情境教學(xué)是教師通過一定的形象生動的具體場景，激發(fā)學(xué)生的心理體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生在情境中達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的過程^[1]。教師在高中生物學(xué)教學(xué)中創(chuàng)設(shè)情境可以促進(jìn)學(xué)生理解知識，讓學(xué)生從情境中主動提煉生物知識，培養(yǎng)思維能力，落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)。隨著信息技術(shù)快速發(fā)展，教師在生物學(xué)課堂上可以借助圖片、視頻、模擬實(shí)驗(yàn)平臺、制作模型軟件創(chuàng)設(shè)數(shù)字化情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到良好的教學(xué)效果。教師如何利用信息技術(shù)和手段創(chuàng)設(shè)有效的數(shù)字化情境呢？結(jié)合生物學(xué)教學(xué)中常見的科學(xué)史情境、生活情境、社會情境、科研情境、模擬情境五大生物情境的特點(diǎn)和教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為可以從以下幾方面著手。

一、利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)科學(xué)史情境

在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中，生物科學(xué)史是很重要的內(nèi)容。教師開展科學(xué)史教學(xué)，可以循序漸進(jìn)地展示科學(xué)發(fā)展的過程、相關(guān)概念的產(chǎn)生，創(chuàng)設(shè)有效的科學(xué)史情境能夠使學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)探究過程中科學(xué)家的科學(xué)思維、科學(xué)探究方法，有利于學(xué)生提高科學(xué)思維能力、科學(xué)探究能力。在教材中，科學(xué)史絕大多數(shù)是以文字的形式呈現(xiàn)。學(xué)生閱讀枯燥冗長的內(nèi)容難以高效把握科學(xué)探究過程的脈絡(luò)，真實(shí)代入科學(xué)探究的過程中。教師利用數(shù)字化資源開展科學(xué)史情境教學(xué)，可以促進(jìn)學(xué)生的感性認(rèn)識和理性思考。教師可在課前讓學(xué)生上網(wǎng)查資料，了解相關(guān)的歷史背景以及對應(yīng)階段科學(xué)發(fā)展?fàn)顩r，課中通過展示圖片或視頻的方式創(chuàng)設(shè)情境，有條件的可以利用軟件對科學(xué)史實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)字化處理，還原科學(xué)史實(shí)驗(yàn)，揭示科學(xué)本質(zhì)^[2]。

例如，人教版高中生物必修1《分子與細(xì)胞》第3章第1節(jié)“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能”的教學(xué)中，教師開展細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索這一部分科學(xué)史的教學(xué)時(shí)，可以通過如下方式創(chuàng)設(shè)情境：首先，展示用電子顯微鏡觀察到的細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)照片（如圖1），引導(dǎo)學(xué)生猜測細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。然后，利用PPT軟件制作細(xì)胞膜融合的動畫，創(chuàng)設(shè)細(xì)胞膜具有流動性的情境，與教材中的靜態(tài)圖片相比，數(shù)字化情境教學(xué)更能讓學(xué)生感受細(xì)胞膜流動性。最后，演示電子顯微鏡測量過程：單獨(dú)測量磷脂雙分子層厚度約3.5 nm，單獨(dú)測得蛋白質(zhì)的厚度5～10 nm，而用電子顯微鏡測得細(xì)胞膜厚度為7～7.5 nm，進(jìn)而深入探索細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。教師借助動畫和軟件對科學(xué)史教學(xué)中涉及的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)字化處理，創(chuàng)建完整的科學(xué)史情境，利用直觀的影像以及數(shù)據(jù)呈現(xiàn)抽象難理解的知識，能讓學(xué)生真正理解科學(xué)探究的過程，提高他們的科學(xué)思維能力。

