基于OMO模式的生物學概念教學實踐

信息技術、數(shù)字技術與教育教學深度融合是構建高質量教育體系的應有之義?！读x務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）在教學建議中指出，要“推進現(xiàn)代信息技術與教學深度融合”：教師應重視運用互聯(lián)網(wǎng)技術、移動通信技術和人工智能等現(xiàn)代信息技術手段，開發(fā)和利用數(shù)字化教學資源，豐富師生互動交流方式，促進學生個性化學習[1]。OMO（onlinemergeoffline）模式源于O2O（onlinetooffline）模式與OAO（onlineandoffline）模式的線上線下優(yōu)勢互補理念，且超越了兩者。此模式以學生為中心，借助技術手段破除線上與線下和虛擬與現(xiàn)實學習場景中各種結構、層次、類型的數(shù)據(jù)壁壘，形成線上線下融合的場景生態(tài)，實現(xiàn)個性化教學的新樣態(tài)[2]。筆者以“呼吸作用”概念教學為例，線下利用信息技術手段完成實驗，形成數(shù)字化資源后線上推送，實現(xiàn)概念初建；然后線下組織探究活動對實驗資源深入挖掘，借助線上平臺深度互動，完善概念理解；同時線上線下關注學生反饋，促進概念落實，以期有效提升學生核心素養(yǎng)。下面具體闡述OMO模式下的教學探索。一、OMO創(chuàng)設資源，實現(xiàn)概念初建新課標指出：概念的主動建構，應以學生認識豐富的、有代表性的事實為基礎，為概念形成提供支撐[3]。本節(jié)呼吸作用的相關概念在新課標中表述為“細胞能通過分解糖類獲得生命活動所需的能量，同時生成二氧化碳和水”[4]。在建構過程中，教師創(chuàng)設綠豆種子呼吸作用的真實情境，引導學生借助信息技術手段，參與以下探究實踐活動，為線上學習提供事實性資源支撐。實驗1：探究種子呼吸作用時的氣體變化學生用傳感器檢測萌發(fā)綠豆種子和煮熟綠豆種子在呼吸作用過程中氧氣和二氧化碳變化情況（如圖1），數(shù)據(jù)采集窗口如圖2所示。學生將檢測過程拍照并錄制視頻，探究種子在呼吸作用時氣體變化情況。教師用其作為“萌發(fā)種子呼吸作用消耗氧氣，產生二氧化碳”的數(shù)字化資源。實驗2：探究種子呼吸作用時的質量變化學生將大小基本一致、活性良好的綠豆種子平均分為幾組，每隔一天選擇一組種子進行萌發(fā)實驗，觀察、測量、比較處于不同萌發(fā)天數(shù)時種子的子葉大小及干重，并用折線圖表示，直觀展示種子呼吸作用時干重逐漸下降的過程。教師讓學生將此過程拍照并錄制視頻，作為“萌發(fā)種子呼吸作用消耗有機物”的數(shù)字化資源。實驗3：探究種子燃燒時的能量變化在教師指導下，學生將燃燒前的綠豆種子用電子天平稱重，搭建綠豆種子的燃燒裝置，將其連接溫度傳感器，用數(shù)據(jù)采集器采集綠豆種子燃燒時間和保溫瓶溫度變化數(shù)據(jù)，拍照并錄制視頻，展示種子燃燒時溫度逐漸升高的過程。燃燒完成后，再次對種子稱重并記錄數(shù)據(jù)。教師將其作為“種子燃燒時會釋放熱能”的數(shù)字化資源。實驗4：探究種子呼吸作用時的溫度變化學生分別稱取等量萌發(fā)的綠豆種子和煮熟的綠豆種子，放入兩個相同的保溫瓶內，記錄初始數(shù)據(jù)。利用溫度傳感器（如圖3）分別檢測兩個保溫瓶內的溫度變化情況，并連接數(shù)據(jù)采集器，同時記錄種子呼吸作用時間。由于該實驗耗時較長，學生用延時攝影的方式錄制實驗過程并制作快進播放視頻，展示種子在呼吸作用時溫度逐漸升高的過程。