寇珊珊　譚衛(wèi)梅　吳立清　徐忠東

［摘 要］在新課標(biāo)的指引下，探究式學(xué)習(xí)策略得到普遍應(yīng)用。文章針對(duì)當(dāng)前生物探究活動(dòng)中存在的問(wèn)題，就如何在高中生物概念教學(xué)中將信息技術(shù)與探究式學(xué)習(xí)相融合進(jìn)行探討和研究，旨在利用信息技術(shù)手段助力學(xué)生有效開(kāi)展探究式學(xué)習(xí)，為高中生物概念教學(xué)賦能。

［關(guān)鍵詞］信息技術(shù)；探究式學(xué)習(xí)；高中生物；概念教學(xué)

［中圖分類號(hào)］? ? G633.91? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號(hào)］? ? 1674-6058（2023）17-0090-03

自《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》頒布以來(lái)，生物概念教學(xué)一直是研究熱點(diǎn)。高中生物的一些知識(shí)比較抽象微觀，學(xué)生難以理解，而部分教師仍采用“滿堂灌”“填鴨式”的教學(xué)方式，使得學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，缺乏創(chuàng)新精神。探究式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過(guò)主動(dòng)探究獲取知識(shí)，是對(duì)傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的重大變革，有利于學(xué)生探究能力的培養(yǎng)。但是當(dāng)前探究式學(xué)習(xí)中普遍存在探究資源有限、實(shí)驗(yàn)探究缺乏和探究情境缺失等問(wèn)題。信息技術(shù)能夠以圖文并茂、形象直觀、視聽(tīng)結(jié)合的方式展現(xiàn)知識(shí)，使抽象的知識(shí)形象化、具體化，有利于激發(fā)學(xué)生的探究興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。信息技術(shù)在生物探究式學(xué)習(xí)中具有資源性、工具性和情境性等特點(diǎn)。應(yīng)用信息技術(shù)可以有效地解決探究式學(xué)習(xí)中的問(wèn)題，助力學(xué)生有效開(kāi)展探究式學(xué)習(xí)。教師可以利用信息技術(shù)構(gòu)建資源庫(kù)，為學(xué)生提供豐富的探究資源，使學(xué)生可以依托豐富的資源進(jìn)行探究。信息技術(shù)能夠?yàn)樘骄渴綄W(xué)習(xí)提供技術(shù)工具，教師可以利用信息技術(shù)搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，助力學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。教師可以利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，提高學(xué)生探究式學(xué)習(xí)的質(zhì)量。

一、當(dāng)前生物探究式學(xué)習(xí)中的問(wèn)題

（一）探究資源有限

在傳統(tǒng)的生物探究式學(xué)習(xí)中，可供學(xué)生選擇的探究資源僅限于書(shū)本、教材和課外資料。在生物探究式學(xué)習(xí)中，教師常通過(guò)圖片展示靜態(tài)的知識(shí)內(nèi)容，這樣可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但是對(duì)于動(dòng)態(tài)的知識(shí)內(nèi)容僅僅靠圖片呈現(xiàn)或依靠教師陳述，學(xué)生會(huì)缺乏深入理解，不能形成完整的知識(shí)體系，不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與探究能力。

（二）實(shí)驗(yàn)探究缺乏

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，許多生命現(xiàn)象只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能得到解釋，所以實(shí)驗(yàn)在生物教學(xué)中具有十分重要的地位和作用。實(shí)驗(yàn)探究又是探究式學(xué)習(xí)中的重要組成部分。在實(shí)際生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有些學(xué)校缺乏完備的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器材，不足以支撐學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)探究難以開(kāi)展。而部分教師僅靠圖片展示實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，使得學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等理解不透徹。在常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，存在著教師的演示實(shí)驗(yàn)不易觀察、學(xué)生缺乏實(shí)驗(yàn)操作機(jī)會(huì)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作不熟練或不規(guī)范而造成危險(xiǎn)、學(xué)生缺乏實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)而對(duì)相關(guān)知識(shí)不易記憶、實(shí)驗(yàn)原理不易理解等瓶頸問(wèn)題。在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有些實(shí)驗(yàn)微觀抽象，如“用高倍顯微鏡觀察細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)”；有些實(shí)驗(yàn)復(fù)雜耗時(shí)，如 “低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化”“探究生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑促進(jìn)插條生根的最適濃度”“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化”等，這些需要花費(fèi)大量的時(shí)間，僅靠一節(jié)課難以完成，因此教師常常通過(guò)圖片呈現(xiàn)形式來(lái)講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，致使學(xué)生缺乏實(shí)驗(yàn)探究機(jī)會(huì)，難以理解掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)。

