《了解仿生学》—基于网络的自主学习

的教学实践与思考

——信息技术与生物课程整合初探

作者姓名： 张    宇

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信息技术与各科学整合的理论与实践的探讨 

——从一堂《了解仿生学》的教学活动想到的 

素质教质是面向全体，以人为体，以培养其创新精神和实践能力为重点，着眼于学生全面发展和终身发展，有利于提高每个学生的科学素养的教育实质素质教育的良好途径就是将信息技术作为认知的工具，运用于课堂教学之中，创设一种能够有效支持学生进行个别化学习并能够为学生提供开放性学习资源的自主学习的教育环境，促进学生能够主动参与，主动探索以及进行创造性思维。

最近，我在《了解仿生学》的教学中，初次使用现代信息技术与生物学科整合的方法，为学生获取资源，进行自主探索，谋求其个性发展，培养其创新能力和实践能力，尤其是创造性思维方面做了尝试。

这节课是在网络教室中进行的。课前我将有关仿生学的大量资料按照仿生学在物理、化学、机械工程，人工智能以及其他科学领域的应用进行了分类同时也搜集了大量的仿生学具体在工业、农业、军事以及医学等方面的应用的实例以及相配套的大量的图片制作成网页，发布于局域网中。

上课开始，先让学生上网寻找到我的网页，然后我根据网页主页上的几幅学生非常熟悉的仿生学的图，例如：鲁班、锯和带锯齿的草；蜻蜓的翅痣和飞机；蝙蝠的回声定位和雷达等来创设情境引导学生进入本节的学习、然后通过请学生浏览网页中有关仿生学具体应用的实例，寻找自己较为感兴趣的例子，了解这些产品根据动物或植物哪些方面的特性进行仿制或发明的，进而能够归纳出什么是仿生学。所有的学生立刻带着问题聚精会神地浏览着，很快就有学生举手把自己感兴趣的内容说出来，我通过媒体监控并播放他们感兴趣的内容给大家。可以看到学生的兴趣很广泛，有的对仿照企鹅雪地行走设计的极地越野汽车感兴趣，有的对仿照蜘蛛丝制成的防弹衣感兴趣，有的则对人工智能机器人以及人工心脏、人工血液、人工血管有兴趣等等。进而大家共同对什么是仿生学进行了讨论并得出了较准确的涵义。

这一阶段的学习中鉴于信息技术给学生提供了大量的网上资源，在问题的驱动下，提高了学习的兴趣，使每一位学生都积极主动地参与着。积极思维着，有目的地搜索信息，提高了阅读理解和形象思维的能力。

接着，趁学生的兴致很高时，继续提出要求，请学生根据网页中“请你思考”中所涉及的问题和相关图片或者根据网页中各科学领域中仿生学的应用及相关大量图片内容进行浏览和思考，并以设计师和发明家的身份将感兴趣的资料和图片下载到自己的计算机上，根据这些资料设计或发明出新的产品，用Power Point文件描述出来，并说明理由。这时的学生兴致更高，教室里只用鼠标点击声和键盘的敲击声，学生都沉浸在自我创造中，教师则在这时利用教师机上的监控功能对学生的活动进行监控，及时发现学生问题并进行帮助，指导并寻找学生中具有创意的一些作品。结束后，老师将学生作品通过广播展示给大家，并同学生一起相互评价，由于时间关系学生和教师以口头交流评价为主，这时的课堂气氛十分热烈，达到了高潮，大家都争先恐后地要展示自己的发明创造成果，并对别人的作品提出更多的联想创造。通过成果展示，让人觉得学生的想象力十分丰富，每一位学生都积极参与，发挥自己的聪明才智，其创造性思维都得到充分施展，比预期设计效果更好，比如说：有一位学生将有关蜘蛛织的丝轻薄、牢固性强，不易断的特点，设计出一种网，用于高层建筑外墙或窗清洁以及旅游区景点中峡谷中垃圾的处理，避免了清洁工人工作中意外事故的发生，也有效保证了环境卫生；还有一位同学则突发奇想，把青蛙、袋鼠用于弹跳的细胞基因有效用于运动员身上，运动员的弹跳力更高；还有一位同学根据王莲独特的结构特点和生活特性制造出一种新型货车，既能在陆地行驶又能在水中行驶，这样大大减少了中途转运，减少了运输成本等等，还有更有创意和现实意义的作品，在这一过程中的教学中，利用信息技术让学生对知识的领悟进入了深层探索，真正促进学生的利用信息技术和资源进行自主学习，自主探索，每位学生的个性都得到发展。