二、利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)生活情境

生物學(xué)是一門與生活聯(lián)系頗為緊密的學(xué)科。要想學(xué)生能更近距離地了解生物學(xué)，更高效地理解生物學(xué)知識，教師需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)有效的生活情境，結(jié)合學(xué)生的生活實(shí)際，利用數(shù)字化資源創(chuàng)設(shè)豐富的生活情境，加深學(xué)生對生活情境的理解和感觸，使其更好地理解新知識，并將學(xué)到的生物學(xué)知識運(yùn)用到生活中。

例如，人教版高中生物必修1第2章第2節(jié)“細(xì)胞中的無機(jī)物”的教學(xué)中，為了讓學(xué)生對水能成為細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑的原因有直觀的認(rèn)識，筆者從生活在水面的池黽說開去，播放《生物世界》節(jié)目中探究水分子特性和池黽活動的視頻，展示水分子的極性和氫鍵的形成過程，進(jìn)而揭示池黽能生活在水面上的奧秘。水分子的極性和氫鍵的形成這部分屬于生物學(xué)與化學(xué)交叉的知識點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)這一節(jié)內(nèi)容時(shí)還沒有接觸相關(guān)的化學(xué)知識。教師通過視頻展示并結(jié)合生活情境教學(xué)，將抽象的生物學(xué)知識寓于直觀的情境中，加深了學(xué)生對知識的理解。這樣的情境教學(xué)也能讓學(xué)生意識到生活中處處有生物學(xué)知識，學(xué)好生物學(xué)能更好地理解生命現(xiàn)象，更好地理解世界萬物，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，使他們端正學(xué)習(xí)態(tài)度，以積極的心態(tài)和濃厚的興趣投入生物學(xué)的學(xué)習(xí)中。

三、利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)社會情境

隨著時(shí)代的進(jìn)步和生命科學(xué)飛速發(fā)展，很多社會熱點(diǎn)問題與生物學(xué)息息相關(guān)，如醫(yī)療、能源、農(nóng)業(yè)、環(huán)境問題等^[3]?；谏鐣狳c(diǎn)問題開展生物學(xué)情境教學(xué)，不僅能讓學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)，而且能增強(qiáng)社會責(zé)任這一核心素養(yǎng)的提升。豐富的網(wǎng)絡(luò)資源為教師創(chuàng)設(shè)情境提供了條件。教師可通過熱點(diǎn)視頻、科普視頻、熱門廣告語以及圖片等形式，創(chuàng)設(shè)社會情境。

例如，教學(xué)人教版高中生物必修“核酸是遺傳信息的攜帶者”一課時(shí)，筆者結(jié)合新冠肺炎疫情，播放“核酸檢測的原理”的科普視頻（如圖2），創(chuàng)設(shè)情境并導(dǎo)入核酸的概念，讓學(xué)生結(jié)合社會熱點(diǎn)理解生物學(xué)知識，利用所學(xué)知識思考社會現(xiàn)象，解決社會問題。

四、利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境

生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，很多規(guī)律、性質(zhì)都是通過實(shí)驗(yàn)得到的。教師要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過創(chuàng)設(shè)有效的實(shí)驗(yàn)情境，幫助學(xué)生更好地發(fā)現(xiàn)生物學(xué)的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生理性思維能力，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。傳統(tǒng)課堂上，這部分內(nèi)容需要在固定的場地利用較多的實(shí)驗(yàn)器材和材料去完成，但借助數(shù)字化手段模擬實(shí)驗(yàn)過程^[4]，比如錄制微課、播放實(shí)驗(yàn)視頻、利用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件模擬實(shí)驗(yàn)過程，可以突破場地和材料的限制。當(dāng)然，教師也可以在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂上利用數(shù)字化手段如傳感器、數(shù)據(jù)采集軟件、計(jì)算機(jī)等實(shí)現(xiàn)由定性實(shí)驗(yàn)到定量實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)換，更好地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的情境化，使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有更直觀的理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探究的熱情。