（三）探究情境缺失

探究式學(xué)習(xí)作為一種學(xué)習(xí)方式，必須依賴于一定的教學(xué)活動(dòng)，而教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)要符合探究式學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，只有兩者相互配合，才能實(shí)現(xiàn)學(xué)生探究能力的提升。在教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)中，教學(xué)情境的設(shè)計(jì)尤為重要。教學(xué)情境是指教師在教學(xué)過(guò)程中創(chuàng)設(shè)的情感氛圍，探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)必須圍繞一定的教學(xué)情境而展開(kāi)。學(xué)生只有處于真實(shí)情境中才能激發(fā)探究的欲望，很快進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。當(dāng)前的探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)存在“無(wú)情境、虛情境、假情境”的現(xiàn)象，部分教師直接開(kāi)始新課教學(xué)，沒(méi)有創(chuàng)設(shè)情境，或者創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容無(wú)關(guān)的情境，又或者是創(chuàng)設(shè)了情境但所創(chuàng)設(shè)的情境脫離學(xué)生的實(shí)際生活，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法有效進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)。

二、信息技術(shù)與探究式學(xué)習(xí)的融合策略

（一）利用信息技術(shù)構(gòu)建資源庫(kù)，豐富探究資源

信息技術(shù)能夠幫助教師豐富、拓展教學(xué)資源，特別是能突破教材的限制，為探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。教師可以利用信息技術(shù)構(gòu)建資源庫(kù)，將搜集到的網(wǎng)絡(luò)信息資源導(dǎo)入資源庫(kù)中。在實(shí)際教學(xué)中，教師可以根據(jù)教學(xué)需要從資源庫(kù)中提取相關(guān)教學(xué)資源，助力學(xué)生探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展。學(xué)生可以依托豐富的資源積極參與探究，提高探究效率。

科學(xué)探究包括文本探究和實(shí)驗(yàn)探究?jī)煞N，其中科學(xué)史探究是文本探究的主要內(nèi)容，高中生物教材僅呈現(xiàn)了部分科學(xué)史素材，且呈現(xiàn)形式也僅限文字、圖片，這樣學(xué)生一方面會(huì)因單調(diào)的圖片呈現(xiàn)提不起探究興趣，另一方面會(huì)因部分科學(xué)史的呈現(xiàn)方式而難以形成全面的認(rèn)識(shí)，資源庫(kù)的構(gòu)建可以很好地解決這一問(wèn)題。例如，對(duì)于“細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索”，教材只呈現(xiàn)了部分科學(xué)史素材，學(xué)生難以對(duì)知識(shí)形成全面的認(rèn)識(shí)，所以教師在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)探索時(shí)可從資源庫(kù)中選擇完備的科學(xué)史素材，并以時(shí)間軸的形式向?qū)W生呈現(xiàn)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)探索的科學(xué)史，讓學(xué)生依據(jù)時(shí)間軸以小組合作的方式展開(kāi)對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索。對(duì)于學(xué)生不了解的一些技術(shù)，教師可以圖片、視頻的形式進(jìn)行講解說(shuō)明。完備的科學(xué)史素材，多樣化的呈現(xiàn)方式，可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。又如有關(guān)“酶本質(zhì)的探索”的知識(shí)比較抽象微觀，學(xué)生難以理解，對(duì)此教師可以依據(jù)知識(shí)屬性和學(xué)生特點(diǎn)，從資源庫(kù)中選擇相應(yīng)的科學(xué)史素材，并通過(guò)故事漫畫(huà)等形式呈現(xiàn)科學(xué)家有關(guān)酶本質(zhì)的探索歷程。通過(guò)豐富的資源呈現(xiàn)促進(jìn)學(xué)生有效開(kāi)展探究式學(xué)習(xí)。再如教師在引導(dǎo)學(xué)生探究光合作用的過(guò)程時(shí)可以從資源庫(kù)中精心挑選相關(guān)資源，以動(dòng)畫(huà)視頻的形式呈現(xiàn)光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，調(diào)動(dòng)學(xué)生視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等多種感官，讓知識(shí)點(diǎn)在學(xué)生頭腦中留下清晰深刻的印象，從而激勵(lì)學(xué)生深入探究。