通过这一堂《了解仿生学》的利用信息技术与生物学科的整合课的教学以及前期准备，后期学习过程整个活动中切身体会到在现代信息技术社会大环境下，实现教育上信息技术与学科整合存在必然性和实效性，尤其在课程改革中利用信息技术教育要面向全体，提倡个性发展，培养学生生物的科学素养以及创新精神和实践能力是最行之有效的。通过对专业理论知识以及专家的理论实践经验的学习并结合自己在这次教学实践，我初步有了一些较浅显地感受。

第一，信息技术与学科的整合并不是简单地把信息技术作为教师辅助教学的工具，实现教师对知识的传授，而是要将信息技术作为教学的一个基本要素融于整个教学活动中，为学习创设一个丰富的资源环境，尤其是在网络上每个人都能从中获得各种信息资源，极大地丰富了教学信息量，这比传统教学模式下单一从书本获取资源要丰富得多，学生从丰富的信息资源中扩大了视野，开阔了思路，不再为教师的一人之言所束缚；同时信息技术成为学生自主获取信息，进行分析探索问题，解决问题和构建知识的工具。教师可以根据学生的认识水平和课程需要整理资料制作成文件夹或内部网站，让学生来访问，也可以提供相应的需要的信息参考，学生自行上网或进入资源库中，对大量信息进行筛选和提取，并根据教师所提问题，利用多媒体自主地进行各项学习活动，探索、分析、解决问题。我在《了解仿生学》的教学中，用网页形式将搜集整理的有关仿生学的大量资料发布于局域网中，分层次提出几个问题让学生上网有选择地获取感兴趣的相关资料，并利用计算机对这些资料进行。分析、探索和创造性思维并利用Power Point软件操作展示自己的成果。整个教学活动中信息技术一直贯穿其中，以丰富的教学环境的创设工具和促进学生自己学习自主探究的认知工具，使各个教学资源，教学要素和教学环境相互融合，不仅用于教师的演示，传授知识，也用于学生进行知识的重构和创造，使课堂效果因为信息技术的参与达到了最优化。

第二，教师的自身素养是关系到信息技术与学科整合的成功与否的关键

从这次的教学获得的经验看，教师在整个过程中的作用与信息技术支持的学生地位的体现是同样重要的，是不可忽视的，这对于教师的要求比传统教学下的要求高得多，教师各种能力素养的高低是有效实现教学目标的关键，这也是我感触最深的地方。

首先，教师应具备先进的教育思想和教育观念。

随着社会信息技术的发展，教育也面临着巨大改革，信息技术与学科整合符合改革观点，教师的教育思想和观念也要相应改变，如果教师依旧在传统教学模式下运用信息技术或者偏激认为直接用计算机代替教师都是不符合信息技术与学科整合的观点的，比较合理化的教育思想和教育观念是：改变教师在传统教学中的权威地位，建立在以学生为主体以学为中心，教师和外界活动都围绕着学生活动，教师是作为教学的设计者，学生学习过程的帮助者，引导者、评价者、以促进学生对知识的建构。

其次，教师应具备各种信息能力

教师不仅需要有现代教育思想和观念，更需要的是具备信息技术支持下的各种信息能力，这对于整合来说是非常重要的。

教师除了应具备最基本的信息技术的操作能力外，还应具备能有效选择和获取信息资源，评价、使用信息资源的能力。在互联网上有许多的信息资源并不是所有的资源对教与学都有用，教师就应该依据学生的知识水平和课程的需要，先从网络中或其他途径获取相应有用的信息，并能够分析评价其信息的真实性，准确性和有用性，再将信息资源加以筛选、加工、整理、才能有效地组织和指导学生准确快速把握信息资源的准确性，实效性和可靠性，避免了学生在学习过程中花太多精力和时间在获取信息和盲目浏览上，这样可以快速搜索相关信息，处理各种信息来进行各项学习活动，提高课堂学习的效率，同时也使学生认知水平得到提高。另外，教师不仅要善于运用资源同时还应具备信息的伦理道德修养，以身作则，引导学生不通过不道德途径获取网络资源或不健康资源。

