基于翻轉課堂的高中生物教學實踐

【摘要】伴隨著全球數字化時代的來臨，學校教育的教育理念、教學模式、教學過程等都將發生巨大變革。“翻轉課堂”正是變革傳統課堂的有效途徑之一，克服了傳統教學模式存在的弊端，如時間與空間的局限、學生的個性化學習需求等。文章以人教版高中生物必修一第三章第二節“細胞器之間的分工合作”（第一課時）為例，從翻轉課堂的內涵、教學設計、教學案例、反思與總結幾方面為教師提供一些思路和借鑒，以期能提升學生學習效果，培養學科核心素養。

【關鍵詞】高中生物；翻轉課堂；細胞器之間的分工合作

【中圖分類號】G633.91【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2023）19—0107—05

近年來我國教育課程改革經歷了從最初的“改變效率”，到隨后的“改變關系”，再到今天的“改變意義”[1]，逐步完成了以教師講授到學生學習的過渡，從關注知識到關注能力的轉變。高中生物課程改革的靈魂即生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任[2]。核心素養的高效實踐需從“生物教學”向“生物教育”的觀念轉變，從“知識教學”向“能力教育”的內容轉變，從“學問課堂”向“智慧課堂”的方式轉變[3]。但傳統教學模式存在時間與空間的局限，無法滿足學生的個性化學習需求，激發學生的學習興趣，幫助學生認識生物學習對生活的意義。傳統教育模式已無法實踐核心素養在課堂中的“落地生根”，幫助學生應對日新月異的生活與工作。

隨著全球數字化時代的來臨，學校的教育理念、教學模式、教學過程等都將發生巨大變革，教育數字化不僅重塑了現代教育內涵，更是再構了人類學習方式。而這場變革對于日常教學最為顯著的影響是對教學模式的改變，“翻轉課堂”正是變革傳統課堂的有效途徑之一，其以“學生為中心”展開教學將是對傳統教學弊端的彌合與升華。

本研究以人教版高中生物必修一第三章第二節“細胞器之間的分工合作”（第一課時）為例，以翻轉課堂的內涵、教學計劃、教學案例、反思與總結幾方面進行論述，以期為一線教師拓展教學思路。

一、翻轉課堂的內涵

翻轉課堂起源于美國，兩位化學教師Jon Bergmann和Aaron Sams為幫助課堂缺席學生克服學習的時間空間局限，使用錄屏軟件錄制PPT講稿及講解音頻，上傳網絡供學生下載學習，以此幫助學生補課。兩位教師探索性的嘗試打破了“課堂知識講授，課后知識內化”的傳統教學模式，形成“課前聽講，課堂實踐”的翻轉課堂教學模式，由此而備受教育領域關注。伴隨“可汗學院”和“MOOC”（“慕課”）的產生與發展，為翻轉課堂提供了資源支持，翻轉課堂逐步廣泛興起。

“翻轉課堂”的開創者Jon Bergmann和Aaron Sams認為，翻轉課堂注重的是師生和生生間的有效交流，促進學生深層次認知能力的發展，并非單純的教學視頻播放[4]。因此，翻轉課堂實質是在信息技術的幫助下，學習者在課前對知識進行思考與自主學習。課中，通過師生及生生的交流討論、探究驗證等互動，進一步深化知識的認知，在整個課堂活動過程中，教師的作用是答疑解惑與引導[5]。翻轉課堂構建了新型師生關系，擴大了應用區域和受影響人群，拓展了教學內容與教學方式，促進了教學資源的有效利用與研發。

二、翻轉課堂教學設計

張新明等人認為，翻轉課堂“課前傳授+課上內化”，其教學核心是課前深入學習，課中通過交流經驗和觀點深化學生的認知[6]。由此可知，翻轉課堂并不是簡單地將傳統教學分割為線上線下兩部分，需在“學生為中心”的基礎之上，針對課程內容進行整體性的教學設計，構思線上線下教學內容的有效融合、學生的自主學習度和課堂參與度等內容，因此，教學設計對于知識點的高效內化至關重要。在Robert Talbert教授的翻轉課堂模型基礎上，本文進行了基于翻轉課堂的教學設計，如圖1所示。

由圖1可知，整個教學環節包括“課前”“課中”“課后”三部分，主體均為學生。設計基于對教學目標的把握和教學內容、學情的分析，確定教師講授內容和學生探究內容。

課前教學視頻、練習題目和課后任務由教師提前準備并在線發布，其中，教學視頻內容要契合教學目標、內容及學生學情進行針對性講解，突出教學重點與難點，構建學生互動策略；課前練習的設計要符合“最近發展區”理論，合理的數量及難易度幫助學生完成新知識傳遞；課后任務是對新知識的鞏固與應用，幫助學生構建本節課知識網絡，深化課程內容。

