善于捕捉整合点,促进生态化实验教学
2022-06-08
摘 要 实验在生物教学中有着重要的地位。在诸多因素的影响下，真正能够开足全部实验的学校寥寥无几。信息技术的大量介入为实验教学提供了强有力地支持，带来了生机和活力。但在两者的整合过程中存在着一些“非生态”的现象。笔者通过教学实践提出应善于捕捉“整合点”，巧用信息技术的观点，以期实现两者的生态化整合，提升整合的有效性，实现生态化实验教学。
教育期刊网http://www.jyqkw.com/
关键词 信息技术 整合点 生物实验教学 生态化实验教学
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
教育部颁布的《基础教育课程改革纲要（试行）》里明确提出：“大力推进信息技术在教学过程中的普遍作用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式，学生的学习方式，教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。”努力促成信息技术与生物实验教学的生态化整合，提高整合的有效性成为实验教学中亟待解决的问题。而善于捕捉两者的整合点成为解决此问题的有效途径之一。笔者通过自身的教学实践提出以下优化措施，如图1所示。
1 整合点
所谓“整合点”，可以理解为信息技术与教学内容融合的切入点，是有效运用信息技术的关键时机。“整合点”应该服务于教学的三维目标。根据课标对“目标”的要求，“整合点”可分为“知识整合点”、“技能整合点”和“情感整合点”。实际课堂教学预设的目标往往有多个、多种。因此“整合点”可以是一个，也可以是多个。从触发整合点的时机来考察，“整合点”可以发生在教学的某个环节，同时也可以贯穿教学的全过程。笔者根据其在教学过程中所起的功能把“整合点”粗略地划分为三个层次：① 初级层次“导”，即创设一定的认知情境，激发学生的求知欲和探索兴趣;② 中级层次“破”，为突破重点以及化解难点提供支持;③ 高级层次“拓”，即用于改进和创新教学方法，提高教学效率。当然一节课中具体把“整合点”选在哪里才恰到好处，主要由教学目标和教学内容来决定。一般来说碰到仅仅使用常规教学有困难或通过常规教学无法达成预期目标，比如说讲授的内容过于抽象或是无法开展的实验，而运用信息技术可以很好地解决，能提高课堂实施的质量和效率，那么教师就应该毫不犹豫地进行信息技术与实验教学的整合。
2 生态化实验教学
近年来越来越多的学者运用生态学的原理来研究教育，提出了教育生态，教育生态化等概念。笔者比较赞同的是刁成海老师对生态课堂的定义：“生态课堂就是遵循教育教学规律，创设民主和谐的教学环境，以实现课堂教学效果的最大化、最优化，促进师生可持续发展的一种课堂形式”。因此笔者认为生态化实验教学是运用生态学的原理，遵循规律，优化各因子以及因子间的相互作用，实现实验教学效果的最大化、最优化，促进师生协同发展的一种教学形式。
生态化实验教学和普通的实验教学相比具有一些特有的特征。首先生态化实验教学具生命性，在生态化课堂中充满尊重，是一种绿色安全的课堂。这里的安全主要指心理安全。根据马斯洛的需要层次理论说明在有了安全和归属感下，学生才可能有求知的欲望。尊重每一位学习主体，重视他们的生命性，这是前提。其次生态化实验教学具备开放性和动态生成性。课堂具有开放性。每一位教师都不可能对整节课进行完全的预设，通过师生之间、生生之间的互动、对话往往会和预设不同，基于预设又高于预设，因此伴随着动态的生成。
3 信息技术与实验教学整合点捕捉的具体案例
3.1 实验目的和原理教学中的整合点捕捉
生物实验的内涵包括显性部分（仪器、材料、步骤、方法、现象、结果等）和隐性部分（实验目的和原理）两个层面，隐性部分对显性部分起着指导作用。实验目的是整个实验的出发点和归宿，而实验原理则是实验的灵魂。实验原理是方法、手段、操作过程和结果分析等所依据的科学理论，包括物理、化学和生物原理。例如：“色素的提取和分离实验”包括：生物学原理――叶绿体的结构原理及其中的4种色素成分显示不同颜色的原理;化学原理――有机溶剂对色素的溶解性原理及不同色素在同种溶剂中的不同溶解度原理;物理学原理――吸附和扩散原理。