在植物呼吸作用完成后，學生再次用電子天平將種子稱重，進行記錄（兩次稱重均為干重）。實驗數(shù)據(jù)連同視頻一起被列為“種子呼吸作用時釋放熱能”的數(shù)字化資源。實驗5：探究種子呼吸作用可能產生水學生搭建萌發(fā)綠豆種子和煮熟綠豆種子的呼吸作用對比裝置（在相同環(huán)境下靜置一天），觀察裝置內壁上水量的差異，并以延時攝影的方式對以上過程進行記錄，制作視頻（快進播放）。教師將其作為“種子呼吸作用可能有水產生”的數(shù)字化資源。同時補充文字資料：雖然我們當前的實驗條件無法為“呼吸作用產生水”提供確切證據(jù)，但是這已經被科學家研究證實。以上數(shù)字化資源準備完畢后，教師將其連同呼吸作用微課一起借助“銳學堂”智慧教學平臺推送給學生，并發(fā)送線上學習任務單。具體問題：①呼吸作用的原料和產物分別有哪些？②呼吸作用和燃燒過程是否伴有能量的釋放？如果有，分別是以什么形式釋放的？③呼吸作用和燃燒釋放的能量來自何處？④呼吸作用的意義是什么？⑤搜集呼吸作用在生活中的應用實例。學生登錄平臺，下載課程資源，根據(jù)個人的知識消化能力和需求，課下合理安排學習時間、進度和重復次數(shù)，在任務單的引領下，初步建構呼吸作用概念。如果在學習過程中產生疑問，學生還可以及時通過微信、QQ等方式聯(lián)系教師解答。教師將有價值的問題進行梳理為線下教學做準備。此環(huán)節(jié)，教師利用信息技術開發(fā)數(shù)字化資源，并借助線上平臺實現(xiàn)資源共享，讓未能參與實驗的學生也深入其中，減少了學習探究活動對教學條件的依賴。再者，教師以傳統(tǒng)方式開展實驗教學，無法在一節(jié)課內讓學生完整地經歷這些實驗，而數(shù)字化教學則擴寬了學生獲取信息的途徑，有助于保證探究活動的完整性。此外，在線上教學互動中，教師也可以將學生的碎片化時間充分利用起來，突破教與學的時間和空間限制，助力學生個性化、靈活化、自主化學習。二、OMO深化探究，完善概念理解學生參與線上學習和互動活動后，已對呼吸作用的概念有了初步了解。基于此，教師還以精心設計的線下教學活動為載體，引導學生深入建構概念和知識框架，讓課堂教學更有利于核心素養(yǎng)目標的落實。（一）歸納概括，描述呼吸作用過程教師借助“銳學堂”平臺組織學生參與展示交流等活動。學生在線上學習的基礎上，分組交流任務單上問題①到③的個性化學習成果，歸納概括呼吸作用過程中的物質變化和能量變化，達成統(tǒng)一意見后上傳至平臺。如果組內出現(xiàn)意見分歧，學生可以重復查看線上數(shù)字化資源，研討達成一致。教師引導學生進行組間交流，匯報展示結果，建立次位概念：呼吸作用的原料是有機物和氧氣，產物是二氧化碳和水；呼吸作用和燃燒都有熱能的釋放，燃燒還有光能的釋放；呼吸作用和燃燒釋放的能量來源于有機物。此環(huán)節(jié)，教師以線上線下融合的方式重點進行了科學思維中歸納概括的思維訓練，提升了學生的圖表分析能力、表達傾聽能力，以及合作意識。（二）對比分析，闡明呼吸作用意義在以往的教學中，不少學生存在這樣的疑問：如何知道呼吸作用為生命活動提供動力？也就是說，學生期待更多的實驗證據(jù)支持結論?；顒又?，教師準備了數(shù)字化資源，讓學生借助信息技術手段實現(xiàn)了定量分析，通過比較、分析、計算等方法充分論證呼吸作用的意義，為概念的獲得提供證據(jù)支持。課堂上，學生利用數(shù)字化資源中的溫度變化及干重變化數(shù)據(jù)，運用計算分析：比較相同質量綠豆種子在呼吸作用和燃燒時釋放的熱能（見表1）。