傳感器的引入提升初中生物學(xué)課堂學(xué)生獲取信息能力

孫娜　梁超

一、基于有效教學(xué)分析及最近發(fā)展區(qū)理論研究現(xiàn)狀

余文森教授經(jīng)過二十多年的學(xué)習(xí)、實(shí)踐和研究，提出了實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)的三條教學(xué)規(guī)律：“先學(xué)后教”——以學(xué)定教；“先教后學(xué)”——以教導(dǎo)學(xué)；“溫故知新”——學(xué)會(huì)了才有興趣。20世紀(jì)30年代初，維果茨基在認(rèn)真分析總結(jié)當(dāng)時(shí)關(guān)于教育與發(fā)展的理論基礎(chǔ)上提出了自己獨(dú)特的教學(xué)與發(fā)展觀，提出了“最近發(fā)展區(qū)”的概念。他認(rèn)為至少應(yīng)該確定兒童的兩種發(fā)展水平。一是現(xiàn)有發(fā)展水平，指已完成的兒童心理發(fā)展周期的結(jié)果和由它形成的心理機(jī)能間的水平，智力測驗(yàn)幾乎總是與這一現(xiàn)實(shí)發(fā)展水平打交道；二是在成人幫助下，兒童心理發(fā)展可能達(dá)到的結(jié)果及由此而形成的心理機(jī)能間的水平。二者之間的差異就是最近發(fā)展區(qū)。我們應(yīng)該在有效教學(xué)的基礎(chǔ)上讓學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)最近發(fā)展區(qū)上的提升，因此，多元化地?cái)z取信息、探究實(shí)踐、解決問題顯得尤為重要。

我們認(rèn)為傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)“運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生”一課的處理仍存在一定的問題。實(shí)驗(yàn)課只成為學(xué)生單純操作、練習(xí)的過程，缺少學(xué)生的積極參與、主體體驗(yàn)和動(dòng)手、動(dòng)腦相結(jié)合。而學(xué)生通過觀察、猜想，定性驗(yàn)證、定量驗(yàn)證，并進(jìn)行定量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自變量和因變量之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)，得出結(jié)論，總結(jié)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。本節(jié)課把要求提高到了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、分析以及評(píng)價(jià)的高度，對(duì)學(xué)生而言比較困難，也很有挑戰(zhàn)性和趣味性。學(xué)生通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能對(duì)觀察實(shí)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)律猜測，驗(yàn)證動(dòng)靜結(jié)合的過程形成和發(fā)展，有利于高中階段對(duì)這部分知識(shí)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)。其具有“承上啟下”的作用。活動(dòng)教學(xué)注重學(xué)生“親歷”探究過程，達(dá)到規(guī)律產(chǎn)生的“共鳴”感與認(rèn)同感，這就要求教學(xué)在“生態(tài)化”的環(huán)境下進(jìn)行，開展生命課堂。一方面，傳統(tǒng)教學(xué)慣于強(qiáng)調(diào)“講授”的重要性，學(xué)生的主體作用并未展現(xiàn)，用肌肉模型激發(fā)不了學(xué)生的興趣，導(dǎo)致課堂呆板，教學(xué)了無生趣；另一方面，為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，體現(xiàn)“生命課堂”的優(yōu)越性，激發(fā)學(xué)生的大膽猜想，難免出現(xiàn)教學(xué)系統(tǒng)雜亂的狀況。由此，如何使學(xué)生在外部系統(tǒng)開放這一生態(tài)化的環(huán)境下，由被組織向自組織轉(zhuǎn)變，將知識(shí)、信息不斷向結(jié)構(gòu)化、有序化的方向發(fā)展就顯得尤為重要。

以下以“運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生”為研究內(nèi)容，改變了在常規(guī)教師強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)的狀況，增加了采用問題解決式的探究性學(xué)習(xí)模式來完成教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)中通過引入傳感器，引導(dǎo)學(xué)生獲取數(shù)據(jù)，充分驗(yàn)證猜想，“真實(shí)驗(yàn)、真體驗(yàn)”獲得“真感悟”，學(xué)會(huì)尊重事實(shí)和證據(jù)，進(jìn)行獨(dú)立思考，培養(yǎng)勇于探索、敢于質(zhì)疑的創(chuàng)新精神。

二、教學(xué)案例

［教學(xué)內(nèi)容分析］

本節(jié)課內(nèi)容是一節(jié)八年級(jí)上學(xué)期學(xué)生必做的實(shí)驗(yàn)，主要幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)，理解骨與其功能相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，理解骨與骨骼肌的協(xié)調(diào)作用在形成運(yùn)動(dòng)過程中的重要作用。但當(dāng)前學(xué)生實(shí)驗(yàn)課實(shí)效性并不高，主要表現(xiàn)有：（1）實(shí)驗(yàn)課的任務(wù)緊，小組之間的配合不夠；（2）學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中只是機(jī)械地按照要求進(jìn)行操作，沒有思考為什么“這么做”，不“這么做”會(huì)有什么影響；出現(xiàn)異常現(xiàn)象時(shí)，也不思考可能的原因；（3）教師在指導(dǎo)學(xué)生操作時(shí)，一般是在學(xué)生動(dòng)手前強(qiáng)調(diào)規(guī)范性和注意事項(xiàng)，導(dǎo)致學(xué)生只知道是什么，卻不理解為什么，缺乏實(shí)際操作的體會(huì)和真實(shí)感受。

