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基于微课程资源的混合式学习模式在生物学教学中的运用

2018-01-16陶明凤谢虎成

中学生物学 2017年11期
关键词:空间结构氨基酸蛋白质

陶明凤+谢虎成

“互联网+”时代是一个“微”时代,网络逐步成为学生学习必不可少的条件,数字化环境下的在线学习、移动学习和泛在学习所流转的主要是碎片化的“微信息”,这种学习方式大有取代传统学习方式而成为主流的趋势。数字化学习资源给学习者带来便捷的同时,也深埋着隐患,图文并茂的海量信息可能使学生在知识的海洋中“溺亡”,而碎片化阅读则容易造成浅表性理解。如何消除这些隐患,利用数字化环境来促进学生深度学习,是新形势下教师必须面对的难题。教师合理利用微课程资源,将线上学习与线下学习、个人学习与合作学习等多种学习方式优化整合,建构混合式学习模式,是解决上述矛盾的有效方法。下面以“蛋白质是生命活动的主要承担者”一节为例加以说明。

1 优化整合微资源

微课程资源指以微课、微视频、微文本、微练习等形式存在的课程资源,它们以短小精悍和灵活为特征,在现代学习领域中有着独特的地位。不同的资源其价值和作用各不相同,如果不加区别、不加选择,会泛滥成灾。

1.1 微课

微课是指微课件加教师的讲解录制成的微型教学视频,是一种半结构化的数字化学习资源。微课主题突出,特别适合于基本概念或单个知识点的学习。

在“蛋白质”这一节里,氨基酸是一个基础性概念。这个概念的理解对于蛋白质的结构及其多样性有着重要的作用。但是学生在此前几乎没有学过有机物的知识,对于化学键、共价键的知识也是一片空白,理解氨基酸有较大的困难。将氨基酸的知识制作成微课,可以帮助学生有效地克服这一难题。

在“氨基酸”的微课,笔者设计了三条主线:① 有机物和基团,沿着无机酸→有机酸(-COOH)、氨气(NH3)→氨基(-NH2)的顺序揭开有机物的面纱,为理解氨基酸奠定基础;② 从原子结构和离子健、共价键讲起,将甲烷中的氢一个一个地取代,步步引申,得到甘氨酸:C原子结构→CH4→CH3-COOH→NH2-CH2-COOH,再进一步讲其他的氨基酸,这样循序渐进,便于学生掌握氨基酸的结构特点;③ 着重讲解空间结构,从甲烷的正四面体空间结构开始类推,展示甘氨酸的空间结构图,再扩展到其他氨基酸的空间结构,为下一步学习蛋白质的空间结构埋下伏笔。

1.2 微動画

微动画的特点是可以把静态的知识表征形式转变成为动态,对于促进学生对生物学的反应机理和生理过程的理解更为明显。对于氨基酸脱水缩合的反应(图1),学生常常无法理解化学健是如何断裂的,新的化学键是如何生成的。教师将这个过程做成动画,再配以相应的解说,让学生直观地“看到”键的断裂与生成,使“微观”过程“宏观”化,这一反应的过程和机理就一清二楚了。

1.3 微视频

微视频的特点是利用可视化技术,生动有趣地表达生物学的事实、概念和原理,符合学生的认知特点,可以调动学生的情感参与,使其理解空间结构,培养学生想象力。

对于蛋白质的空间结构,学生理解起来存在较大的困难。教师用视频,从不同的角度来展示蛋白质的空间结构,立体感强,大大增强了直观效果,降低了理解的难度。

1.4 微练习

每个学习任务后面,配1~3道练习题。这些练习与常规意义上以训练应试能力为目的的练习不同,旨在让学生自我诊断学习内容的掌握程度。如在“氨基酸”微课中的微练习:

(1) 下列分子中,与构成生物体的蛋白质的氨基酸分子式不相符的是( )

学生能回答这一道题,就基本掌握了氨基酸的结构特点的要点。

1.5 微资料

微资料主要是以文本信息储存与学习内容有关的拓展性知识,以超链接的方式连接。它的作用是拓展学生的知识视野,帮助学生把零碎的知识整理联系在一起,形成良好的认知结构。本节课提供的微资料有:① 氨基酸的结构式、分类;② 必需氨基酸;③ 蛋白质的结构与分类;④ 蛋白质的变性。微资料不属于必学性内容,不要求所有学生都要掌握,适合于学有余力的学生课后使用。

2 混合式学习模式建构

微课程资源表征知识的方式契合了当代学生多元化的学习方式,颠覆了传统的线性学习方式。从学习时间来看,有课前、课中、课后学习;从学习方式来看,有个人独立学习和合作学习;从学习类型来看,有线上学习、线下学习。混合型学习模式成为数字化环境下学习方式的必然选择。但是各种学习方式必须与学习资源配套,加以优化组合,不然就会无序而严重影响学习效率。“蛋白质是生命活动的主要承担者”一节的教学流程和组合式见表1。

2.1 课前学习、课中学习、课后学习

传统课堂要求学生学习每个知识点时都齐步走,理论上说不通,实践中也行不通。学生的基础不同,学习习惯不同,对不同的知识敏感性不同,理解和领悟知识的效率有很大的区别,学习的进度自然不同。如前所述,氨基酸的知识是这节课的难点之一,也是学生学习进度差异最大的知识点。有的学生很快就理解了,而有的学生要花较长的时间才能弄明白。教师将关于氨基酸的内容录制成微课,让学生课前自学,能够较好地解决学习进度不一致的矛盾。

