深度學習視角下信息技術(shù)與高中生物教學融合研究

李啟云

(威寧民族中學,貴州 畢節(jié) 553100)

信息技術(shù)促進教學手段改革,打破教學“時空”限制,實現(xiàn)教育資源共享,提升教育者與學習者的積極性。高中生物教學可與信息技術(shù)融合,構(gòu)建信息化教學模式,開啟深度學習之門。但目前由于我們對相關(guān)原則與策略把握不清,高中生物信息化教學成果尚不能貼近深度學習目標。教師應加強相關(guān)教學研究,力求科學施策、與時俱進。

一、深度學習視角下信息技術(shù)與高中生物教學的融合原則

(一)主體性原則

主體性是深度學習的前提條件。深度學習是與淺層學習相對的一個概念,而在以往的高中生物教學中,學生“非主體性”是造成淺層學習的根本原因。學生不能成為學習活動的“主人翁”,則不能在學習過程中形成充分思考,深度學習就此被阻礙。教師要想使信息技術(shù)與高中生物教學的融合取得最佳效果,必須堅持主體性原則,讓學生成為“主人”,擁有“話語權(quán)”。

(二)多元性原則

多元是指信息技術(shù)應用方向的多元。信息技術(shù)對高中生物教學的輔助,可以是開拓教學空間,也可以是豐富教學內(nèi)容,還可以是降低學習難度。這也就要求教師在信息技術(shù)與高中生物教學的融合中,堅持多樣性原則,避免局限在某個方面。

二、深度學習視角下信息技術(shù)與高中生物教學的融合策略

(一)信息技術(shù)開闊教學空間

在非信息化背景下,課堂一般指學校提供的線下課堂。課堂上,師生面對面互動,利用有限的45分鐘共同探討學科知識,但是隨著年級的升高,有限的課堂時間不能滿足學生日益提高的學習需求,深度學習由此受限。教師可以基于信息技術(shù)與高中生物教學的融合,全力開闊教學空間,讓學習時間更加充裕。[1]本文將“教學空間”劃分為“預習空間”“學習空間”“復習空間”,討論具體的“開闊”方法。

1.開闊預習空間,促進課堂教學

預習是教學的一部分,預習效果與課堂教學效率和成果密切相關(guān)。若預習得當,學生提前對核心知識形成認識,明確個人疑問,帶著問題進入課堂,可以使課堂以解決問題為主線,重點清晰,提高效率。教師可以通過信息技術(shù)推送預習資源,同時督促學生,調(diào)查預習結(jié)果,為課堂教學提供參考。比如,人教版高一《生物》必修1“細胞的多樣性和統(tǒng)一性”教學,教師可以在課前,通過信息技術(shù)推送預習資源包,其內(nèi)容包括“顯微鏡操作指南(視頻)”“多樣、統(tǒng)一的細胞(閱讀材料)”“細胞的多樣性和統(tǒng)一性(問題導學案)”。之后,教師督促學生下載資源包,對照視頻、閱讀材料與教材,了解“細胞的多樣性和統(tǒng)一性”主要內(nèi)容,回答導學案問題,并且及時通過后臺程序提交導學案。學生自主預習,把握簡單知識,明確個人疑問,能夠在課堂有針對性地提問教師,鞏固認知,解除困惑。教師后臺檢查學生導學案完成度,分析典型問題,能夠為課堂教學制定有針對性的教學計劃。信息技術(shù)開闊預習空間,能夠促進課堂教學,增加高中生物深度學習路徑。

2.開闊學習空間,配合課堂教學

開闊學習空間,目的是配合課堂教學,其方法為打造第二課堂。隨著信息技術(shù)在基礎教育方面的應用,第二課堂已經(jīng)成為高中生物教學的重要途徑。[2]教師可以立足第二課堂組織直播課、錄播課,以此彌補課堂教學時間的不足,完善知識講解。比如,人教版高一《生物》必修1“細胞器之間的分工合作”教學,課堂教學基本以“細胞器之間的分工”為主,在逐一講解“分離細胞器的方法”“植物細胞的細胞器”“動物細胞的細胞器”“細胞器之間的協(xié)調(diào)配合”后,課堂時間基本過半,“細胞的生物膜系統(tǒng)”“同位素標記法”教學時間相對緊張。教師可以基于QQ直播、釘釘?shù)让浇榇蛟斓诙n堂,以錄播課形式開辟學習空間。比如,教師可以根據(jù)課堂教學情況,圍繞遺留知識錄制教學視頻,將教學視頻上傳在第二課堂,督促學生利用課余時間下載視頻,自主學習。教師還可以開放留言平臺,通過留言互動增強第二課堂教學效果。比如,教師可以在視頻下方留言:生物膜系統(tǒng)在細胞的生命活動中發(fā)揮哪些作用?學生通過回復留言回答問題,教師再回復學生對留言的評論,糾正學生錯誤觀點。再如,學生通過留言發(fā)表自己的疑問,如“社會上有應用細胞生物膜系統(tǒng)的真實案例嗎?”教師及時回復其留言,解決其問題,開闊其視野,增加其學習深度。