我在《了解仿生学》的教学前对有关仿生学的知识内容搜集了大量资料由于没有很好地考虑初一学生的认知水平，对于资料也没有作特别筛选，整理，在课前征求学生意见时，就有很多学生反映，在化学、物理以及机械学等方面的仿生学知识以及相关术语他们看不懂，甚至一些应用于很专业化的陌生领域的仿生学知识，他们也没有感性认识。于是我重新将资料进行了筛选，加工整理和组织再制作成网页，做到图文并茂，内容浅显易懂，一目了然，方便了学生的理解，有利于他们进行创造性思维。                                        

再者，教师在教学活动中是否具备系统化的设计能力，有效实施教学过程以及教学过程中的监控、评价能力是信息技术与学科整合教学质量的保证。
          

建构主义学习理论提出了一个教育设计模式，模式的基本特征就是“以学为中心，给学习者的主动发挥创设条件，创设真实的情境并引导学习者情景，为学习者提供资源，让学生自主学习和进行问题的探讨，组织学生之间进行协商，合作性学习，鼓励学生进行意义建构，概括事物的性质特征和现象，发现和归纳事物之间的内在联系”。信息技术支持下的教学活动与建构主义的学习理论的要求相符合，因此，教师应在信息技术与学科整合的教学设计上能够改变原有传统教学设计观念，不再强调教师如何使学生理解知识作为设计主体，而应该强调学生应如何学，如何构建知识。要能够运用现代教育的观念，一切从学生的需求和特点出发，强调充分发挥学生的主动性和创新精神，策略上把握住使用信息技术、学科、资源教学各要素之间合理统一安排和协调。需要善于分析学生现有的认知状况和心理需求，并在他们与生活经验、信息资源、新的知识技能、实践领域和学习的兴趣点上寻找切入口来设定一种开放式、自主式教学模式的基本流程和基本步骤。

教学过程的实施对教师的业务水平和知识内涵要求更高。教师不仅要具有传统意义上的讲解能力，还应该把重点放在基于问题学习和合作学习活动灵活性指导能力，应充分把握教学内容的实质，并能够有效地指导学生的学习活动，例如：在《了解仿生学》教学设计和教学活动中，我从学生最熟悉的几个仿生学例子着手，分层提出相关问题，问题也是由易到难，基于网页中所提供的资源，从一眼就能找到到需要思考才能获取，来逐步引导。这样避免学生马上基于问题来解决问题而显得比较茫然，同时也将信息技术的应用作为贯穿整个教学活动的一条线，所有的教学活动都依附于它才能完成。

教师还应具备适时对学习过程有监控和评价能力，因为只有流程、步骤而没有监控评价，整合课将失去意义，不利于学生自主学习。尤其是网络环境下教学活动是以学生利用计算机进行自主学习活动为主，在课堂上有这很长一段时间内教师往往显得无事可做，其实教师这时的作用更大，在充分满足学生发展需要的前提下，利用多媒体对整个教学活动进行监控，就能及时有效反馈学生活动的信息，以便能及时调整学生的学习过程以及引导的方向，并通过监控可以对个别学生的情况做个了解，并及时进行个别辅导，满足于面向全体，促进个体发展的教学目标。

每个教学活动都有教学的评价机制，评价不仅是对预期设计结果，也对非预定的结果进行评价，还要对学习过程进行评价。能够让学生通过各种评价了解自己新建构的认知达到什么程度，积累了什么样的经验。

只有教师的自身素养得到提高，信息技术与学科的整合才能有效进行，更有利于帮助学生逐步改变原有的单纯接受式学习方式，构建一种相对比较开放的学习环境，提供一种相对个性化的，多渠道地获取知识的机会，形成主动积极的学习方式，培养学生创新精神和实践能力。

通过第一次用信息技术与生物学科的整合的方式来进行《了解仿生学》的教学，在培养学生自主获取知识，主动积极的学习，培养学生的创造性思维方面做了尝试，取得了一定的效果，但还存着很多的不足，这需要我进一步加强理论学习，进一步改变观念，提高自身科学素养和各种信息技术能力，才能有效帮助指导学生，跟得上课程改革的步伐。 

参考文献：

（1）陈丽、李芒、陈青《论网络时代教师新的能力结构》《中国电化教育》2003。4

（2）杨开城《学生模型与学习活动的设计》 《中国电化教育》  2002。12

（3）汪文萍《网络环境下的语文教学》 《中国电化教育》2003。2

（4）《生物课程标准解读》北京师范大学出版社