例如，筆者執(zhí)教人教版高中生物必修1第2章第1節(jié)“細(xì)胞中的元素和化合物”中的“探究實(shí)驗(yàn)檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”時(shí)，利用線上虛擬實(shí)驗(yàn)軟件平臺NB生物學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室等功能，從實(shí)際出發(fā)，提前布置作業(yè)，讓學(xué)生先熟悉軟件的操作，課上根據(jù)實(shí)際情況組織學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)活動。學(xué)生可以靈活運(yùn)用軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，按照自己選擇的實(shí)驗(yàn)分組記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用截圖和錄屏的形式記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。筆者收集這些數(shù)據(jù)后對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行展示及評價(jià)。對于現(xiàn)象不明顯的實(shí)驗(yàn)，筆者通過視頻或者動畫的方式展示，讓學(xué)生加深印象，并組織學(xué)生研討，以強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。學(xué)生利用軟件做實(shí)驗(yàn)，不僅掌握了生物性質(zhì)，而且培養(yǎng)了觀察、歸納等能力，為今后生物學(xué)的學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)（如圖3）。

五、利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)模擬情境

生物學(xué)科中有些現(xiàn)象微觀且抽象，學(xué)習(xí)這些知識對學(xué)生的空間想象能力有很高的要求，僅靠教師的語言描述和教材中的平面圖形的展示難以解決問題。教師可以利用多媒體演示等手段進(jìn)行模擬情境教學(xué)，也可以利用構(gòu)建模型軟件（如3ds max/C4D等），創(chuàng)建分子模型晶格等工具，再使用Vray渲染器渲染模型并修改材質(zhì)使圖像更加立體、生動，搭建從宏觀世界通向微觀世界的橋梁，有利于學(xué)生理解科學(xué)概念。隨著VR、AI技術(shù)的廣泛應(yīng)用，中學(xué)生物學(xué)課堂上教師也可應(yīng)用這些成熟的技術(shù)，創(chuàng)建仿真性更高的模擬情境。

例如，教學(xué)人教版高中生物必修1第2章第4節(jié)“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者”時(shí)，教材上對于蛋白質(zhì)的基本組成單位（氨基酸）的結(jié)構(gòu)是以平面圖片展示的，學(xué)生難以理解氨基酸分子的空間結(jié)構(gòu)。為了解決這個(gè)問題，筆者利用數(shù)字化手段創(chuàng)設(shè)模擬情境，應(yīng)用3ds max軟件，以甲烷分子為模型基礎(chǔ)，創(chuàng)建氨基酸分子的分子模型晶格，使用Vray渲染器對氨基酸分子中心碳原子周圍的4個(gè)基團(tuán)進(jìn)行渲染使圖像立體化，導(dǎo)出后利用Photoshop軟件對導(dǎo)出的分子進(jìn)行調(diào)色和修復(fù);并利用軟件一次性創(chuàng)建大量相同模型，展示氨基酸脫水縮合形成肽鏈的過程。學(xué)生通過觀看教師創(chuàng)建的模型（如圖4），能夠更直觀地了解氨基酸分子的空間結(jié)構(gòu)，為學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)打下基礎(chǔ)。

21世紀(jì)，信息技術(shù)飛速發(fā)展為生物學(xué)課堂教學(xué)提供了諸如數(shù)據(jù)、標(biāo)本、模型、圖片、影像資料和模擬實(shí)驗(yàn)平臺等豐富的數(shù)字化資源。生物學(xué)教師要努力提升信息技術(shù)素養(yǎng)，多利用人工智能、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)手段，創(chuàng)設(shè)多樣化的數(shù)字化教學(xué)情境，降低學(xué)生理解生物學(xué)知識的難度，提高課堂教學(xué)趣味性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和主觀能動性，讓學(xué)生在適宜的情境中享受學(xué)習(xí)過程，提高學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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[4] 夏獻(xiàn)平.從新課標(biāo)要求看生物教學(xué)數(shù)字化[J].中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)，2018（5）：44-45.

（作者王瑜系廣東省深圳市藝術(shù)高中生物教師;楊忠順系廣東省深圳市藝術(shù)高中生物教師，高級教師）

責(zé)任編輯：祝元志