而学生往往对实验目的和原理的学习并不很重视，常等着看教师怎么操作，然后依葫芦画瓢。在实验过程中，教师可以通过多媒体将实验原理设计成问题的形式，引导学生分析解决，从而掌握实验原理和步骤。
例如：鉴定蛋白质的实验，该实验原理是双缩脲试剂和蛋白质反应生成紫色络合物。双缩脲试剂成分为0.1g /mL的NaOH和0.0lg /mL的CuSO4溶液。该试剂成分以及使用方法都很容易和用于鉴定还原糖的斐林试剂相混淆。斐林是需把NaOH和0.05 g/mL的CuSO4先混合，再加入待测液中，而双缩脲则是先加NaOH，后加CuSO4。为了让学生区分两试剂使用顺序的不同，在讲述该原理时，笔者先运用多媒体打出投影，不说出使用方法，而是给出鉴定蛋白质的背景即蛋白质只有在碱性条件下才会和Cu2+形成络合物。学生看到后，会联想到要鉴定蛋白质应先创设碱性环境，当然应先加NaOH，再加CuSO4。随后再亲自动手操作包括分开加和先混合加，观察到不一样的结果，印象深刻。
3.2 实验本质过程教学中的整合点捕捉
建构主义理论指出教师应努力创设教学情境，而这些情境应在学生的“最近发展区”内，以原有的认知作为“生长点”。学生通过会话和协作实现新旧认知间的同化、顺应和平衡，达成有意义学习。高中生物实验有些是微观的、抽象的，通过传统的课堂教学很难讲清楚，学生理解起来比较吃力。通过多媒体可把微观世界放大，化抽象为具体、变复杂为简单，给学生以直接的感官认知，较好的达成实验要求和目标。例如：在讲述渗透系统时，学生不易理解半透膜的概念。借助flash动画，学生容易明白半透膜就像筛子，直径比半透膜小的分子可以通过，如水分子;直径比半透膜大的分子不能通过，如蔗糖分子。在膜两侧如果存在浓度差，溶剂分子将从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧的扩散，即为渗透作用。把该原理运用到“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中时，学生较难想象细胞如何吸、失水。教师通过多媒体，先动态视频展示动物细胞在不同浓度的外界溶液中的吸、失水情况，激发学生的学习兴趣。接着展示植物细胞结构模式图，提出系列情景问题，设计质壁分离和复原的实验，有助于学生理解。
3.3 与实验现象分析的整合点捕捉
斯金纳指出强化是伴随于行为之后且有助于该行为重复出现的概率增加的事件。该事件作为一种外部强化物能给学生带来愉悦的心情、成功的满足感，可以增强学习者的自我强化和提高学习者的自我效能感。学生动手做实验，在体验实验的过程中理解其中的原理、方法，同时也为了得到一份实验结果。好的实验结果可以对做实验这一行为起到正强化的作用。因此教师在教学尤其是验证性实验中，应尽可能指导学生进行规范性操作，以期得到理想的实验现象，从而增强实验兴趣。多媒体模拟实验则可以把抽象和复杂的实验变成较简单和直观的实验现象，帮助学生突破重点和化解难点。
例如：在“色素提取与分离实验”中实验现象是比较容易获得的。大部分学生在滤纸条上都可以得到清晰的三条色素带，少数得到四条。在实验结束后用投影技术把较为理想的实验现象展示于大屏幕上。教师利用学生独立完成的作品，通过对话，加以评价分析。这样不仅增强实验者的成就感和进行榜样学习教育，同时也能够促进对实验原理、方法，色素的种类、含量等相关教学目标的达成，有着事半功倍的效果。这种做法也可以应用于“洋葱根尖有丝分裂的观察实验”和“减数分裂”等较抽象的实验讲解中。
信息技术应用于生物实验教学中还有许多的形式和案例，笔者在此只是略举一二来说明。教师应善于捕捉两者的“整合点”，在课标的指导下结合相应的教学目标和教学内容，把信息技术和学科教学进行有效整合，提高学生的生物学习兴趣，激发学生动手实验的积极性和主动性，培养学生的生物科学素养。当然信息技术和生物实验教学的整合过程中，前者是为教学服务的，是教学的辅助手段。信息技术的运用尽可能做到因地制宜，恰到好处，不喧宾夺主，发挥信息技术在生物实验教学中的特有魅力。
