教育信息化2.0 背景下高中生物学实验教学研究

21 世纪以来，计算机、物联网、大数据、云计算、人工智能等现代信息技术的迅速发展，有力促进了全球经济、政治和社会不断变化，人类的生存、生活和学习方式也随之发生了翻天覆地的改变。教育信息化是教育现代化的基本内涵和显著特征，没有信息化就没有现代化。为使我国教育信息化发展水平走在世界前列，发挥全球引领作用，党的十八大以来我国致力于发展教育信息化事业，教师的信息技术应用能力显著提高，并实现了“三通两平台”的教育信息化 1.0 建设目标。为进一步加快教育现代化建设，推进新时代背景下教育信息化发展，2018 年4 月教育部发布《教育信息化 2.0 行动计划》，我国由此迈入教育信息化 2.0 新时期。

一、研究背景

《教育信息化 2.0 行动计划》指出，以“三全两高一大”为发展目标，全面促进信息技术与教育教学融合创新发展[1]。为推动教师主动适应信息化、人工智能等新技术变革，积极使用信息技术手段开展教育教学工作，教育部发布了《全国中小学教师信息技术应用能力提升工程 2.0 校本应用考核指南（2021）》，文件给出如表1 所示的30项中小学教师信息化教学微能力指南。

表1 中小学教师信息化教育教学能力发展框架

为准确定位能力点实施和信息化教学提升，全国“2.0工程办”推荐了如表2 所示五种不同信息化教学模式下的能力点选择方案[2]。

表2 不同信息化教学模式下的微能力点选择方案

二、理论依据

（一）生物学实验教学

刘恩山在《中学生物学教学论》中提出生物学实验教学是“引导学生利用一定工具、仪器和设备对生物体形态结构和生理功能进行有目的、有重点地观察和研习的授课过程[3]。”《普通高中生物学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》中提出生物学实验教学为“教师组织学生在生物学实验室和校园内外开展的教学活动，既可以是动手、观察类的实践活动，也可以是以问题解决为特点的探究活动。”因此，高中生物学实验课程不仅局限于学生动手操作或观察；还可以是是学生针对某一问题进行的探究活动；也可以是借助多媒体教学工具，演示、体验或模拟实验过程。

（二）项目式学习

项目式学习模式作为发现式学习中的一个重要代表模式，也在 20 世纪学校教育领域得以蓬勃发展[4]。在项目式学习过程中，学生的学习任务往往始于一项具体任务，并最终以项目产品作为主要的学习成果建型。这能够帮助学生们在学习过程中变得更加客观，更加积极地将课堂中所学到的知识应用到实际解决问题的过程之中，使得课堂知识更加具有意义。项目式学习流程的常见模型如图 1 所示。

（三）混合式学习理论

混合式学习理论是一种有关教育技术的理论。美国印第安纳大学的柯蒂斯·邦克教授在他编著的《混合学习手册》中对混合式学习给出了如下定义：混合式学习是面对面学习和计算机辅助在线学习的结合[5]。其核心理念是将传统教学与信息化教学的优势相结合，整合多样化的教学资源，改变教学内容的呈现方式[6]。

混合式学习环境在高中生物学实验课程中的应用，打破了实验室条件、实验器材、实验材料等传统实验教学的限制，能更好地满足各种实验教学的要求。此外，信息化实验教学可以通过实验软件、数字化处理等技术手段为教师提供实验教学资源，丰富实验教学活动，为学生带来更加直观的学习方式，从而提高实验教学的效果 。

三、基于信息化的高中生物学实验教学

人教版高中生物学教材包含丰富的项目式学习资源，可结合具体教学内容，搭配适当的微能力点，构建混合式学习环境，发展学生科学探究素养。如《调查人群中的遗传病》，本调查实验能帮助学生深刻理解不同类型遗传的特点，还与 STS 相关联，能让学生了解遗传咨询师这一职业属性，与社会责任相关联全面发展学生核心素养。但在传统课堂教学中，由于需要投入大量课外时间，且调查周期长，往往被忽略，埋没了社会责任素养价值。混合式学习线上+线下的灵活学习时间和学习空间特点可有效解决这一问题。

在本实验中可选择“B3 探究型学习活动设计”、“B5 学习小组组织与管理”、“C4 支持学生创造性学习与表达”3 个微能力点设计实验教学内容。具体操作步骤及信息化工具如表 3 所示。

表 3 《调查人群中的遗传病》信息化教学实例

四、结论

教育信息化 2.0 为高中生物学实验教学拓宽了路径，为多样化的实验教学类型提供了理论、资源和技术的支持，有利于突出学生的主体性地位，并在信息化环境的教学模式中，掌握未来生存的的必备技能。掌握 2.0 时代信息化教育教学能力是每位教师的必要任务。但由于微能力点众多，且信息化工具多样，因此信息化教学途径的探索需要依靠教研团体力量，以校本为指导，结合实际教学内容组合微能力点，切实提高高中生物学实验教学的质量。

参考文献

[1]教育部.教育部关于印发《教育信息化 2.0 行动计划》的通知[Z].教技（2018）6 号，2018-4-18.

[2]闫寒冰.管理团队信息化领导力[M].长春：东北师范大学出版社，2020：105，108.

[3]刘恩山.中学生物学教学论[M].北京：高等教育出版社，2009：4.

[4]黄颜.基于智慧课堂的高中生物学情景教学设计与应用[D].延安：延安大学硕士学位论文，2021.

[5]詹泽慧，李晓华．混合学习：定义、策略、现状与发展趋势— ——与美国印第安纳大学柯蒂斯·邦克教授的对话[J]．中国电化教育，2009（12）：1－5．

[6]]Barron B，Schwartz D，et al.Doing With Understanding：Lessons From Research on Problem-and Project-Based Learning[J].Journal of the Learning Sciences， 1998（7）：271-311;

[7]郭艳，李波等.基于项目学习的高中 STEM 课例设计[M].西安：陕西科学技术出版社，2020;