建構主義者認為，知識的獲得是學習者在一定情境下通過人際協作活動實現意義建構的過程[7]。因此，課中教學安排應遵從“學生探究為主，老師引導為輔”的原則，完成對當前所學知識的內化。課堂環節起始于學生自學知識的反饋，師生對反饋內容進行過程性及結果評價，教師應充分利用情境、協作、會話等要素，拋磚引玉式地引導學生總結出一些有探究價值的問題，針對問題進行協作探究，在交流、討論、批判中形成對問題的見解。教師尊重學生的獨立性，選擇合適的切入點進行交流，保證小組活動的有效開展。當學生進行成果匯報時，教師應及時關注學生反饋，若發現可探究問題，可以再次進行協作探究和成果匯報，以此循環完成知識內化。

三、翻轉課堂教學案例

（一）教材及學情分析

“細胞器之間的分工合作”位于人教版高中生物必修一《分子與細胞》第三章第二節，包括“細胞器之間的分工”“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質的流動”“細胞器之間的合作”“細胞的生物膜系統”四個小部分的內容，是后續真核細胞生命活動知識的基礎與總領，也為學習細胞的能量供應和利用奠定細胞學基礎，幫助學生建構“結構和功能的統一性”“部分與整體的統一性”等生物學素養。

學生在初中階段學習過顯微鏡的操作，動植物細胞的比較，大致了解葉綠體、線粒體和液泡的形態和功能。但學生對細胞器的亞顯微結構、各細胞器的功能以及分離細胞器的方法仍需進一步認識。本節課涉及的細胞器種類很多，形態、結構和功能各異，內容較為抽象和瑣碎，教材中有豐富的圖文資料，綜合上述教材與學情分析，本文認為本節課進行翻轉課堂實踐具有實際意義。

（二）課前準備

課程標準中對本節課的具體要求是闡明細胞內具有多個相對獨立的結構，擔負著物質運輸、合成與分解、能量轉換和信息傳遞等生命活動[2]。本課時主要涉及細胞器的分離；細胞器結構和功能；動植物細胞的區別等。依據上述要求，本節課教學目標及教學方式確定如表1；根據教學內容設計微課“細胞器的結構和功能”，具體內容如表2。課前線上發布教學視頻和課前練習題，學生自由選擇學習的時間、地點、頻次，并可結合教學視頻進行在線資源搜索，補充知識內容，實現以學生為中心的按需學習。

（三）課堂教學

根據本節課課程目標設定，課堂引入部分初中所學知識，增加學生對于新知識的接受度和自信心；在重難點“細胞器的結構和功能”中，改變“傳遞主義”的知識推導，采取問題導向和模型結構相結合的方式，發揮翻轉課堂教學模式的優勢，增強學生“結構和功能的統一性”“部分與整體的統一性”的生物學素養。

1.知識導學，激發學習興趣。教師引導學生回顧初中所學知識，初中生物中學習過光學顯微鏡下的動植物細胞，大致了解顯微結構葉綠體、線粒體和液泡的形態和功能。教師提問：這些細胞器大小功能不一樣，科學家們是如何把他們找到并且分離提取的呢？

設計意圖：將已有知識作為學習本節課的橋梁，減弱知識陌生度，增加學生的學習自信心。通過回顧細胞結構，降低本節課學習難度。同時，教師提出“如何分離提取細胞器”的問題，引出本節課內容，并建立微觀水平的細胞結構初印象。

2.反饋探究，內化知識。

（1）細胞器分離方法。教師展示思考資料，資料1：不同細胞器直徑大小。資料2：滾筒洗衣機將收集污垢的袋子設置在容器外側上部。引導學生分析資料，嘗試提出分離細胞器的方法思路。

學生根據展示資料，提出依據直徑和質量的分離方法。教師幫助學生理解離心力在分離細胞器中的作用，同時，引導學生結合資料中滾筒洗衣機污垢收納袋位于容器外側上部，及游樂場旋轉座椅由慢到快加速過程中椅子的漂浮位置，大膽思考和推理不同質量的細胞器分離方法，學生總結得出，可通過控制旋轉速度分離細胞器。

教師講授科學家通過差速離心法進行不同質量細胞器的分離。引導學生思考分離細胞內部的結構前，首先需要做什么準備工作，細胞勻漿中是否只有細胞器。學生自主分析得出：離心前，需破壞細胞膜，此時的細胞勻漿有細胞核、膜碎片、細胞器。教師總結差速離心法的實驗步驟。

設計意圖：實驗的提出能吸引學生注意力，激發學習興趣。差速離心法的學習，是學生理解科學發現與技術進步關系的重要環節。因此，通過與實際生活相結合的資料展示，鍛煉學生解決問題的能力，培養科學思維，引發學生對于技術促進科學發展的思考。

（2）細胞器結構與功能。學生根據課前教學視頻的學習，已初步掌握細胞器的結構和功能。學生進行學習成果的反饋匯報，并完成總結表格（表3）。學生可隨時對匯報結果進行相互提問和討論，教師展示電鏡圖和模式圖，通過圖示輔助學生完善相關知識，引導學生進行細胞器結構和功能的橫向對比，從對比中，尋找結構與功能的聯系，梳理植物細胞與動物細胞的區別，為后續學習建立基礎。

