基于翻转课堂的高中生物教学实践

【摘要】伴随着全球数字化时代的来临，学校教育的教育理念、教学模式、教学过程等都将发生巨大变革。“翻转课堂”正是变革传统课堂的有效途径之一，克服了传统教学模式存在的弊端，如时间与空间的局限、学生的个性化学习需求等。文章以人教版高中生物必修一第三章第二节“细胞器之间的分工合作”（第一课时）为例，从翻转课堂的内涵、教学设计、教学案例、反思与总结几方面为教师提供一些思路和借鉴，以期能提升学生学习效果，培养学科核心素养。

【关键词】高中生物；翻转课堂；细胞器之间的分工合作

【中图分类号】G633.91【文献标志码】A【文章编号】1004—0463（2023）19—0107—05

近年来我国教育课程改革经历了从最初的“改变效率”，到随后的“改变关系”，再到今天的“改变意义”[1]，逐步完成了以教师讲授到学生学习的过渡，从关注知识到关注能力的转变。高中生物课程改革的灵魂即生命观念、科学思维、科学探究和社会责任[2]。核心素养的高效实践需从“生物教学”向“生物教育”的观念转变，从“知识教学”向“能力教育”的内容转变，从“学问课堂”向“智慧课堂”的方式转变[3]。但传统教学模式存在时间与空间的局限，无法满足学生的个性化学习需求，激发学生的学习兴趣，帮助学生认识生物学习对生活的意义。传统教育模式已无法实践核心素养在课堂中的“落地生根”，帮助学生应对日新月异的生活与工作。

随着全球数字化时代的来临，学校的教育理念、教学模式、教学过程等都将发生巨大变革，教育数字化不仅重塑了现代教育内涵，更是再构了人类学习方式。而这场变革对于日常教学最为显著的影响是对教学模式的改变，“翻转课堂”正是变革传统课堂的有效途径之一，其以“学生为中心”展开教学将是对传统教学弊端的弥合与升华。

本研究以人教版高中生物必修一第三章第二节“细胞器之间的分工合作”（第一课时）为例，以翻转课堂的内涵、教学计划、教学案例、反思与总结几方面进行论述，以期为一线教师拓展教学思路。

一、翻转课堂的内涵

翻转课堂起源于美国，两位化学教师Jon Bergmann和Aaron Sams为帮助课堂缺席学生克服学习的时间空间局限，使用录屏软件录制PPT讲稿及讲解音频，上传网络供学生下载学习，以此帮助学生补课。两位教师探索性的尝试打破了“课堂知识讲授，课后知识内化”的传统教学模式，形成“课前听讲，课堂实践”的翻转课堂教学模式，由此而备受教育领域关注。伴随“可汗学院”和“MOOC”（“慕课”）的产生与发展，为翻转课堂提供了资源支持，翻转课堂逐步广泛兴起。

“翻转课堂”的开创者Jon Bergmann和Aaron Sams认为，翻转课堂注重的是师生和生生间的有效交流，促进学生深层次认知能力的发展，并非单纯的教学视频播放[4]。因此，翻转课堂实质是在信息技术的帮助下，学习者在课前对知识进行思考与自主学习。课中，通过师生及生生的交流讨论、探究验证等互动，进一步深化知识的认知，在整个课堂活动过程中，教师的作用是答疑解惑与引导[5]。翻转课堂构建了新型师生关系，扩大了应用区域和受影响人群，拓展了教学内容与教学方式，促进了教学资源的有效利用与研发。

二、翻转课堂教学设计

张新明等人认为，翻转课堂“课前传授+课上内化”，其教学核心是课前深入学习，课中通过交流经验和观点深化学生的认知[6]。由此可知，翻转课堂并不是简单地将传统教学分割为线上线下两部分，需在“学生为中心”的基础之上，针对课程内容进行整体性的教学设计，构思线上线下教学内容的有效融合、学生的自主学习度和课堂参与度等内容，因此，教学设计对于知识点的高效内化至关重要。在Robert Talbert教授的翻转课堂模型基础上，本文进行了基于翻转课堂的教学设计，如图1所示。

由图1可知，整个教学环节包括“课前”“课中”“课后”三部分，主体均为学生。设计基于对教学目标的把握和教学内容、学情的分析，确定教师讲授内容和学生探究内容。

课前教学视频、练习题目和课后任务由教师提前准备并在线发布，其中，教学视频内容要契合教学目标、内容及学生学情进行针对性讲解，突出教学重点与难点，构建学生互动策略；课前练习的设计要符合“最近发展区”理论，合理的数量及难易度帮助学生完成新知识传递；课后任务是对新知识的巩固与应用，帮助学生构建本节课知识网络，深化课程内容。