3.開闊復習空間,鞏固課堂教學

夸美紐斯曾提出:“學習不鞏固,就如同水潑在篩子上。”深度學習視角下的高中生物教學應踐行鞏固性原則,及時鞏固課堂教學,使學生對核心知識留有深刻印象。然而由于課堂時間的緊迫性,教師對學生課堂復習的指導相對受限。教師可在信息技術(shù)融合下,開拓學生復習空間。比如,人教版高一《生物》必修1“降低化學反應活化能的酶”教學,教師可在結(jié)束課堂最后一個課時的教學后,微信發(fā)布“思維導圖”任務與課后作業(yè)。

任務鏈接:根據(jù)你對“降低化學反應活化能的酶”相關(guān)內(nèi)容的理解,整理教材關(guān)鍵信息,補充你的思考,繪制一幅總結(jié)性思維導圖。完成任務后,將導圖上傳至微信群文件,參與思維評比。

作業(yè)鏈接:在適宜的條件下,某實驗小組在一定量的淀粉溶液中加入少量淀粉酶,酶促反應速率隨時間的變化如圖所示(圖略),則下列說法哪些是正確的?(1)ab段內(nèi),酶與底物結(jié)合時酶的構(gòu)象會發(fā)生改變;(2)bc段內(nèi),酶促反應速率下降的原因是底物濃度的降低;(3)隨著反應時間的延長,c點處酶活性比b點低;(4)若增加淀粉酶的用量并進行重復實驗,則b點會向左上方移動。

任務在總結(jié)歸納方面促進學生復習,作業(yè)在實踐應用方面促進學生復習,二者結(jié)合,可全面鞏固課堂教學效果。同時,任務鼓勵學生借助信息技術(shù)媒介評選優(yōu)秀思維導圖,可以利用學生的自尊心與榮譽感,激勵學生完善思維導圖細節(jié),提高總結(jié)歸納質(zhì)量。而針對作業(yè),教師可以借助信息技術(shù)途徑,及時為學生檢查題目和講解答案。這樣既節(jié)約了課堂講解作業(yè)的時間,也使學生能夠及時糾錯,其深度學習作用顯而易見。

(二)信息技術(shù)豐富教學內(nèi)容

使學生在高中階段深度學習生物知識,教材是重要的學習材料,但不是唯一的學習材料。生物學是研究生物生命現(xiàn)象、本質(zhì)和生活規(guī)律的科學,與自然世界、人類生活息息相關(guān)。所以在人類的實際生活中,存在豐富的生物學習資源,人類對生物學的研究也從未止步。教師可以立足于此,借助信息技術(shù)了解最前沿的生物研究成果,收集豐富的生物學習資源,豐富教學內(nèi)容,拓寬學生眼界。[3]比如,人教版高一《生物》必修1“細胞的分化”教學,細胞分化是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象,決定了生物體的正常發(fā)育,細胞分化若出現(xiàn)問題,則生命體會遭受不同程度的疾病。在此基礎上,醫(yī)學界愈發(fā)關(guān)注生物體的細胞分化,并且針對細胞分化的疾病治療取得了一定研究成果。教材“骨髓移植和中華骨髓庫”拓展資源便體現(xiàn)了這一內(nèi)容。但是,教材對相關(guān)內(nèi)容的介紹相對簡潔,不能滿足學生深度學習需求。教師可以通過信息技術(shù)手段訪問醫(yī)學網(wǎng)站,了解更多關(guān)于細胞分化的醫(yī)學研究成果。比如,中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院2022年7月發(fā)布“馬峰團隊發(fā)表關(guān)于人類中性粒細胞譜系分化調(diào)控機制的創(chuàng)新研究成果”科研報告,宣布關(guān)于人類中性粒細胞譜系分化的研究結(jié)果。教師可以通過信息技術(shù)手段了解相關(guān)內(nèi)容,并將其整理為拓展教學資源。學生由此展開拓展學習,進一步認識人們對人類生命體細胞分化的研究,了解更加專業(yè)的細胞分化知識。這不僅有助于其深度學習,而且有利于其建立遠大志向,成為生物研究的儲備人才。

