數字教材助力生物學核心素養培育

隨著信息技術的飛速發展，教育領域正經歷深刻的變革。數字教材作為數字化教學的核心資源[1，以其豐富的多媒體內容和交互功能，為教學提供了新的可能性。中共中央、國務院在《加快推進教育現代化實施方案（2018一2022年）》中明確提出，要推動信息技術與教育教學的深度融合，創新人才培養模式和教學方法[2。人教數字教材以提高教學效果、發展學生核心素養為目標，包含課程內容、教學資源、學科工具、數據收集管理等，為教師和學生提供了多層次、示范性的數字教學資源[3]。在此背景下，本文以初中生物學“用藥與急救”（第2課時）課程為例，探討如何借助數字教材培養學生的生物學核心素養，包括生命觀念、科學思維、探究實踐和態度責任。實踐表明，該教學模式有效促進了學生知識的轉化、態度的養成以及社會責任感的提升，為生物學課程教學提供了可借鑒的范式。

一、基于真實情境的素養導向教學設計

情境認知理論強調，學生需置身于知識實踐的真實場景中，通過情境化體驗實現知識的遷移與創造性應用[4。數字教材擁有豐富的圖片、視頻、模型等資源，為生物學課堂創設情境提供了多樣的內容[5]6]I7]。在“用藥與急救”課程中，筆者用生活實例導入，如鼻出血現象，引導學生思考止血方法，進而整合資源，提出問題，如“遇到有人突然暈倒，你怎么辦”，以激發學生的學習興趣。筆者借助數字教材的視頻資源和交互功能，引導學生積極參與討論，作出理性判斷和解釋，逐步提升學生科學態度、健康意識和社會責任感。

（一）目標設定與素養對接

“用藥與急救”是人教版生物學八年級上冊第四單元第七章“健康地生活”的內容，主要包括基本用藥常識和急救方法，可用2課時教學?！读x務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課標”）要求學生通過相關知識的學習，認同生物學及醫學倫理觀念，養成健康生活的態度和行為習慣。學業要求包括：模擬展示特定情況下的急救方法（如人工呼吸、心肺復蘇、包扎止血），學會科學、合理地用藥。

學生在日常生活中雖接觸過急救手段，但對其原理和必要性了解較少。課前問卷顯示， 65% 的學生急救知識來自影視作品，且存在認知偏差。八年級學生具備一定的思維能力和動手能力，愿意積極參與課堂活動?；诖?，筆者針對本課時內容（急救）設計了如下教學目標（如圖1），引導學生結合所學知識，運用結構與功能相適應的觀念和科學方法，對可能的急救情境進行分析、推理和判斷，進而理解包扎止血、人工呼吸和心肺復蘇的原理，為科學、規范地開展模擬操作奠定基礎，有助于提高學生科學思維和生命觀念的素養水平。

（二）教學方法與過程設計

本節課，筆者采用“線上知識建構 + 線下實踐模擬”的“雙線混融”模式教學：線上依托數字教材開展理論教學，線下通過急救模擬訓練強化知識應用，具體教學流程如圖2所示。情境認知對應生命觀念，問題解決指向科學思維，實踐操作強化探究能力，協作學習培養責任態度，多元評價促進元認知發展。這種教學模式充分發揮了數字教材的多模態優勢一其動態演示功能可有效彌合理論認知與實踐操作之間的鴻溝，使知識傳遞從抽象走向具象。例如，在實踐操作環節，教師可借助數字教材中的真實案例視頻向學生直觀展示操作步驟和技巧，在視覺和聽覺的雙重刺激下，促進學生更快地學會包扎方法，掌握包扎技巧，從而培養探究實踐能力；在解決問題的過程中，讓學生利用數字教材參與交互練習，對心肺復蘇的步驟進行排序，從而培養觀察、推理和邏輯思維能力。

（三）資源整合與評價閉環

數字教材附載豐富的圖片、視頻、評價等資源，為本節課的教學提供了直接素材，并為培養學生的生物學核心素養搭建階梯。筆者將資源整合為三類：課堂互動與講解資源（如演示視頻）、學習輔助資源（如重要圖片可放大，幫助學生掌握細節，便于勾畫重要信息）、評價與反饋資源（如交互習題支持線上作答，并提供即時評價反饋，能很好地促進活動開展和提升活動有效性）。這些資源以嵌入式圖標的形式精準匹配教科書內容。師生點擊對應圖標即可一鍵調用。這種即點即用的設計既增強了學習過程的直觀性與互動性，又有效提升學習效率和學科核心素養[8]。

