■王強

以建構主義學習理論為指導，設計并開發(fā)“光合作用”一節(jié)的探究式CAI課件，并在教學實踐的基礎上，對探究式CAI在培養(yǎng)學生科學素質、突破教學難點的效度等方面進行初步分析，以探討現(xiàn)代教育技術在生物教學中運用的有效性。

CAI這一教育技術目前正在中學生物課堂教學中頻繁使用，但也出現(xiàn)許多問題。其主要原因是教育者過多地關注使用了多少CAI技術，而忽略了對“為什么要用CAI”“特定的教學內容適合用什么樣的CAI”等問題的考慮。

基于對光合作用一節(jié)的課程特點和學習需求的分析，確立相應的教學行為目標，以建構主義學習理論為指導，設計并開發(fā)光合作用的探究式CAI課件，并進行教學嘗試，對探究式CAI突破教學難點的效度作一個初步分析，以探討現(xiàn)代教育技術在生物教學中運用的有效性。

1 探究式CAI概要

探究式CAI的在教學設計上, 明確了CAI課件主要輔助學生的“學”而非教師的“教”，通過計算機呈示多元化的問題情境，引導學生自己發(fā)現(xiàn)并解決問題，即像科學家那樣去探索、解決問題。通過引導學生觀察自然、思考科學真理的產(chǎn)生過程，或指導學生動手做科學，使他們逐步掌握科學的工作方法與手段，形成正確的態(tài)度與世界觀，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。

2 教學探索的想法與做法

課件的制作平臺主要有Photoshop、Director、Premier、3Dmax等，集成平臺為Authorware，以積件形式分成三部分內容，即：葉綠素的提取與分離實驗教學、光合作用過程、光合作用的意義與生產(chǎn)實踐。三者之間網(wǎng)狀相連，制作技術思路為：在流程圖中制作相應的熱點，再利用跳轉技術，對于每一個步驟進行具體分析，設置相應的圖片、文字、語言、音樂情境，對學生進行誘導式提問。下面是教學思路及過程。

2.1 “葉綠素的提取與分離”實驗設計的教學探索

“光合作用的實驗”雖是一個獨立的部分，但在具體教學時，則可結合相應的知識點，適時組織教學，如“葉綠素的提取與分離”可放在“光合作用場所”部分進行教學，主要起到指導學生實驗的作用，教學地點則可以安排在有多媒體條件的實驗室。

1）選葉。先展示幾種不同植物、同一植物不同部位的葉片，然后設計問題：①不同葉片的顏色為什么有所不同？②葉綠體中色素究竟有哪些不同種類？各種色素的顏色分別是什么？含量如何？從而在問題的開始就形成一種探究氛圍。在對學生的討論分析后，再讓學生從中選取相應的葉片。

2）提取葉綠素。利用多媒體技術，從不同視角分析葉綠素提取的原理；讓學生比較不同有機溶劑在提取色素時的效果；鼓勵學生使用不同有機溶劑組合來提取葉綠素。然后以視頻形式向學生展示一段預先攝制好的錄像《葉綠素的研磨與提取》。出于幫助學生理解實驗中的關鍵步驟，增大探索的成功率，避免學生過多遭受失敗而產(chǎn)生困惑的目的，相應出示下列問題：如何使葉片研磨得更充分、省力？研磨中色素是否會破壞？如果會，又該怎么辦？如何控制有機溶劑的量并防止它的揮發(fā)。

3）分離葉綠素：利用CAI向學生分析層析法分離葉綠素的原理及其紙層析法的特點，并鼓勵學生不要受先入為主印象的影響，大膽進行層析法的自主設計。為了指導學生正確地進行實驗操作，在最后向學生展示一組事先攝制好的紙層析操作實驗過程，讓學生自己分析并討論操作方法，并利用多媒體技術，對“制作濾紙條、畫濾液細線”等關鍵的、同時通過演示實驗又很難看清楚的步驟作特效分析。

在運用該CAI指導學生實驗時，大大提高了學生創(chuàng)造的積極性。在學生實驗過程中，發(fā)現(xiàn)學生有一些創(chuàng)造性成果：1）有的學生以圓形定性濾紙代替濾紙條，在濾紙的圓心先滴加濾液，后滴加層析液，制作出4種不同顏色的同心環(huán)帶；2）有的學生以胡蘿卜、蘿卜葉代替菠菜葉，效果更好；3）有的學生提出以干粉筆做成層析柱，代替紙層析法，其效果也較為明顯。這真正讓筆者感到，探究式CAI遠非一個“教”字可以了得。

2.2 光合作用過程的教學

光合作用是一個極為復雜的生理過程，它是一系列在細胞亞顯微結構中進行的、多種酶催化下的各器官組織統(tǒng)一協(xié)調下的生物化學反應的總和。由于它是一種微觀、動態(tài)的生理現(xiàn)象，因而學習過程就缺乏相應的直觀和生活情境，學生只能被動接受教師組織的知識結構，而不能主動探索科學。