教師提問：分析低等植物、小蔥根部細胞、肌肉細胞和乳腺細胞的亞顯微結構圖。學生討論并回答。

設計意圖：細胞器結構與功能是本節課的重難點。學生通過教學視頻學習，能基本掌握細胞器結構和功能的相關知識，但“課中反饋”反映出學生課前學習缺乏知識網絡構建。因此，課中學生互相提問，教師進行知識補充完善，設置特定的情境，遞進的問題驅動學生進一步思考，引導學生對知識再加工，深化知識點的應用，培養結構與功能相統一的生物素養。這種先學后教的方式更加符合學生的學習規律，課中學習經驗的交流，思考方式與觀點輸出的融合能夠深化學生的認知。教師從傳統課堂中的知識傳授者和課堂管理者轉變成為學習指導者和促進者，學生則由被動接受者轉變成為主動研究者[8]。

（3）胞質環流現象和細胞骨架結構。學生運用信息技術手段現場實驗展示，利用顯微鏡觀察植物細胞的葉綠體和細胞質的流動情況。教師引導學生思考：細胞質為什么要流動？對細胞有什么意義？學生觀察實驗，閱讀教材，總結胞質環流現象相關概念。教師播放細胞骨架視頻資源，學生觀看，閱讀書本相應內容，了解細胞骨架成分與作用。

設計意圖：現場實驗能直觀輸出實驗現象，比起教師講授，能幫助學生更好地理解胞質環流現象，培養學生“部分與整體的統一性”生物學素養，同時吸引學生注意力，激發學習興趣。

3.模型建構，提升素養。教師展示視頻資料：白細胞吞噬細菌的過程。教師引導學生嘗試推測哪些細胞器參與過程。學生討論分析，得出結論。

設計意圖：以白細胞吞噬細菌為模型，打破現有知識格局，拓展知識應用范圍，觸類旁通，引導學生應用已學知識解決現實問題，并達到自然過渡引出下節課學習內容的目的。

（四）課后拓展

課后拓展是對學習內容的再深化和再鞏固，拓展內容采取線上發布，包含知識層面和能力層面。設定難度梯度遞增的習題，學生根據學習情況選擇相應難度的題目，依需求進行練習，實現了個性化分層次學習。依據學生個人能力，應用繪圖軟件進行細胞結構繪圖，將內化知識進行形象化輸出，加強學習效果。

四、反思與總結

（一）“細胞器的結構和功能”教學思考

教學活動的實施，不僅為了知識的傳遞，更重要的是提升學生理解能力，培養學生的科學思維，從而激發創新精神，實現核心素養的落實。科學思維作為生物學核心素養的主要內容，是形成生命觀念的重要途徑，也是科學探究的重要組成部分[9]。本節課的重難點“細胞器的結構和功能”教學中，要求學生基于教學視頻完成對知識本體的學習，在課堂中運用歸納概括、演繹推理、模型建模等方式，進行相關知識的拓展與升華。教師作為學習指導者和促進者，設置循序漸進的問題串引發學生深度思考，使學生的科學思維在學習中得到提升，促進學科素養的達成。

（二）翻轉課堂應用思考

馮曉英等指出，“線下主導、交互協作”的混合式教學才是成功的翻轉課堂[10]。翻轉課堂作為教學工具，使用“微課”等技術手段輔助教學實施，變革“教師”“學生”“教學內容”和“教學媒體”四個要素所構成的課堂教學結構，提升教育質量。目前，部分老師談及“技術賦能教育”，都強調和過度依賴技術，而忽略了技術背后蘊含的教育思想和教學理念。在生物教學中，VR視頻再逼真也無法替代學生真實所見、親自動手、討論探究所帶來的成就感。因此，翻轉課堂的核心是建立一種“以人為本”理念的教學方式，加強師生、生生之間的交流，通過交流碰撞出思想的火花，以期激發學生學習熱情，提升學習效果。

參考文獻

[1]楊志強.核心素養如何在生物學課堂中落地生根———參加“四新”會議有感[J].中學生物教學，2018（17）：70- 71.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[3]麻智春，尤劍.彰顯學科特質踐行立德樹人——讓核心素養在高中生物課堂中“落地生根”[J].教育理論與實踐，2020（14）：59-61.

[4]何世忠，張渝江.再談“可汗學院”[J].中小學信息技術教育，2014（02）：24-26.

[5]林雪燕，潘菊素.基于翻轉課堂的混合式教學模式設計與實現[J].中國職業技術教育，2016（02）：15-20.

[6]張新民，何文濤.支持翻轉課堂的網絡教學系統模型研究[J].現代教育技術，2013（08）：21-25.

[7]何克抗.建構主義革新傳統教學的理論基礎[J].中學語文教學，2002（08）：58-60.

[8]何克抗.從“翻轉課堂”的本質，看“翻轉課堂”在我國的未來發展[J].電化教育研究，2014（07）：05-16.

[9]吳成軍.試論科學思維及其在生物學學科中的獨特性[J].生物學教學，2018（11）：07-09.

[10]馮曉英，王瑞雪，吳怡君.國內外混合式教學研究現狀評述—基于混合式教學的分析框架[J].遠程教育雜志，2018（03）：13-24.

編輯：張昀