［學(xué)情分析］

1.學(xué)生已有基礎(chǔ)：（1）已經(jīng)了解骨骼肌特點(diǎn)、骨骼肌的收縮和舒張、骨的結(jié)構(gòu)功能。通過對(duì)解剖器的使用，初步掌握了生物實(shí)驗(yàn)的操作方法，能夠熟練地使用常見的生物器材。（2）通過生物體觀察猜想推理、實(shí)證檢驗(yàn)猜想，初步形成科學(xué)思維。（3）已經(jīng)了解了科學(xué)探究的一般步驟，能夠在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行簡單的探究實(shí)驗(yàn)；具備了一定的實(shí)驗(yàn)分析能力，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象獲取證據(jù)，并進(jìn)行科學(xué)推理獲取結(jié)論。除此之外，學(xué)生還初步具備科學(xué)質(zhì)疑、小組合作和表達(dá)交流的能力。

2.存在問題：學(xué)生操作的規(guī)范性和熟練度有待提高。對(duì)解剖觀察的一些操作注意事項(xiàng)有待確認(rèn)；對(duì)肌肉收縮是運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因有混淆，認(rèn)為收縮、舒張均是動(dòng)力，混淆了氣體進(jìn)出肺骨骼肌的收縮和舒張。認(rèn)為肌肉可以連接到一根骨頭上。

［教學(xué)目標(biāo)］

1.通過解剖觀察雞翅，培養(yǎng)觀察能力和分析能力。

2.通過探究運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生需要一定的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，觀察并進(jìn)行猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，論證，促進(jìn)學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律形成過程的推測。

3.分析運(yùn)動(dòng)形成的過程，認(rèn)同生物體的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)，逐步形成生物體是一個(gè)統(tǒng)一的整體的觀點(diǎn)。

三、活動(dòng)特色

（一）能力的梯度培養(yǎng)

1.關(guān)注到概念教學(xué)中學(xué)生對(duì)理解能力和實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)。創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境讓學(xué)生猜想，理解能力是基礎(chǔ)。通過實(shí)驗(yàn)探究這種手段讓學(xué)生具備一定的科學(xué)探究能力，又具備了問題解決能力，簡單總結(jié)為基礎(chǔ)、手段、應(yīng)用，它們層次遞進(jìn)，也有交叉，而中高考的能力層級(jí)貌似可以進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

2.探究實(shí)驗(yàn)中，突出實(shí)驗(yàn)的主體地位，在真實(shí)踐中提出真問題，并利用多元手段解決問題，形成概念，暗線實(shí)現(xiàn)學(xué)生探究骨骼肌收縮是運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力，在實(shí)現(xiàn)是什么、為什么、怎么樣的過程中構(gòu)建概念并在概念的形成中引用材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，解決問題，并引用肌電傳感器，讓探究的手段多元化，實(shí)現(xiàn)自變量與因變量的自主探究，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科之間的交叉融合，體現(xiàn)了質(zhì)疑+證據(jù)+邏輯的科學(xué)探究過程。

（二）教學(xué)反思

1.目標(biāo)設(shè)定方面：本節(jié)內(nèi)容的重難點(diǎn)為骨骼肌的收縮是運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力。學(xué)生在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)問題，猜想，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，形成核心概念，探究過程，進(jìn)行連續(xù)性思維，通過動(dòng)腦、動(dòng)手，整合，最后實(shí)現(xiàn)問題的解決。

2.教學(xué)過程方面：對(duì)學(xué)生的生成性問題沒有給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和處理，總是因考慮到本節(jié)課的效率錯(cuò)過一些值得研究的問題；對(duì)資料的提供有待重新思考，是否明確指向所研究的問題，干擾的信息需要及時(shí)刪掉，對(duì)困惑能否在當(dāng)堂課給予解答，明確指出問題的方向，對(duì)梯度問題的呈現(xiàn)能否給予一定的指導(dǎo)，肌肉的收縮對(duì)導(dǎo)致的結(jié)果最直觀的體現(xiàn)是看到骨骼肌的變粗、變短，很多學(xué)生的回答僅僅是收縮了，缺少用詞的精準(zhǔn)性。

3.教學(xué)結(jié)果：對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力是骨骼肌的收縮，學(xué)生沒有理解到位。本實(shí)驗(yàn)忽略了一點(diǎn)：不同的骨骼肌收縮，產(chǎn)生的效果是不一樣的。如在模擬雞翅運(yùn)動(dòng)的過程中豎直舉起這個(gè)雞翅會(huì)牽出重力的影響，無關(guān)變量，水平放置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)就更嚴(yán)謹(jǐn)了。在分析傳感器的圖形結(jié)果時(shí)，通過正負(fù)數(shù)值的差異讓學(xué)生提取信息，兩塊肌肉交替收縮完成，但學(xué)生沒有透過數(shù)據(jù)分析到兩塊肌肉之間的聯(lián)系，有點(diǎn)遺憾。

編輯：常超波