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关键词 信息技术 整合点 生物实验教学 生态化实验教学
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
教育部颁布的《基础教育课程改革纲要（试行）》里明确提出：“大力推进信息技术在教学过程中的普遍作用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式，学生的学习方式，教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。”努力促成信息技术与生物实验教学的生态化整合，提高整合的有效性成为实验教学中亟待解决的问题。而善于捕捉两者的整合点成为解决此问题的有效途径之一。笔者通过自身的教学实践提出以下优化措施，如图1所示。
1 整合点
所谓“整合点”，可以理解为信息技术与教学内容融合的切入点，是有效运用信息技术的关键时机。“整合点”应该服务于教学的三维目标。根据课标对“目标”的要求，“整合点”可分为“知识整合点”、“技能整合点”和“情感整合点”。实际课堂教学预设的目标往往有多个、多种。因此“整合点”可以是一个，也可以是多个。从触发整合点的时机来考察，“整合点”可以发生在教学的某个环节，同时也可以贯穿教学的全过程。笔者根据其在教学过程中所起的功能把“整合点”粗略地划分为三个层次：① 初级层次“导”，即创设一定的认知情境，激发学生的求知欲和探索兴趣;② 中级层次“破”，为突破重点以及化解难点提供支持;③ 高级层次“拓”，即用于改进和创新教学方法，提高教学效率。当然一节课中具体把“整合点”选在哪里才恰到好处，主要由教学目标和教学内容来决定。一般来说碰到仅仅使用常规教学有困难或通过常规教学无法达成预期目标，比如说讲授的内容过于抽象或是无法开展的实验，而运用信息技术可以很好地解决，能提高课堂实施的质量和效率，那么教师就应该毫不犹豫地进行信息技术与实验教学的整合。
2 生态化实验教学
近年来越来越多的学者运用生态学的原理来研究教育，提出了教育生态，教育生态化等概念。笔者比较赞同的是刁成海老师对生态课堂的定义：“生态课堂就是遵循教育教学规律，创设民主和谐的教学环境，以实现课堂教学效果的最大化、最优化，促进师生可持续发展的一种课堂形式”。因此笔者认为生态化实验教学是运用生态学的原理，遵循规律，优化各因子以及因子间的相互作用，实现实验教学效果的最大化、最优化，促进师生协同发展的一种教学形式。
生态化实验教学和普通的实验教学相比具有一些特有的特征。首先生态化实验教学具生命性，在生态化课堂中充满尊重，是一种绿色安全的课堂。这里的安全主要指心理安全。根据马斯洛的需要层次理论说明在有了安全和归属感下，学生才可能有求知的欲望。尊重每一位学习主体，重视他们的生命性，这是前提。其次生态化实验教学具备开放性和动态生成性。课堂具有开放性。每一位教师都不可能对整节课进行完全的预设，通过师生之间、生生之间的互动、对话往往会和预设不同，基于预设又高于预设，因此伴随着动态的生成。
3 信息技术与实验教学整合点捕捉的具体案例
3.1 实验目的和原理教学中的整合点捕捉
生物实验的内涵包括显性部分（仪器、材料、步骤、方法、现象、结果等）和隐性部分（实验目的和原理）两个层面，隐性部分对显性部分起着指导作用。实验目的是整个实验的出发点和归宿，而实验原理则是实验的灵魂。实验原理是方法、手段、操作过程和结果分析等所依据的科学理论，包括物理、化学和生物原理。例如：“色素的提取和分离实验”包括：生物学原理――叶绿体的结构原理及其中的4种色素成分显示不同颜色的原理;化学原理――有机溶剂对色素的溶解性原理及不同色素在同种溶剂中的不同溶解度原理;物理学原理――吸附和扩散原理。
