信息技術與高中生物學深度融合的策略探究

摘要： 在教育信息化背景下， 信息技術與高中生物學教學的深度融合能夠激發學生的學習興趣， 提高教學實效。筆者以“ 蛋白質是生命活動的主要承擔者” 一節為例， 借助問卷星、 微課、 智慧課堂、 火花學院、 XM i n d思維導圖軟件等多種信息化教學手段， 用線上線下相結合的方式進行混合式教學， 取得了一定的教學效果， 為深度融合教學提供了實踐經驗。

關鍵詞： 信息技術" 高中生物學" 深度融合

一、 信息技術與高中生物學深度融合的意義

2 0 1 9年， 中共中央和國務院發布了《 中國教育現代化2 0 3 5》 的指導方針， 強調“ 要加速信息化時代的教育改革。我們需要構建智能化的學校環境， 并統籌建設一個集教學、 管理和服務于一體的智能化平臺” 。此外， 教育部在其發布的《 教育信息化十年發展規劃（ 2 0 1 1—2 0 2 0年） 》 中也明確指出： “ 在推進教育信息化的過程中， 我們需要充分利用現代信息技術的優勢， 并注重將信息技術與教育進行深度整合。 ” 這表明， 教育部門對教育教學改革提出了新的要求， 信息技術與學科教學相結合成為改變教學方式、 實現教育信息化的重要措施。

信息技術與學科教學融合是在教學過程中將信息技術、 信息方法、 信息資源、 人力資源與學科內容有機結合， 共同完成教育教學任務的一種新型教學方式。這種融合旨在提高教學質量， 促進學生全面發展， 并適應現代社會對人才的需求。通過運用信息技術， 教師可以更好地設計和實施教學活動， 提供個性化的學習支持， 激發學生的學習興趣和主動性。同時， 信息技術也為學生提供了豐富的學習資源和交流平臺， 幫助他們拓寬知識視野， 培養創新思維和解決問題的能力。因此， 信息技術與學科教學的融合是一種重要的教育發展趨勢， 對于提高教育質量和培養適應未來社會需求的人才具有重要意義。在高中生物學課程的學習過程中， 很多知識都具有較強的專業性， 內容較為微觀抽象， 趣味性不足， 學生在課堂上會感到枯燥乏味。信息技術與高中生物學教學的融合為教師提供微課、 多媒體等多種教學手段， 一方面能夠在教學過程中極大地激發學生的學習興趣， 另一方面能夠為學生提供更為個性化、 定制化的教學服務。此外， 信息技術在教學中的應用有助于提高高中生物學教學的效率， 為學生提供多樣化的學習途徑， 并且能夠為學生營造更加輕松的課堂氛圍。那么如何將信息技術與高中生物學教學緊密結合在一起， 就成為當前生物學教學中的重要課題。筆者基于高中生物學教學特點和現有問題， 探討了信息技術與高中生物學深度融合的策略。

二、 信息技術與高中生物學深度融合的策略

信息技術教學有助于高中生物教師營造良好的教學氛圍， 因此在生物課堂教學中， 教師可以運用多樣化信息技術手段來打造高效的課堂。接下來以人教版普通高中生物學必修一第2章第4節“ 蛋白質是生命活動的主要承擔者” 為例進行說明。

本節內容不僅是“ 細胞中的元素和化合物” 知識的延續和具體化， 更是學生后續學習載體、 激素、 抗體、 酶等內容的重要基礎。因此， 本節內容在高中生物學中的重要性和作用是顯而易見的。教材要求學生掌握“ 蛋白質的基本單位是氨基酸” “ 蛋白質的功能取決于氨基酸序列及其形成的空間結構” 等概念，進而形成“ 蛋白質是生命活動的主要承擔者” 這一重要概念， 培養學生歸納與概括、 模型與建模、 分析與綜合等科學思維， 提高學生對蛋白質與生命活動關系的認識。