建构主义者认为，知识的获得是学习者在一定情境下通过人际协作活动实现意义建构的过程[7]。因此，课中教学安排应遵从“学生探究为主，老师引导为辅”的原则，完成对当前所学知识的内化。课堂环节起始于学生自学知识的反馈，师生对反馈内容进行过程性及结果评价，教师应充分利用情境、协作、会话等要素，抛砖引玉式地引导学生总结出一些有探究价值的问题，针对问题进行协作探究，在交流、讨论、批判中形成对问题的见解。教师尊重学生的独立性，选择合适的切入点进行交流，保证小组活动的有效开展。当学生进行成果汇报时，教师应及时关注学生反馈，若发现可探究问题，可以再次进行协作探究和成果汇报，以此循环完成知识内化。

三、翻转课堂教学案例

（一）教材及学情分析

“细胞器之间的分工合作”位于人教版高中生物必修一《分子与细胞》第三章第二节，包括“细胞器之间的分工”“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”“细胞器之间的合作”“细胞的生物膜系统”四个小部分的内容，是后续真核细胞生命活动知识的基础与总领，也为学习细胞的能量供应和利用奠定细胞学基础，帮助学生建构“结构和功能的统一性”“部分与整体的统一性”等生物学素养。

学生在初中阶段学习过显微镜的操作，动植物细胞的比较，大致了解叶绿体、线粒体和液泡的形态和功能。但学生对细胞器的亚显微结构、各细胞器的功能以及分离细胞器的方法仍需进一步认识。本节课涉及的细胞器种类很多，形态、结构和功能各异，内容较为抽象和琐碎，教材中有丰富的图文资料，综合上述教材与学情分析，本文认为本节课进行翻转课堂实践具有实际意义。

（二）课前准备

课程标准中对本节课的具体要求是阐明细胞内具有多个相对独立的结构，担负着物质运输、合成与分解、能量转换和信息传递等生命活动[2]。本课时主要涉及细胞器的分离；细胞器结构和功能；动植物细胞的区别等。依据上述要求，本节课教学目标及教学方式确定如表1；根据教学内容设计微课“细胞器的结构和功能”，具体内容如表2。课前线上发布教学视频和课前练习题，学生自由选择学习的时间、地点、频次，并可结合教学视频进行在线资源搜索，补充知识内容，实现以学生为中心的按需学习。

（三）课堂教学

根据本节课课程目标设定，课堂引入部分初中所学知识，增加学生对于新知识的接受度和自信心；在重难点“细胞器的结构和功能”中，改变“传递主义”的知识推导，采取问题导向和模型结构相结合的方式，发挥翻转课堂教学模式的优势，增强学生“结构和功能的统一性”“部分与整体的统一性”的生物学素养。

1.知识导学，激发学习兴趣。教师引导学生回顾初中所学知识，初中生物中学习过光学显微镜下的动植物细胞，大致了解显微结构叶绿体、线粒体和液泡的形态和功能。教师提问：这些细胞器大小功能不一样，科学家们是如何把他们找到并且分离提取的呢？

设计意图：将已有知识作为学习本节课的桥梁，减弱知识陌生度，增加学生的学习自信心。通过回顾细胞结构，降低本节课学习难度。同时，教师提出“如何分离提取细胞器”的问题，引出本节课内容，并建立微观水平的细胞结构初印象。

2.反馈探究，内化知识。

（1）细胞器分离方法。教师展示思考资料，资料1：不同细胞器直径大小。资料2：滚筒洗衣机将收集污垢的袋子设置在容器外侧上部。引导学生分析资料，尝试提出分离细胞器的方法思路。

学生根据展示资料，提出依据直径和质量的分离方法。教师帮助学生理解离心力在分离细胞器中的作用，同时，引导学生结合资料中滚筒洗衣机污垢收纳袋位于容器外侧上部，及游乐场旋转座椅由慢到快加速过程中椅子的漂浮位置，大胆思考和推理不同质量的细胞器分离方法，学生总结得出，可通过控制旋转速度分离细胞器。

教师讲授科学家通过差速离心法进行不同质量细胞器的分离。引导学生思考分离细胞内部的结构前，首先需要做什么准备工作，细胞匀浆中是否只有细胞器。学生自主分析得出：离心前，需破坏细胞膜，此时的细胞匀浆有细胞核、膜碎片、细胞器。教师总结差速离心法的实验步骤。

设计意图：实验的提出能吸引学生注意力，激发学习兴趣。差速离心法的学习，是学生理解科学发现与技术进步关系的重要环节。因此，通过与实际生活相结合的资料展示，锻炼学生解决问题的能力，培养科学思维，引发学生对于技术促进科学发展的思考。

