飼養(yǎng)過程，交流飼養(yǎng)家兔的發(fā)現(xiàn)，發(fā)表飼養(yǎng)心得。教師點(diǎn)評和總結(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生與動物和諧相處。

教師展示問題：

①兔子的身體主要由幾個(gè)部分組成，它的四肢相對于其他動物有什么特點(diǎn)？

②兔子的體表被毛主要分為哪幾種類型？兔毛會隨著季節(jié)變化而有所不同嗎？如果有變化，這些變化有什么作用？

學(xué)生小組借助先前查閱的資料和飼養(yǎng)觀察的結(jié)果，討論交流得出答案，教師點(diǎn)評并完善。

①兔子的身體主要由頭、頸、軀干、四肢和尾組成。由于兔子習(xí)慣跳躍式的奔跑，它們的前肢相對較短小，而后肢發(fā)達(dá)。

②兔子的體表被毛分為絨毛和粗毛兩種類型。絨毛主要用于保暖，而粗毛則利于散熱。兔毛會根據(jù)季節(jié)的變化而發(fā)生改變，在夏天，絨毛會脫落，粗毛增多，以幫助兔子更好地散熱；而在冬天，絨毛會增多，有利于保暖。兔毛隨著季節(jié)變化有利于家兔體溫保持穩(wěn)定。

設(shè)計(jì)意圖：綜合學(xué)生自主學(xué)習(xí)的知識、收集的資料以及同學(xué)之間的討論互助，完善學(xué)生對家兔外形特征的認(rèn)識。借助直觀的飼養(yǎng)觀察，加深學(xué)生對知識的理解和印象，并以此開展更全面的學(xué)生評價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。

（四）線上學(xué)習(xí)家兔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

教師利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺中的“兔的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”系統(tǒng)，向?qū)W生展示解剖家兔的過程和步驟。學(xué)生仔細(xì)觀察家兔解剖后內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，解決以下問題：

①兔子體腔內(nèi)的膈可以分為哪兩個(gè)部分？

②每個(gè)部分分別由哪些器官組成？

③請舉例并簡單說明這些器官與人類的器官有何不同或相似的地方。

④兔子的食性是否會影響其盲腸的形態(tài)？若是，請簡單說明原因。

⑤兔子的體溫作用機(jī)制是否與其心臟結(jié)構(gòu)有關(guān)？若是，請簡單闡述關(guān)系及原因。

學(xué)生在操作完虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺系統(tǒng)后，小組討論交流并回答上述問題，教師點(diǎn)評、補(bǔ)充和總結(jié)。

①體腔內(nèi)的膈將兔子的體腔劃分為胸腔和腹腔。

②胸腔內(nèi)主要包含了心臟和肺；腹腔內(nèi)包含的器官較多，主要有小腸、大腸、胃、肝臟、腎臟、膀胱等。

③兔子體內(nèi)器官的作用與人體的大致相同。例如，家兔的心臟和人體的心臟一樣是四腔的，作用均是推動體內(nèi)血液循環(huán)；家兔的肺和人體的肺都是與外界環(huán)境進(jìn)行氣體交換的呼吸器官；家兔的小腸和人體的小腸都是消化和吸收的主要器官。

④兔子是草食性動物，與其盲腸較為發(fā)達(dá)的特性相匹配。

⑤兔子能維持體溫的恒定，主要是因?yàn)槠湫呐K血液循環(huán)和輸送氧氣的功能比較強(qiáng)大。生物體細(xì)胞充分利用氧氣分解體內(nèi)的有機(jī)物時(shí)，會產(chǎn)生二氧化碳，同時(shí)釋放能量，其中一部分能量轉(zhuǎn)換為熱量，以此來維持生物體的體溫恒定。加上兔子的心臟有四腔，提升了輸送氧氣的效果，所以兔子呼吸產(chǎn)生的熱量很多，有利于其維持體溫恒定。

解決問題后，教師可以通過“兔的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”系統(tǒng)開展活動，要求學(xué)生嘗試把各種器官拖至家兔體內(nèi)正確的位置。組內(nèi)或不同小組間可以進(jìn)行競賽和搶答，強(qiáng)化對家兔內(nèi)部器官結(jié)構(gòu)的把握，借助現(xiàn)代科技，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性。