课堂仍然是学习的主战场,重点内容仍然应该在课堂上学习完成,如本节中蛋白质的结构的多样性等知识。课后学习主要是对知识的梳理和运用,以使学生形成完整的认知结构。本节课安排的课后学习是微练习——画概念图,把本节课中出现的概念:氨基酸、多肽、肽链、蛋白质、脱水缩合、肽键等用概念图表示出来。

2.2 个人学习和合作学习

有些学习内容适合于学生自学。学生只有静以阅读、思考,冥思苦索才能理解,如氨基酸的知识。所以教师安排学生在课前自学。课堂的多数时间也主要以个人学习为主,学习方式和学习资源学生自主选择,学习进度可以随个人的学习能力进行调整。网络平台给个人学习带来了更多的自由,合作学习形式多样,可以是线上合作,也可以是线下合作,不懂的问题可以问老师、可以问同学,还可以在网络上搜索。讨论的方式也多样化了,可以线上讨论,也可以线下讨论,网络平台给个人更多发言的机会、更平等的交流空间,学生表达时更容易大胆地说出自己的想法。蛋白质结构的多样性就适合进行小组合作学习。哪些可能性使蛋白质结构具有多样性?这些多样性的原因中间哪一种是最主要的原因?学生分享彼此的观点,并从别人的发言中得到启发,调整自己的视角。endprint

2.3 线上学习与线下学习

线上集中阅读和思考,积累知识和问题,线下更多的时间用于讨论和交流,有利于促成学生对知识的深度理解和意义建构。教师要善于在学生线上学习所提出的问题中筛选出有价值的问题,组织学生讨论,把学习引向深入。本节课中关于蛋白质结构多样性的问题,就是从学生提问中筛选出来的。

多种学习方式合理组合,才能消解微课本身孤立、零碎、割裂的致命弱点,增加理解的深度,使知识系统化。本节课最关键的问题是蛋白质结构的多样性。蛋白质结构的多样性原因包括组成蛋白质的氨基酸种类不同、数量不同、排列顺序不同以及蛋白质的空间结构不同。这4种原因中,哪一种是最主要的原因?学生通过线下讨论,最后形成了一致意见“氨基酸的排列顺序是最主要的原因”。蛋白質的氨基酸种类不同、数量不同都会直接导致氨基酸的排列顺序不同,而氨基酸的排列顺序又直接影响着蛋白质的空间结构。

多种学习方式不仅仅体现在以上几种方式的组合,还体现在具体学习方法的选择上。针对氨基酸的排列方式是如何决定蛋白质结构的多样性的,分组学习时,不同组分别选择了不同的模拟方法:

① 用20种不同的形状模拟氨基酸进行排列。

② 用20种字母模拟氨基酸进行排列:

③ 4个学生分别代表不同的氨基酸,手牵手代表脱水缩合,变换排列的位置代表不同的多肽。

④ 用数学方法进行计算。

如果某蛋白质由100个氨基酸组成,而氨基酸有20种,理论上这个蛋白质中氨基酸可能的排列方式有20100种,这无疑是一个天文数字。

无论哪种方法,都能较好地帮助理解蛋白质结构多样性的原因,而不同的方法又适合于不同思维方式和学习风格的学生。

3 混合式学习的监控与调节

3.1 下发学习任务单,保证学习效率

基于微课程资源的网络学习并不是放任自流,教师要编制学习任务单,详细列出学习的过程性任务,明确哪一些是必学、哪一些是选学,哪一些是必做、哪一些是选做。教师及时巡视与检查,保证学习进度,也保证优先学习必学内容。

3.2 运用现代技术驱动学习

在基于微课程资源的学习中,微课程资源本身就是推动学习的动力,在技术上也设置了驱动机制。如每一个知识点的微练习后面,都设置了关卡:通过,则进入下一学习任务;不通过,可以进行二次学习;也可以点击解析,理解了学习内容再进入下一个学习任务;还可以网上提问寻求帮助。通过后还有适当的奖励设置,这样不断地驱动学习过程的行进。

3.3 学习的选择性和选择权

在学习资源的选择上,学生可以选择网络平台学习,也可以选择教材文本学习。在学习程序的选择上,教师充分考虑到学习的个性化因素,针对蛋白质的结构,制做了两个视频:① “分总式”:氨基酸(脱水综合)→二肽→多肽→肽链→蛋白质(空间结构);② “总分式”:蛋白质(空间结构)→肽链→多肽→二肽→氨基酸。学生根据自己的思维方式,可以选择不同的视频进行学习。在学习程序上,有学生选择先学习蛋白质的结构,再学习蛋白质的功能,沿用“结构决定功能”的演绎式推理模式进行学习;也有学生选择先学习蛋白质的功能,再学习蛋白质的结构,沿用归因式推理模式进行学习。在学习风格上,如上节“氨基酸的排列方式”所述,也有多种选择。基于微课程资源的学习极大地满足了学生学习的选择权,包括对学习资源的选择、对学习方式的选择、对学习程序的选择等,保证了学生可以按照适合于自己的方式高效率地学习。

基于微课程资源的混合式学习模式的实施,较好地解决了“时空异步”与“共时同步”的平衡问题,使个性学习得以实现;微资源形式多样,交互性强,较好地解决了学习自主性的问题;学习方式的合理组合,促进了学习者认知结构的优化重组,消解了微课模式下知识的碎片化和认知断层问题。

参考文献

[1] 余宏亮.微课程意涵三重判读[J].课程·教材·教法.2015(5):35-42.

[2] 胡铁生.微课建设的误区与发展建议[J].教育信息技术.2014(5):33-34.endprint

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