課程設計注重及時的評價反饋：在“出血與止血”環節，從“小組分工明確、操作正確、講解清晰、對你有幫助”這四個方面展開生生互評；在“心肺復蘇”環節，評價學生心肺復蘇的“操作步驟正確排序、分工明確和操作規范”三個方面。筆者實施過程性評價，將核心素養轉換為可觀察的學生表現，通過生生互評或教師評價的方式，檢驗教學目標的達成情況，促進學生小組合作能力和動手能力的提高。

二、數字教材的深度應用與素養培 育實踐

本課程設計了兩大模塊：“血管出血，我來止”和“心搏驟停，我來救”。為促進核心素養的形成，筆者設計了學習任務單（如圖3）。

圖2教學流程

（一）情境化知識建構：“血管止血”模塊解析

本模塊的主要活動是讓學生運用結構與功能相適應的觀念，回答不同出血情境對應的血管類型和按壓位點并說明原因；觀看視頻，學習規范的止血操作；創設A、B、C、D 四種不同的外出血情境（如圖4），體驗包扎過程，加深對包扎原理的理解。

學生觀著人教智慧教學平臺中內嵌的止血視頻，學習規范的操作。例如：動脈出血應采用加壓包扎止血或止血帶止血；靜脈出血應用繃帶纏繞止血；頭部出血可采用三角巾包扎止血。在備課過程中，筆者將“關節8字包扎法”的視頻借助人教智慧教學平臺提前上傳到數字教材中，并在課堂上播放。參與活動時，各組學生收到了不同的出血情境問題，需要根據所學知識判斷出血血管、選擇包扎用具和方法并進行包扎操作。筆者利用人教智慧教學平臺的倒計時工具進行時間提醒。兩分鐘后，小組展示包扎成果，學生互評（見表1）并提出建議。教師強調細節要點，逐步提高學生運用課堂知識解決現實問題的意識和能力。整體來看，各小組均可以正確分析出血血管的類型，提出合適的包扎方法，這得益于數字教材中的視頻資源展示。在規定時間內， 90% 的小組能高效完成包扎任務， 80% 的小組操作規范。數字化資源與實操訓練結合能提高學以致用的效率，促進學生的探究實踐能力。如有條件，教師可利用增強現實（AR）技術模擬出血場景以強化概念理解，提高學生動手能力。雖然虛擬實驗無法取代真實實驗的探究過程，但是其在輔助實驗教學方面有著顯著的優勢，可以突破時間和空間的限制。如果將虛擬實驗和真實實驗結合起來，可以更好地提高課堂教學效率[9]。

表1“血管出血，我來止”小組互評表

（二）沉浸式實踐訓練：“心肺復蘇”模塊創新

心肺復蘇是本節課的重難點。2010年美國心臟協會發表了新的心肺復蘇指南，將2005年制定的心肺復蘇程序由“A一B一C”更換為“C一A一B”，即在心肺復蘇的第一時間不是打開氣道而是先做胸外心臟按壓，這一重大變更充分說明爭分奪秒實施心臟按壓在心肺復蘇中的重要性。我國從2011年5月1日開始執行新的國際心肺復蘇方法。實施胸外心臟按壓前，將患者仰臥在堅硬的平面上，如患者處于俯臥位，應將其轉為仰臥位，可避免造成二次損傷。意識喪失的患者常因舌后墜而堵塞呼吸道。因此，打開氣道是人工呼吸前非常重要的一步。

為了幫助學生掌握正確的心肺復蘇操作步驟，數字教材針對性地提供了交互練習（如圖5），學生可以對心肺復蘇的步驟進行排序。學生線上作答并提交結果后，可獲得即時評價。教師根據學生排序過程或結果，能更有針對性地了解學生的問題并進行分析講解。學生借助交互平臺參與一系列的“查漏、補缺”活動，有助于發現并修正前認知，為動手實踐做了進一步準備，有助于培養嚴謹積極的科學態度。

表2“心搏驟停，我來救”評價表

數字教材中的心肺復蘇視頻播放結束后，筆者帶領學生用畫筆在數字教材上進行勾畫，再次明確操作要點。借助人教智慧教學平臺和數字教材進行理論學習后，筆者聯系熱點問題，展示AED實物教具，向學生介紹AED的使用方法并模擬演示，講解AED在心肺復蘇中的重要性。學生分組交流并理解操作步驟，利用AED訓練機、人體模型上臺演示后，教師作出評價（見表2）。操作結束后，全班學生自發響起掌聲，這是對演示者操作的肯定，更是對自己能利用生物學知識和方法挽救生命，更好地為社會服務的信心與決心的確認。