設(shè)計(jì)意圖：借助線上的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺來創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，整合各類資源，保障生物課外活動的順利開展［4］。同時(shí)突破時(shí)間、空間和實(shí)驗(yàn)條件的限制，充分利用現(xiàn)代技術(shù)，模擬觀察家兔內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)過程，便于完善學(xué)生的知識體系，使其對哺乳動物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有更為深刻的理解，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。除此之外，還可以借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開展活動，提高學(xué)生的課堂參與度，使學(xué)習(xí)過程更加趣味化和信息化。

（五）在線上視頻中總結(jié)哺乳動物的特征

因?qū)嶋H飼養(yǎng)觀察和虛擬仿真解剖實(shí)驗(yàn)中未涉及家兔的牙齒和生殖哺育部分的知識，教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀看視頻，以此來完善有關(guān)家兔特點(diǎn)的知識體系。

教師：家兔是陸生植食性動物，與其食性相適應(yīng)的生理特征，不僅表現(xiàn)在盲腸上，還表現(xiàn)在牙齒上。

接著，出示家兔和狼進(jìn)食的視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀看、討論，并解決思考題：

①哺乳動物的牙齒是否有分化？若有，可分為哪幾種？

②觀察不同牙齒的形態(tài)結(jié)構(gòu)，談一談不同的牙齒分別適用于什么場景？

③請簡單觀察并說明家兔的牙齒和狼的牙齒有什么區(qū)別，這樣的區(qū)別是否與它們不同的食性有關(guān)？

學(xué)生回答，教師點(diǎn)評、補(bǔ)充和完善：

①哺乳動物的牙齒有分化，主要分化為門齒、犬齒和臼齒三種類型。

②門齒適用于咬斷食物，犬齒適用于將食物撕裂，臼齒適用于咀嚼食物。

③兔子和狼都有門齒和臼齒，但家兔沒有犬齒，而狼的犬齒比較發(fā)達(dá)。這與兩者不同的食性相關(guān)，兔子是植食性動物，而狼是肉食性動物，需要用犬齒將肉類撕碎。

播放家兔胎生和哺育的視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀察，思考并回答胎生和哺乳對家兔生存的意義。

教師：家兔是哺乳動物的一種，與其他哺乳動物一樣，具有胎生、哺乳的功能。兔子在六個(gè)月大的時(shí)候就已經(jīng)發(fā)育成熟，具備繁衍后代的功能了。成年母兔的乳頭主要在腹部以下，有四到五對。幼兔的主要食物是母兔的乳汁。因?yàn)樘ド筒溉榈奶攸c(diǎn)，幼兔僅需母兔的乳汁就能夠獲得身體發(fā)育所需要的營養(yǎng)，所以兔子后代的成活率較高。

設(shè)計(jì)意圖：補(bǔ)充完善家兔的形態(tài)特征，培養(yǎng)學(xué)生借助信息化資源和渠道學(xué)習(xí)知識的意識。強(qiáng)化生物學(xué)科中結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)，幫助學(xué)生形成系統(tǒng)的知識體系。

（六）課堂小結(jié)及延伸

組織學(xué)生列表歸納和總結(jié)家兔的特征，進(jìn)行分享和展示（參考表1）。

在學(xué)習(xí)完家兔特征后，讓學(xué)生搜集和了解其他哺乳動物的形態(tài)結(jié)構(gòu)，嘗試?yán)斫夂蜌w納哺乳動物的主要特征，并在課后進(jìn)行討論交流。

設(shè)計(jì)意圖：通過線下和線上綜合教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生歸納知識并構(gòu)建知識框架的能力，以此培養(yǎng)學(xué)生的思維習(xí)慣和核心素養(yǎng)。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生由個(gè)別到一般進(jìn)行延伸思考，總結(jié)普遍規(guī)律，形成生命觀念。

結(jié)語

在現(xiàn)代初中生物課堂教學(xué)中，教師應(yīng)該注重利用現(xiàn)代科技，結(jié)合時(shí)代需求，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，促進(jìn)學(xué)生的終身發(fā)展。本教學(xué)設(shè)計(jì)以“觀察家兔的形態(tài)特征”為主題，采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)，將教學(xué)主體真正地由教師轉(zhuǎn)移到學(xué)生身上，旨在打造一種融合的、創(chuàng)新的、開放的課堂教學(xué)新生態(tài)［5］。在線上虛擬實(shí)驗(yàn)室中探尋和感知知識，在線下活動中獲得和強(qiáng)化技能，有利于學(xué)生提高對生物學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，更好地達(dá)成生物學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)。

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