采用探究式CAI后，筆者改變以往的以陳述方式講科學模式，而采用探究方式學科學：以植物光合作用的產(chǎn)物為起點，逆向思維，思考光合作用中物質轉變與能量轉化過程與來源，進而思考反應場所等問題。通過展示葉肉細胞顯微結構、葉綠體亞顯微立體結構、光反應和暗反應循環(huán)動畫等情景，把學生帶入真實場景，使學生學習興趣高漲，并產(chǎn)生探究欲望。在對光合作用中的物質轉變、能量轉化一步步逆推分析討論后，再采用多媒體技術對光合作用全過程進行剖析講解：以光合作用中的物質轉變與能量轉化為兩條主線，以同位素示蹤技術為研究手段，以光反應、暗反應為時間先后順序，葉綠體基粒片層簿膜及葉綠體基質為空間先后順序，系統(tǒng)分析光合磷酸化、水的光解、CO2的固定與還原等生理過程。并從葉綠體中基粒片層薄膜垛疊現(xiàn)象，提出生物體普遍存在的一種通過折疊擴大表面積的方法；從細胞是一個統(tǒng)一整體的概念出發(fā)，提出控制光合作用過程的信息流的概念；從能量轉化與守衡的角度出發(fā)，讓學生定量研究太陽光子的能量轉化為C6H12O6中的能量時的守衡現(xiàn)象。

由于光合作用過程是在一瞬間完成的，而運用CAI組織教學時，即可視學生的理解與掌握程度，隨時停頓、放慢速度，或重復播放，提高學習效率，以優(yōu)化教學過程。在總結討論階段，可利用多媒體技術中的箭頭指向物體表面時閃爍的效果，幫助學生提高對光合作用受到光照、溫度、CO2和H2O影響的認識，加深對于ATP、酶、化學反應動態(tài)平衡等知識的理解與遷移運用能力。

2.3 光合作用的意義與生產(chǎn)實踐中應用部分的教學

基于STS（科學—社會—技術）的教學思想，也為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)造與實踐能力，并給一部分熱愛生物學并且學有余力的學生提升自身的空間，所以這部分內容在教學設計時予以較高的重視。

光合作用的意義極為重要，但在傳統(tǒng)教學中，教師一般是通過羅列一些空洞的數(shù)字，從而闡述光合作用是自然界最基本的物質與能量代謝這一基本事實，缺乏具體的生活情境，造成知識空洞，因而不利于培養(yǎng)學生科學的生物學態(tài)度和正確的價值觀。

在采用CAI后，筆者試圖通過相關做法來突破教學難點。從一株水稻在光合作用方面所做的貢獻談起，利用實物圖片，配合文字質疑，讓學生認識到：1）光合作用確實存在于自然界，存在于人們生活空間的每一個角落；2）植物光合作用所制造的有機物和O2，對于維持生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡具有實在的價值；3）通過列表分析世界50年來糧食產(chǎn)量變化，讓學生認識到科技進步、尤其是人們在光合作用研究方面所取得的進步對于提高糧食產(chǎn)量所起的作用；4）引導并讓學生自己評價光合作用的意義，評價生態(tài)惡化對于人類進步的影響。

光合作用與生產(chǎn)實踐的關系，主要通過大田合理密植、大棚種植兩個生產(chǎn)實例，探索光合作用在生產(chǎn)中的應用。以大棚種植為例，通過一組預先攝制好的錄像，展示一學生參觀現(xiàn)代化農業(yè)示范基地的大棚種植園的過程。以學生的角度觀察大棚內的溫度控制、人工補充光照、氣肥補充、空間合理利用等措施與光合作用的關系，并引導學生從不同角度，考察影響大棚種植的經(jīng)濟效益的因素，力求體現(xiàn)學習與生產(chǎn)實踐相聯(lián)系的精神，并建議學生從本地區(qū)的自身特點出發(fā)，探索如何將光合作用與當?shù)爻鞘芯G化、個人生活、農業(yè)生產(chǎn)相聯(lián)系，真正實現(xiàn)學習與個人進步、社會發(fā)展相結合的STS精神。

3 要正確看待誘思探究式CAI在光合作用教學中的作用

1）在看到CAI優(yōu)點的同時，不要忘記CAI作為一種科學技術所必然存在的負面作用。特別CAI運用于生物實驗時，往往起到削弱學生的操作能力、觀察能力的后果，所以應把它定位于指導學生實驗的地位，而不能根本代替學生實驗。

2）探究式CAI的確能激發(fā)學生探究的欲望，并指導學生以探索的方式學習科學，但CAI畢竟是一種物化的技術，它不能、也不應成為教學的全部。教學過程的優(yōu)化離不開師生情感交流、教師機智和積極的評價機制。

3）科學的生物學教學有助于培養(yǎng)學生科學的生物學素質，一種好的教學模式應有助于學生認識到：懷疑是審視的出發(fā)點；實證是判斷的尺度；邏輯是辯論的武器，是科學的美?！?/p>