本節課的教學對象是高一年級的學生， 學生通常能夠說出一些富含蛋白質的食品， 認識到蛋白質對人的生活非常重要， 并且在本章第1節“ 細胞中的元素和化學物” 的學習中具備了“ 檢測生物組織中的糖類、 脂肪和蛋白質” 的實踐經驗， 因此學生對于蛋白質的探索有著極大興趣。但高一學生在此之前并沒有學習過有機化學， 缺乏共價鍵、 化學基團等知識背景， 因此對蛋白質的結構以及氨基酸的結構是陌生的， 學習過程中會遇到困難。為此， 教師可以采用信息化手段進行線上線下混合式教學， 課前組織學生做好學期分析、 知識預習， 課中充分調動學生的積極性， 創設真實情境， 設計有條理的問題， 充分發揮學生主體性， 激發學生思維， 課后進行知識拓展， 構建概念網絡。這既有助于學生生命觀念的形成， 又能鍛煉學生的科學思維能力， 讓學生意識到蛋白質不僅僅存在于食物之中， 還承擔了各種各樣的生命功能， 真正理解為什么蛋白質是生命活動的主要承擔者。

（ 一） 課前： 利用問卷星、 微課進行學情分析

在學習新課前， 教師可以利用問卷星設計調查問卷， 對班級進行全面了解， 以便更好地掌握學生的學習情況和特點， 從而實現有針對性的分層教學。教師一共發布五個問題。問題一： 你對共價鍵與化學基團了解嗎？ （ A. 很了解， 之前學過; B. 聽說過，不太了解; C. 完全不了解） 。問題二： 你能寫出氨基和羧基的結構嗎？ （ A. 能， 都會書寫; B. 會寫其中一個; C. 不會書寫 ） 。問題三： 組成蛋白質的氨基酸的通式可怎樣表示？ （ 從A、 B、 C、 D中選出正確選項） 。問題四： 你能理解氨基酸的脫水縮合反應過程嗎？ （ A. 能理解; B. 不太理解; C. 完全不理解） 。問題五： 你想了解有關蛋白質的什么知識？ （ 簡答題） 。從問卷星反饋的結果來看， 絕大多數學生對于共價鍵與化學基團、 氨基酸脫水縮合的了解程度并不樂觀。因此， 教師需要為學生補充相應化學知識。

本節課依據教師用書中的參考教學建議， 設定為1課時， 若在課堂上講解有機化學的相關知識， 則無法完成正常的教學任務。微課時長為5～8分鐘，具有教學目標清晰、 教學內容精簡的特點， 學生可以自由選擇最適合自己的時間和地點學習微課。因此， 教師通過制作《 共價鍵與化學基團》 《 氨基酸的脫水縮合》 微課視頻， 課前讓學生自主預習化學知識，為課中教學的順利開展奠定基礎。

（ 二） 課中： 利用智慧課堂、 火花學院突破教學重難點

本節課從蛋白質功能多樣性入手探索蛋白質結構多樣性。在教學中， 需要特別關注和重點突破的問題有“ 氨基酸的結構特點” “ 氨基酸脫水縮合形成蛋白質” “ 蛋白質結構多樣性與功能多樣性相適應”等。可利用智慧課堂結合火花學院將三者遞進式串聯起來， 讓學生初步形成結構與功能相適應的生物學觀念。其融合過程如圖2所示。

智慧課堂是安徽訊飛皆成軟件技術有限公司推出的一款信息化課堂教學服務平臺， 它采用了基于動態學習數據分析和“ 云、 網、 端” 應用的新型信息化課堂模式。智慧課堂環境有利于教師設計更加靈活的學生活動， 讓個人展示、 小組合作探究的主題更明確、 直觀。智慧課堂讓學生成為課堂主角， 在任務引領下循序漸進地掌握知識。“ 搶答” “ 拍照上傳” “ 實物展臺” “ 隨機作答” “ 全班作答” 等功能的應用， 讓教師樂教、 學生樂學， 使教學收到事半功倍的效果。火花學院中有氨基酸的立體空間結構模型， 學生可進行3 6 0度全方位觀察， 直觀感受其空間結構的奇妙，彌補沒有實物的缺陷， 滿足學生的好奇心和探索欲。