經過計算，學生發(fā)現(xiàn)：與燃燒相比，呼吸作用在分解相同質量的有機物時釋放的熱能更少，即種子呼吸作用釋放的能量有一部分以熱能的形式散失到環(huán)境中，但并非全部。那些沒有以熱能形式散失的能量去哪里了？實際上，它們轉化成了其他形式的能量，用于支持種子內部的各項生命活動，比如細胞分裂和生長、合成代謝、物質運輸?shù)?。由此學生建立次位概念：生物體進行各項生命活動都會消耗能量，呼吸作用為生命活動提供能量。教師引導學生繼續(xù)挖掘已有數(shù)據(jù)，深入探究（見表2）：呼吸作用和燃燒在有機物的分解速度上是否存在差異？經過估算，學生發(fā)現(xiàn)呼吸作用分解有機物的速度非常緩慢。為什么與燃燒快速釋放能量相比，呼吸作用釋放能量會更為緩慢？學生經過分析討論，建立次位概念：呼吸作用時能量釋放緩慢，為生命活動提供能量則可以更為持久（如圖4）。此環(huán)節(jié)，教師充分發(fā)揮了信息技術在實驗教學中的優(yōu)勢，將實驗數(shù)據(jù)與數(shù)學運算結合，運用對比分析方法，幫助學生理解呼吸作用與細胞能量供應的關系。學生以嚴謹求實的科學態(tài)度，依據(jù)事實和證據(jù)進行探究，有利于發(fā)展理性思維的能力，以及綜合運用各學科知識和方法解決問題的能力。教師將此部分內容在線下課堂實施，有助于實現(xiàn)學生對概念的深入探究和理解。（三）演繹推理，呼吸作用原理應用學生描述網(wǎng)絡搜索到的呼吸作用原理應用的實例。教師出示線上收集到的典型問題。如：人為什么需要不停呼吸？跑步累了為什么呼吸頻率會加大，深度會增加？甜玉米放久了為什么甜味會變淡？經過前面的深度學習，學生探究分析獲得答案，既是對呼吸作用概念的鞏固，又是學以致用的過程，提升了邏輯分析和演繹推理能力。三、OMO關注反饋，促進概念落實無論是線上還是線下教學，教師都需要及時給予學生學習評價和反饋。在“呼吸作用”課程教學前，教師及時收集學生線上學習的任務單，查看結果并進行等級評價和記錄。在課上實驗結果的討論交流環(huán)節(jié)，教師需要提升學生參與交流的廣度和深度。傳統(tǒng)的課堂環(huán)境下，往往只能實現(xiàn)教師和部分學生之間的有限互動；本次數(shù)字化教學中，教師借助“銳學堂”平臺布置任務，讓學生完成任務后拍照上傳，實現(xiàn)了對學生學習情況的實時查看和反饋，同時促進了各學習小組之間的交流與合作。例如，針對探究呼吸作用的原料和產物這一問題，部分學生發(fā)現(xiàn)了氧氣的減少和二氧化碳的增加，但是在查看其他組提交的結果后，便重復查看數(shù)字化資源，補充之前被忽視的有機物減少和水增多等表述（如圖5）。展示匯報時，教師針對性地選取學生作品進行分享交流。教師以這種線上線下相融合的方式教學，促進了多維度多向度的深度互動，提高了課堂反饋的針對性和時效性，促進了學生對概念的深入理解，也有助于提高學生的自主學習能力和團隊合作精神。此外，將這些反饋作為過程性評價的重要依據(jù)，還具有激勵學生的功能。課堂教學完成后，教師利用“小銳”作業(yè)平臺對不同層次的學生發(fā)布呼吸作用相關的個性化檢測題，實時獲得學生的完成進度和正確率數(shù)據(jù)，據(jù)此進行針對性講評。同時，學生的錯題還會在線上錯題庫儲存，方便進行個性化鞏固。數(shù)字化測評既可以檢測學生的概念落實情況，提高課堂教學效率，又可以滿足學生個性化學習的需求。OMO教學模式是一種區(qū)別于傳統(tǒng)課堂的新型教學方式。線下教學讓