摘要： 知識的生產離不開情境，學生的學習更離不開情境。在生物學實驗教學中，教師可應用視頻技術、虛擬技術和智慧平臺等數(shù)字化手段，為學生創(chuàng)設時空穿梭、模擬仿真、便捷切換的情境，幫助學生理解與認知相關生物學知識，發(fā)展學生的生物學學科核心素養(yǎng)。

關鍵詞：生物學教學;情境創(chuàng)設;數(shù)字化教學

人類的知識生產離不開情境。知識的客觀化、外在化是人類保存、傳承知識的基本策略，學習就是要讓知識還原到情境中去理解與認知。在這方面，我國的生物學教學已經走在變革的前沿：人教版生物學教材刊載的知識存在方式正在進一步活化和生命化。例如，初中生物學教材中的“想一想、議一議”，高中生物學教材中的“問題探討”，正以“對話者”的身份帶著各種情境撲面而來?；诮滩那榫常跀?shù)字化手段的輔助下，在課堂教學中深入開展情境教學尤為重要。

一、依托視頻技術實施情境的時空穿梭

我們生活的世界，陽光普照、郁郁蔥蔥、百花齊放、百鳥齊鳴，一切生機盎然，充滿著生命力量的美。生物學教材內容涉及人們生活的方方面面，從宏觀的生態(tài)系統(tǒng)到微觀的分子世界。教材用文字向學生展示和述說著生命川流不息的活動。在課堂教學中，教師借助視頻技術，使用視頻、動畫等手段向學生呈現(xiàn)教材承載的世界，讓學生可看可讀、可視可聽。

例如，按照《義務教育生物學課程標準（2011年版）》第8個一級主題“生物的多樣性”的教學要求，筆者需要帶領學生學習人教版初中生物學八年級上冊教材第一章的知識，概述無脊椎動物、脊椎動物不同類群的主要特征以及它們與人類的關系。對于這類知識的教學，筆者倡導先觀察實物后研究文本，先了解結構后了解功能，先認識代表動物后總結類群的主要特征。以軟體動物為例，學生先觀察從菜市場買來的代表動物縊蟶，按照教材“觀察與思考”的指引，很快認識縊蟶的貝殼、外套膜、鰓、出水管、入水管與足等結構，但是對于縊蟶如何獲取食物、如何運動、如何呼吸等問題，閱讀教材文字仍不甚明了。這時，筆者使用視頻資源，讓學生直觀地體驗這一過程。筆者播放了一段介紹縊蟶的視頻，利用實拍視頻和仿真動畫，科學且嚴謹?shù)卣故玖松锘顒舆^程，讓學生對出水管與入水管在攝食中的作用以及斧足的運動留下深刻印象。又如，說明“保護生物多樣性的重要意義”時，筆者借用一段視頻動畫《MAN》，讓學生在短短幾分鐘內，閱盡從500萬年前到現(xiàn)在發(fā)生的破壞環(huán)境的人類行為——從殺死一條蟲開始，到濫殺野生動物、環(huán)境污染、過度城市化、戰(zhàn)爭蔓延、垃圾遍地……直至人類自以為成為世界之王，結局卻是造成整個世界毀滅。視頻給學生帶來的震撼絕對會讓他們銘記。

微視頻是播放時間為 30 秒到 20 分鐘，內容、形式豐富多樣的視頻短片的統(tǒng)稱?？梢杂糜诮虒W的微視頻資源非常多，除了教材配套的數(shù)字化資源外，電視、電影、各類自媒體平臺也帶來了大量視頻資源。微課的出現(xiàn)和應用使微視頻資源越來越系統(tǒng)化，更加切合教學需求。更難得的是，隨著技術與資源的發(fā)展，絕大部分微視頻資源開始設置情境，而這些微視頻的情境使得情境教學更加神通廣大，上天入地，古今穿梭，不僅知識容量大，而且新奇有趣。

微視頻具有短、快、精的特點，制作難度不大，教師可以根據(jù)教學需要自行創(chuàng)作，有時用一部智能手機就能搞定。很多教師習慣在課堂教學中自編劇本、自拍視頻進行教學情境設計。例如，讓學生自編自演，拍一些經常吃快餐、不吃早餐、少吃青菜以及暴飲暴食場景的視頻，理解教材中強調的“營養(yǎng)均衡”;教師自拍顯微鏡使用的過程，為學生示范，便于他們重復觀看，邊練邊學。將身邊真實人物作為微視頻主角，更能引發(fā)學生的代入感，利于學生從教材的情境遷移到生活中的情境。視頻輔助教學越來越受教師歡迎。

二、應用虛擬技術進行情境的模擬仿真

隨著互聯(lián)網技術的發(fā)展，學生在網上可以進一步感受多姿多彩的世界，世界似乎正變得離人們越來越近，但網絡也束縛了人們的雙腳，使很多人變得“宅”，懶得動，世界似乎又變得離人們更遠。鐘啟泉教授指出，人的學習是在具體的境脈與情境之中產生的，只有學習者作為當事者參與其中時，學習才得以實現(xiàn)。在生物學教學中，特別是實驗教學中，一方面教師應盡可能進行真實實驗，另一方面正如教育部《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》所述，對于“因受時空限制而在現(xiàn)實世界中無法觀察和控制的事物和現(xiàn)象、變化太快或太慢的過程，以及有危險性、破壞性和對環(huán)境有危害的實驗，可用增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實等技術手段呈現(xiàn)”。當今，虛擬仿真實驗平臺、虛擬實驗課件、虛擬App、數(shù)字化游戲、實驗微視頻（微課）等都可派上用場。