（二）利用信息技術(shù)搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，助力實(shí)驗(yàn)探究

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室是一種利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭建的教學(xué)平臺(tái)，具有直觀形象、安全環(huán)保等特點(diǎn)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室能夠高度還原真實(shí)世界的實(shí)驗(yàn)環(huán)境、清晰演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、透徹分析實(shí)驗(yàn)原理、支持個(gè)性化探究等功能，能提供實(shí)驗(yàn)方案、真實(shí)實(shí)驗(yàn)視頻、三維仿真工具等豐富的資源，是教師開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的好幫手，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室能有效解決實(shí)驗(yàn)探究中存在的諸多問(wèn)題。能夠突破時(shí)間、空間和實(shí)驗(yàn)條件的限制，為學(xué)生在探究方案的設(shè)計(jì)、探究環(huán)境的設(shè)置、探究步驟的實(shí)施、探究結(jié)果的評(píng)價(jià)等方面提供支持。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室能夠有效改善當(dāng)前生物探究式學(xué)習(xí)中實(shí)驗(yàn)探究缺乏的狀況，助力學(xué)生有效開(kāi)展探究式學(xué)習(xí)。

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中的“教學(xué)提示”部分明確了“觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)”“探究植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)扦插枝條生根的作用”等教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展的必要性，但諸如此類探究實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展存在諸多問(wèn)題，如“觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較抽象微觀，再加上實(shí)驗(yàn)過(guò)程中普遍存在學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范、實(shí)驗(yàn)儀器使用不熟練、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備老舊等問(wèn)題，使得學(xué)生不能順利地完成實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致不能觀察到或者不能清晰地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，最終學(xué)生因缺乏實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)而導(dǎo)致對(duì)相關(guān)知識(shí)的不理解。為了解決上述問(wèn)題，教師可引導(dǎo)學(xué)生利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室完成模擬實(shí)驗(yàn)。借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生不僅可以規(guī)范地完成臨時(shí)裝片的制作，還可以在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的過(guò)程中利用虛擬顯微鏡輔助控制面板界面，精確地調(diào)節(jié)粗、細(xì)準(zhǔn)焦螺旋，將視野調(diào)整至最佳，進(jìn)而可以清晰地觀察到葉片細(xì)胞內(nèi)葉綠體的形態(tài)分布和細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的清晰感知和深入理解。有些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，如“探究生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑促進(jìn)插條生根的最適濃度”，非常耗時(shí)，同樣可以利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室來(lái)完成模擬實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)處理環(huán)節(jié)，學(xué)生可以利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室依次執(zhí)行“等待8～12 h”的時(shí)間操作，得出不同濃度處理后植物插條的生根數(shù)目，并根據(jù)所獲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)以生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑的濃度為橫坐標(biāo)、根的數(shù)目為縱坐標(biāo)的曲線圖。通過(guò)曲線圖，學(xué)生可以快速找到生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑促進(jìn)插條生根的最適濃度。又如在開(kāi)展“低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化”實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室給學(xué)生完整地呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)論等。利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室可以完美地解決實(shí)驗(yàn)耗時(shí)的問(wèn)題，如在實(shí)驗(yàn)步驟操作二中，待洋蔥長(zhǎng)出1 cm左右的不定根時(shí)，拖動(dòng)廣口瓶，將整個(gè)裝置放入冰箱的低溫室內(nèi)（4 ℃），執(zhí)行低溫誘導(dǎo)培養(yǎng)“48～72 h”的時(shí)間操作；在實(shí)驗(yàn)步驟操作三中“剪取低溫誘導(dǎo)處理的根尖約0.5～1 cm”后，放入卡諾氏液中執(zhí)行浸泡“0.5～1 h”的時(shí)間操作。在比較不同細(xì)胞染色體數(shù)目時(shí)，點(diǎn)擊“重新實(shí)驗(yàn)”按鈕，進(jìn)行重新實(shí)驗(yàn)。如此利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展模擬實(shí)驗(yàn)大大縮短了實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間。諸如此類虛擬實(shí)驗(yàn)操作解決了時(shí)間、空間和實(shí)驗(yàn)條件限制的問(wèn)題，便于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，豐富學(xué)生的探究體驗(yàn)，助力學(xué)生有效開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究。