(三)信息技術(shù)降低學習難度

高中生物學習具有一定難度,深度學習視角下,學生被要求在更深層次認識和分析問題。教師應當通過信息技術(shù)適當降低學習難度,提高學生積極性與成就感。

1.情境降低認知難度

認知是學生深度學習高中生物的第一步,但是基于教材內(nèi)容對生物現(xiàn)象的抽象概括,鮮有學生能在課堂上,直接對教材內(nèi)容形成有效認知。教師可以利用信息技術(shù)創(chuàng)設情境,為學生提供形象的生物場景,從而使其在“身臨其境”中,降低學習難度,提高認知效果。[4]比如,人教版高一《生物》必修2“減數(shù)分裂”教學,教材抽象概括減數(shù)分裂過程:在減數(shù)分裂前,每個精原細胞的染色體復制一次,而細胞在減數(shù)分裂過程中連續(xù)分裂兩次,最后形成四個精細胞。這兩次分裂分別叫作減數(shù)分裂Ⅰ(也叫減數(shù)第一次分裂)和減數(shù)分裂Ⅱ(也叫減數(shù)第二次分裂)。如果教師直接引導學生閱讀此部分內(nèi)容,難免使學生百思不得其解。教師可以通過信息技術(shù)創(chuàng)設“減數(shù)分裂”情境,動畫展現(xiàn)“同源染色體配對——四分體中的非姐妹染色單體發(fā)生互換——同源染色體分離,分別移向細胞的兩極——每條染色體的著絲點分裂,姐妹染色單體分開,分別移向細胞的兩極”的“精原細胞——初級精母細胞——次級精母細胞”減數(shù)分裂過程。學生先觀察動畫情境,對減數(shù)分裂的具體過程形成直觀認識,再閱讀教材文本,能夠更快速地對減數(shù)分裂概念形成深度理解。

2.微課降低理解難度

以深度認知為基礎進行深度學習,學生應深度理解課程重點與難點。在此期間融合信息技術(shù),教師可使微課為教學賦能。展開來說,教師可以圍繞課程重點與難點預制微課,在微課中根據(jù)學習可能出現(xiàn)的問題,預設講解內(nèi)容。學生若在課堂表現(xiàn)出理解障礙,教師可及時播放微課,利用簡潔凝練的視頻替代傳統(tǒng)的課堂解惑方法,回應學生問題,降低其重難點理解難度。比如,人教版高一《生物》必修2“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”教學,以“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的原理和過程”與“噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程”為重難點。在學習過程中,學生普遍對驗證DNA是主要遺傳物質(zhì)的實驗原理和過程存在理解障礙。教師可預制“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗”與“噬菌體侵染細菌實驗”微課,學生提出問題后,教師直接通過多媒體播放微課視頻,一邊引導學生觀察視頻實驗過程,一邊對實驗原理進行講解。微課的生動性維持學生解惑積極性,微課的針對性促進學生生物思考與理解。微課融入高中生物教學,使學生深度理解課程重難點,向深度學習邁進一大步。

3.演示降低實驗難度

實驗是探索生物世界的重要手段,也是高中生物的核心內(nèi)容。然而高中生物實驗的復雜性,使部分學生對實驗操作望而卻步。教師可以通過演示實驗降低學生實驗難度。但是,傳統(tǒng)演示方法不利于學生對實驗過程與操作方法的全面觀察。教師可以在信息技術(shù)背景下,通過信息化途徑演示實驗。[5]比如,人教版高二《生物》選擇性必修1“植物生長調(diào)節(jié)劑的應用”教學,要求學生通過“探索植物生長調(diào)節(jié)劑的應用”實驗活動,深度認識植物生長調(diào)節(jié)劑在生產(chǎn)生活中的作用。實驗過程中,學生需要進行控制變量、使用藥品等復雜操作,稍有失誤,實驗便可能前功盡棄。教師可以通過信息技術(shù)手段制作演示實驗視頻,同時為視頻添加一些特寫鏡頭,如調(diào)配藥品、控制濃度的特寫鏡頭,控制無關(guān)變量的特寫鏡頭。學生自主實驗前,教師可以通過多媒體播放演示實驗視頻,使學生先觀察、記筆記,理清實驗思路與注意事項,再進行動手操作。實驗結(jié)束后,教師還可以指導學生運用信息技術(shù)手段分析實驗數(shù)據(jù)。從演示實驗到動手操作、分析數(shù)據(jù),學生輕松地經(jīng)歷完整的實驗過程,在實驗結(jié)論中實現(xiàn)深度學習。

三、結(jié)語

近年來,深度學習已經(jīng)成為基礎教育的必然趨勢,而在深度學習視角下,信息技術(shù)對高中生物教學的促進意義不容小覷。教師應立足于高中生物教學現(xiàn)狀,分析信息技術(shù)融合點,為學生深度學習開啟新的通道。文章結(jié)合人教版高中《生物》教材展開了一些討論,在強調(diào)主體性與多元性原則基礎上,提出了一些可行策略。教師可以適當借鑒文中觀點,在高中生物教學中合理應用信息技術(shù),促成學生深度學習。