虛擬課件因其簡單實用成為教學中最常用的虛擬實驗教學載體，但因為需要者與制作者之間溝通有一些障礙，產量較少。筆者曾集區(qū)域全體教師之力收集網絡上發(fā)布的初中生物學4部教材中的虛擬課件，僅收集到70多個。其中，還包括筆者所在團隊制作的6個虛擬實驗課件。筆者自制虛擬課件時，自主撰寫文字腳本，交由技術人員制作，最大限度地解決跨學科融合中出現(xiàn)的科學性、實用性問題，同時要求技術人員盡量增強課件的交互性，在交互技術的發(fā)展和移動互聯(lián)網技術的基礎之上，參照游戲模式進行設計，增強仿真感。筆者原創(chuàng)制作的6個虛擬實驗課件名稱與制作動機如下（見表1）。

筆者以“酒精對水蚤心率的影響”為例具體介紹。教師設計課件時，首要考慮的是營造仿真的實驗情境。在實驗過程階段，筆者設計了觀看水蚤臨時裝片的環(huán)節(jié)，意在提示學生該實驗是需要在顯微鏡下完成的。在選擇不同組別條件下觀察水蚤心率時，筆者設置了對照組，并將水蚤的心臟標紅，加設了3秒倒計時環(huán)節(jié)，讓學生充分體驗在顯微鏡下觀察水蚤跳動，并用打點計數(shù)法進行記錄的緊張過程。在使用該課件時，筆者組織學生分組合作學習，讓學生在小組內同時進行打點計數(shù)、比較，分析同伴所得數(shù)據(jù)不同的原因，并直接在課件上填寫，“結論”部分立即形成表格和折線圖。在定性實驗中加入定量研究環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)意識。筆者通過課件的交互設計與使用，幫助學生在仿真實驗情境中合作學習、有效互動，增進情感交流。

在邱才訓等專家的指導下，筆者編寫了《有效生物實驗教學的四個關鍵》，根據(jù)實驗開展的情境、實驗材料的性質、實驗進行的條件、實驗用到的儀器和設備等，將生物學實驗分成真實實驗（基于真實情境的實驗）、模擬實驗（基于模擬情境的實驗）與虛擬實驗（基于虛擬情境的實驗）。虛擬實驗的情境是虛擬而非真實的。所以，筆者堅持“以虛擬助現(xiàn)實，以技術促改變”。無論情境多么仿真，虛擬實驗永遠不能代替真實實驗。

三、借助智慧平臺實現(xiàn)情境的便捷切換

隨著信息技術與智慧校園的融合發(fā)展，智慧教學平臺越來越多，使用也越來越便捷?！督逃畔⒒?.0行動計劃》提出，要“依托各類智能設備及網絡，積極開展智慧教育創(chuàng)新研究和示范，推動新技術支持下教育的模式變革和生態(tài)重構”。廣州市黃埔區(qū)近年建立了廣州市中小學（中等職業(yè)學校）智慧校園、中小學智慧校園實驗學校及廣州市創(chuàng)建全國智慧教育示范區(qū)支撐校，絕大部分學校普遍使用交互智能平板教學平臺教學，還有學?；旌鲜褂谩爸腔壅n堂”教學。在新技術支持下，生物學教學正在經歷課堂教學的重大變革。

借助先進的智慧平臺開展教學，可實現(xiàn)課堂教學情境的便捷切換，并大大減輕教師教學的工作量。以某“智慧課堂”為例，平臺設有全班作答、分組互動、學生講、討論、搶答、隨機、投票、草稿箱、報告、競技板、表揚等互動欄目。教師點擊這些功能按鈕，平臺和學生的平板電腦終端立即出現(xiàn)相應的情境。此外，教學內容可以隨時融入情境，實現(xiàn)無縫銜接。無論是學生現(xiàn)場制作的細菌模型，還是學生在顯微鏡下觀察到的細胞結構，或者是學生的答題情況，只要點擊一下，就可以實時共享畫面、視頻、數(shù)據(jù)分析結果。筆者在教學中主要應用該智慧課堂如圖1所示的功能。

又如，交互式電子白板也是非常好用的工具。教師可以通過電腦和手機安裝授課助手，在“云課件”欄目中共享人教版教材每節(jié)內容的數(shù)十個優(yōu)秀課件，隨時下載、修改、編輯，制作具有個性化的教學課件。教師可以利用碎片化時間，在授課助手的幫助下，隨時隨地在手機或電腦中進行課件修改，平臺隨即同步保存，不再需要轉存。系統(tǒng)對上傳、拍攝的視頻資源，直接同步保存，不再需要其他設備輔助。在課堂上，對于導入、講授、演示、實驗、資料分析、討論、總結中的任一環(huán)節(jié)，只要有資源儲備，就可以實現(xiàn)情境瞬間切換。

數(shù)字化手段的使用為教師教學提供了很多便利，也帶來一些問題。例如智慧平臺教學，它減少了教師的工作量，但也可能減少教師的投入，使教學陷入模式化。數(shù)字化手段的應用可使教學環(huán)境更加開放、融合、可視，也可能使教學更加冷漠、刻板、堆砌。技術的應用要服務于教學。正如美國卡耐基教育委員會的學者所說：“在教學中使用了某種復雜的教學技術，并不一定就意味著能改善教學、提高教學效果。關鍵的問題在于，教育者是否真正理解了教學技術與教學過程之間的復雜關系以及教學技術的運用是否符合學科的特點和需要?！?/p>

（作者系廣東省廣州市黃埔區(qū)教育研究院教研員，正高級教師）

責任編輯：祝元志