（三）利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，提高探究質(zhì)量

探究式學(xué)習(xí)的本質(zhì)是圍繞情境問(wèn)題開(kāi)展探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)，探究式學(xué)習(xí)注重問(wèn)題的解決，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的“主動(dòng)參與”“深入探究”。利用信息技術(shù)可以創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境供學(xué)生分析和思考，豐富探究的內(nèi)涵和提升探究的質(zhì)量。從心理學(xué)的角度來(lái)看，創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)膯?wèn)題情境可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，喚起學(xué)生的求知欲，激勵(lì)學(xué)生去探索新知。

教師可以聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，并通過(guò)多媒體將問(wèn)題情境呈現(xiàn)給學(xué)生。例如在“體液免疫”的教學(xué)中，教師可以利用微視頻創(chuàng)設(shè)有關(guān)甲型流感病毒的問(wèn)題情境，導(dǎo)入新課學(xué)習(xí)。以社會(huì)熱點(diǎn)甲型流感病毒導(dǎo)入，聯(lián)系學(xué)生生活實(shí)際，能夠很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師可引導(dǎo)學(xué)生觀看人體應(yīng)對(duì)流感病毒的動(dòng)畫(huà)微課，利用微課的直觀生動(dòng)性增強(qiáng)學(xué)生對(duì)概念的感知，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。又如在“細(xì)胞的能量‘貨幣’ATP”一課的導(dǎo)入環(huán)節(jié)中，教師先為學(xué)生播放“螢火蟲(chóng)發(fā)光奧秘”的微課，再結(jié)合微課給學(xué)生講解螢火蟲(chóng)的發(fā)光原理和螢火蟲(chóng)發(fā)光所需能量的實(shí)驗(yàn)揭秘，然后創(chuàng)設(shè)“為螢火蟲(chóng)提供能量的ATP到底是什么物質(zhì)呢？它為什么能為生命活動(dòng)提供能量呢？”等問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展ATP結(jié)構(gòu)與功能的內(nèi)容探究。教師也可以結(jié)合社會(huì)熱點(diǎn)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，如在“基因突變”的教學(xué)中，教師先為學(xué)生呈現(xiàn)兩組圖片，第一組圖片是神舟十四號(hào)返回艙在2022年12月4日成功返回地面的畫(huà)面，第二組圖片展示的是經(jīng)過(guò)空間站120天培育生長(zhǎng)的水稻種子，隨后拋出問(wèn)題：“隨著返回艙返回地面的不僅有三位航天員，還有經(jīng)過(guò)空間站120天培育生長(zhǎng)的水稻種子，那么為什么要將水稻種子帶到太空中去呢？帶著這個(gè)疑問(wèn)我們開(kāi)始今天的生物學(xué)習(xí)。”以此創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，導(dǎo)入新課“基因突變”的學(xué)習(xí)。

教師還可以利用多媒體呈現(xiàn)趣味故事，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。例如在“孟德?tīng)柕耐愣闺s交實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)中，教師利用多媒體呈現(xiàn)孟德?tīng)柕纳焦适拢霉适虑楣?jié)增強(qiáng)生物的趣味性，從而使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)生物的興趣，進(jìn)而深入探究生物現(xiàn)象和問(wèn)題?；蛲蛔兊膶?shí)例——鐮狀細(xì)胞貧血時(shí)，教師可以20世紀(jì)初患病黑人青年和醫(yī)生的故事來(lái)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，以此吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生展開(kāi)深入探究。

綜上所述，信息技術(shù)與探究式學(xué)習(xí)的融合有效解決了當(dāng)前探究式學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題。信息技術(shù)作為探究式學(xué)習(xí)的助推劑，可以使高中生物課堂呈現(xiàn)出嶄新的面貌，讓學(xué)生更加積極主動(dòng)地參與實(shí)驗(yàn)探究。信息技術(shù)與探究式學(xué)習(xí)的融合是時(shí)代發(fā)展的需求，也是教學(xué)改革的必然。作為新時(shí)代的教師，應(yīng)積極投身實(shí)踐，以促進(jìn)信息技術(shù)與探究式學(xué)習(xí)深度融合。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

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