（ 三） 課后： 利用XM i n d思維導圖軟件、 問卷星進行知識拓展

思維導圖是一種有效的工具， 可以清晰地表達發散性思維， 并明確各級知識點之間的關系。它有助于學生構建完整的生物學知識結構。隨著信息技術的發展， 思維導圖不再受限于小黑板， 可以利用專用軟件展示全貌， 更好地幫助學生整理知識， 培養科學思維。教師備課、 課程規劃、 頭腦風暴等活動常常使用XM i n d思維導圖軟件， 這在教育領域很常見基于此， 教師讓學生課后開展小組合作學習， 利用XM i n d思維導圖軟件繪制蛋白質一節的思維導圖學生可以選擇多種顏色填充不同的知識分支， 豐富視覺效果， 相較于傳統的手繪更加大方美觀， 也體現了生物學科與數學學科、 美術學科、 信息技術學科的有機融合。繪制完畢后使用智慧課堂學生端上傳至教師端， 教師及時掌握學生提交進度。利用問卷星對學生作品進行展示， 通過生生互評選出最佳作品促進學生思維碰撞、 成果分享， 提升其自評互評能力。

三、 信息技術融合教學的實踐成效與反思

（ 一） 教學實踐成效

本節課的設計從課前到課中再到課后， 運用信息技術手段， 緊緊圍繞“ 精準” 二字， 做到“ 全面、 高效、 有效” 。對于本節課的難點——氨基酸的結構特點和氨基酸脫水縮合的過程， 課前利用問卷星進行調查并制作微課讓學生進行自主預習。課堂上智慧課堂、 火花學院的使用， 搶答、 隨機、 實物展臺、 拍照上傳等功能讓學生的學習積極性大大提升， 充分發揮學生主體性。課后學生繪制思維導圖， 利用問卷星開展評價， 做到生生互評。本節課后教師采用深度訪談法對學生進行集中訪談， 了解學生對信息技術與高中生物學跨學科融合的教學實踐的喜愛程度及建議。在訪談中發現， 全班學生對信息技術整合后的教學課堂表示滿意， 并且認可信息技術在課堂教學中發揮的作用。后續通過課后習題的完成情況， 發現學生基本掌握了本節內容的重難點， 取得了本次教學的預期效果， 增強了教師將信息技術與高中生物學融合的信心。

（ 二） 反思

對于蛋白質的功能， 可以事先讓學生收集生活中與蛋白質相關的資料， 課上進行展示。比如展示一些圖片、 實物等， 這樣既能培養學生課外收集資料， 運用雜志、 互聯網等工具查找、 記錄相關資料的能力， 又能培養學生最終以文字、 圖片、 實物等形式呈現的能力， 課堂氣氛會更加活躍。同時， 在本節課中， 由于內容繁多， 在取舍上仍有不足， 對知識的深淺與能力的高低的把握尚需加強。課上沒有講解必需氨基酸與非必需氨基酸的內容， 對于氫鍵與二硫鍵也只是簡單提及， 有關氨基酸脫水縮合的計算也沒有給學生講解， 這是需要再花一點時間給學生補充的知識點。教師可以利用智學網平臺發布相關習題為學生布置課后作業， 利用大數據分析學生的知識掌握情況。

綜上所述， 信息技術與學科融合教學是提升學生核心素養的必要條件， 也是時代發展的趨勢和新時期教師必備的素質。相信在教育部門的重視下，隨著師資力量的增強和升學制度的改革， 信息技術與學科跨學科融合將實現新的成長， 學生的學習路徑將得到真正的拓寬， 以培養出符合新時代發展需求的創新型人才。

參考文獻：

[ 1] 潘立， 陸燕元. 教育信息化視域下高校智慧課堂教育模式探析[ J ] . 教育評論， 2 0 2 0（ 1 2） ： 1 3 1 1 3 7.

[ 2] 張旭良. 信息技術與初中英語跨學科融合教學的策略探究[ J ] . 教育信息技術， 2 0 2 1（ 9） ： 1 6 1 9.

[ 3] 林穎. 信息技術與小學語文教學的有效整合[ J ] . 知識經濟， 2 0 1 3（ 4） ： 1 4 3.

[ 4] 農曉蕾. 核心素養理念下信息技術與高中地理教學融合探究[ J ] . 廣西教育， 2 0 1 9（ 4 2） ： 9 4 9 5.

責任編輯： 唐丹丹