三、教學成效與反思：數字賦能的核心素養生長機制

（一）教學成效：三維度協同發展

1.知識轉化層面

后測數據顯示，小組能規范完成止血包扎，較前測其知識掌握情況有所提升。典型案例顯示，學生運用“呼吸系統”相關知識，講解并演示食物堵塞氣管的急救原理及方法。這種知識轉化的顯著成效，得益于數字教材的交互功能和豐富的實踐資源，讓學生在實踐中不斷深化對急救知識的理解和應用，實現了知識向能力的有效轉化。

2.態度養成層面

課后訪談表明，學生“主動參與急救培訓”的意愿較教學前明顯增強。有學生反饋：“排序交互練習讓我理解每個步驟的生理學依據，這種知其所以然的學習更有意義?！边@種積極的學習態度，是數字教材激發學生學習興趣和內在動力的體現，為學生未來的學習和發展奠定了良好的基礎。

3.社會延伸層面

教學班組建“急救知識宣講團”，在社區開展公益活動。依托數字教材的微課生成功能，學生制作《家庭急救寶典》，實現知識的社會化遷移。社會延伸的成效，不僅體現了學生核心素養的外在表現，而且彰顯了數字教材在促進知識傳播和社會服務方面的巨大潛力，為培養學生的社會責任感提供了有力支持。

（二）反思改進：雙路徑深化提升

1.深化虛擬現實融合

在生物學實驗教學中，由于傳統實驗存在耗時長、操作復雜、材料獲取困難以及設備環境要求較高等現實挑戰，亟須通過技術手段突破教學瓶頸。為此，建議充分利用數字教材的虛擬仿真功能，開發沉浸式實踐訓練系統。該改進方案具有多重價值：首先，通過高度還原的真實場景模擬和交互式操作界面，顯著降低師生實操門檻；其次，學生可在虛擬環境中自主嘗試實驗設計，完整體驗操作流程，系統掌握科學方法；更重要的是，這種數字化實踐模式能深化學生對科學探究本質的理解，有效培養其探究能力與核心素養[10]。實踐表明，虛擬仿真技術的應用能提升實驗訓練效果，同時提高了學生課堂參與度，為生物學實驗教學提供了創新性解決方案。

2.深化倫理教育

急救教學涉及生命倫理議題，需加強決策能力培養。教師在教學中可應用人工智能（AI）語音識別系統，自動分析學生在模擬急救中的溝通話術的完整性與專業性，也可開發“急救倫理情景模擬”數字模塊，培養緊急情況下的價值判斷能力。這種對倫理教育深化的反思，要求我們在教學中不僅要關注知識和技能的傳授，而且要注重培養學生的道德判斷和倫理決策能力，使學生在面對復雜情境時能夠做出正確和合理的選擇。

在“用藥與急救”課程教學中，教師采用“數字資源 + 實踐模擬”的模式教學取得了顯著成效。教學過程中，教師依托人教智慧教學平臺的數字教材演示視頻和交互練習系統（如心肺復蘇操作排序功能），引導學生開展情境化小組合作：針對不同出血類型運用結構與功能觀確定包扎位點，通過模擬心肺復蘇操作掌握基本的急救技能。這種“理論認知一虛擬訓練一實體操作”的三階教學設計，使學生的探究實踐能力得到大幅提升。在核心素養培養維度，課程實現三重突破：其一，通過出血情境分析和急救流程推演，發展學生科學思維中的模型建構與推理論證能力；其二，借助“心搏驟?！钡日鎸崋栴}情境，強化健康意識和社會責任感，課后 80% 的學生通過作業向家人、同學或社會進行急救宣傳；其三，教師在操作互評環節滲透醫學倫理教育，使學生深刻理解生物學知識的應用價值。在本課教學中，筆者嘗試借助數字教材將急救技能實踐轉化為素養培育載體，初步構建了“數字賦能一實踐內化一社會延伸”的教學范式，為生物學課程開發提供了可復制的實施路徑。

注：本文系國家新聞出版署出版業科技與標準重點實驗室——數字教育出版技術與標準重點實驗室、人教數字教育研究院規劃課題“數字教材助力跨學科主題學習的實踐研究”（編號：RJA0223003）的階段研究成果。

參考文獻

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[6]陳曉波.利用數字教材培養學生語文學科核心素養的實踐探索[J].語文教學與研究，2023，42（3）：56-60.

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[10]謝明陽.虛擬實驗融入數字教材：現狀、策略與展望[J].中小學數字化教學，2023（4）：17-20.

（作者李理淵、李紅菊、王丹系北京市第八中學教師；徐廣會系人民教育音像數字出版社高級編輯）

責任編輯：祝元志