而学生往往对实验目的和原理的学习并不很重视，常等着看教师怎么操作，然后依葫芦画瓢。在实验过程中，教师可以通过多媒体将实验原理设计成问题的形式，引导学生分析解决，从而掌握实验原理和步骤。
例如：鉴定蛋白质的实验，该实验原理是双缩脲试剂和蛋白质反应生成紫色络合物。双缩脲试剂成分为0.1g /mL的NaOH和0.0lg /mL的CuSO4溶液。该试剂成分以及使用方法都很容易和用于鉴定还原糖的斐林试剂相混淆。斐林是需把NaOH和0.05 g/mL的CuSO4先混合，再加入待测液中，而双缩脲则是先加NaOH，后加CuSO4。为了让学生区分两试剂使用顺序的不同，在讲述该原理时，笔者先运用多媒体打出投影，不说出使用方法，而是给出鉴定蛋白质的背景即蛋白质只有在碱性条件下才会和Cu2+形成络合物。学生看到后，会联想到要鉴定蛋白质应先创设碱性环境，当然应先加NaOH，再加CuSO4。随后再亲自动手操作包括分开加和先混合加，观察到不一样的结果，印象深刻。
3.2 实验本质过程教学中的整合点捕捉
建构主义理论指出教师应努力创设教学情境，而这些情境应在学生的“最近发展区”内，以原有的认知作为“生长点”。学生通过会话和协作实现新旧认知间的同化、顺应和平衡，达成有意义学习。高中生物实验有些是微观的、抽象的，通过传统的课堂教学很难讲清楚，学生理解起来比较吃力。通过多媒体可把微观世界放大，化抽象为具体、变复杂为简单，给学生以直接的感官认知，较好的达成实验要求和目标。例如：在讲述渗透系统时，学生不易理解半透膜的概念。借助flash动画，学生容易明白半透膜就像筛子，直径比半透膜小的分子可以通过，如水分子;直径比半透膜大的分子不能通过，如蔗糖分子。在膜两侧如果存在浓度差，溶剂分子将从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧的扩散，即为渗透作用。把该原理运用到“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中时，学生较难想象细胞如何吸、失水。教师通过多媒体，先动态视频展示动物细胞在不同浓度的外界溶液中的吸、失水情况，激发学生的学习兴趣。接着展示植物细胞结构模式图，提出系列情景问题，设计质壁分离和复原的实验，有助于学生理解。
3.3 与实验现象分析的整合点捕捉
斯金纳指出强化是伴随于行为之后且有助于该行为重复出现的概率增加的事件。该事件作为一种外部强化物能给学生带来愉悦的心情、成功的满足感，可以增强学习者的自我强化和提高学习者的自我效能感。学生动手做实验，在体验实验的过程中理解其中的原理、方法，同时也为了得到一份实验结果。好的实验结果可以对做实验这一行为起到正强化的作用。因此教师在教学尤其是验证性实验中，应尽可能指导学生进行规范性操作，以期得到理想的实验现象，从而增强实验兴趣。多媒体模拟实验则可以把抽象和复杂的实验变成较简单和直观的实验现象，帮助学生突破重点和化解难点。
例如：在“色素提取与分离实验”中实验现象是比较容易获得的。大部分学生在滤纸条上都可以得到清晰的三条色素带，少数得到四条。在实验结束后用投影技术把较为理想的实验现象展示于大屏幕上。教师利用学生独立完成的作品，通过对话，加以评价分析。这样不仅增强实验者的成就感和进行榜样学习教育，同时也能够促进对实验原理、方法，色素的种类、含量等相关教学目标的达成，有着事半功倍的效果。这种做法也可以应用于“洋葱根尖有丝分裂的观察实验”和“减数分裂”等较抽象的实验讲解中。
信息技术应用于生物实验教学中还有许多的形式和案例，笔者在此只是略举一二来说明。教师应善于捕捉两者的“整合点”，在课标的指导下结合相应的教学目标和教学内容，把信息技术和学科教学进行有效整合，提高学生的生物学习兴趣，激发学生动手实验的积极性和主动性，培养学生的生物科学素养。当然信息技术和生物实验教学的整合过程中，前者是为教学服务的，是教学的辅助手段。信息技术的运用尽可能做到因地制宜，恰到好处，不喧宾夺主，发挥信息技术在生物实验教学中的特有魅力。