（2）细胞器结构与功能。学生根据课前教学视频的学习，已初步掌握细胞器的结构和功能。学生进行学习成果的反馈汇报，并完成总结表格（表3）。学生可随时对汇报结果进行相互提问和讨论，教师展示电镜图和模式图，通过图示辅助学生完善相关知识，引导学生进行细胞器结构和功能的横向对比，从对比中，寻找结构与功能的联系，梳理植物细胞与动物细胞的区别，为后续学习建立基础。

教师提问：分析低等植物、小葱根部细胞、肌肉细胞和乳腺细胞的亚显微结构图。学生讨论并回答。

设计意图：细胞器结构与功能是本节课的重难点。学生通过教学视频学习，能基本掌握细胞器结构和功能的相关知识，但“课中反馈”反映出学生课前学习缺乏知识网络构建。因此，课中学生互相提问，教师进行知识补充完善，设置特定的情境，递进的问题驱动学生进一步思考，引导学生对知识再加工，深化知识点的应用，培养结构与功能相统一的生物素养。这种先学后教的方式更加符合学生的学习规律，课中学习经验的交流，思考方式与观点输出的融合能够深化学生的认知。教师从传统课堂中的知识传授者和课堂管理者转变成为学习指导者和促进者，学生则由被动接受者转变成为主动研究者[8]。

（3）胞质环流现象和细胞骨架结构。学生运用信息技术手段现场实验展示，利用显微镜观察植物细胞的叶绿体和细胞质的流动情况。教师引导学生思考：细胞质为什么要流动？对细胞有什么意义？学生观察实验，阅读教材，总结胞质环流现象相关概念。教师播放细胞骨架视频资源，学生观看，阅读书本相应内容，了解细胞骨架成分与作用。

设计意图：现场实验能直观输出实验现象，比起教师讲授，能帮助学生更好地理解胞质环流现象，培养学生“部分与整体的统一性”生物学素养，同时吸引学生注意力，激发学习兴趣。

3.模型建构，提升素养。教师展示视频资料：白细胞吞噬细菌的过程。教师引导学生尝试推测哪些细胞器参与过程。学生讨论分析，得出结论。

设计意图：以白细胞吞噬细菌为模型，打破现有知识格局，拓展知识应用范围，触类旁通，引导学生应用已学知识解决现实问题，并达到自然过渡引出下节课学习内容的目的。

（四）课后拓展

课后拓展是对学习内容的再深化和再巩固，拓展内容采取线上发布，包含知识层面和能力层面。设定难度梯度递增的习题，学生根据学习情况选择相应难度的题目，依需求进行练习，实现了个性化分层次学习。依据学生个人能力，应用绘图软件进行细胞结构绘图，将内化知识进行形象化输出，加强学习效果。

四、反思与总结

（一）“细胞器的结构和功能”教学思考

教学活动的实施，不仅为了知识的传递，更重要的是提升学生理解能力，培养学生的科学思维，从而激发创新精神，实现核心素养的落实。科学思维作为生物学核心素养的主要内容，是形成生命观念的重要途径，也是科学探究的重要组成部分[9]。本节课的重难点“细胞器的结构和功能”教学中，要求学生基于教学视频完成对知识本体的学习，在课堂中运用归纳概括、演绎推理、模型建模等方式，进行相关知识的拓展与升华。教师作为学习指导者和促进者，设置循序渐进的问题串引发学生深度思考，使学生的科学思维在学习中得到提升，促进学科素养的达成。

（二）翻转课堂应用思考

冯晓英等指出，“线下主导、交互协作”的混合式教学才是成功的翻转课堂[10]。翻转课堂作为教学工具，使用“微课”等技术手段辅助教学实施，变革“教师”“学生”“教学内容”和“教学媒体”四个要素所构成的课堂教学结构，提升教育质量。目前，部分老师谈及“技术赋能教育”，都强调和过度依赖技术，而忽略了技术背后蕴含的教育思想和教学理念。在生物教学中，VR视频再逼真也无法替代学生真实所见、亲自动手、讨论探究所带来的成就感。因此，翻转课堂的核心是建立一种“以人为本”理念的教学方式，加强师生、生生之间的交流，通过交流碰撞出思想的火花，以期激发学生学习热情，提升学习效果。

参考文献

[1]杨志强.核心素养如何在生物学课堂中落地生根———参加“四新”会议有感[J].中学生物教学，2018（17）：70- 71.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[3]麻智春，尤剑.彰显学科特质践行立德树人——让核心素养在高中生物课堂中“落地生根”[J].教育理论与实践，2020（14）：59-61.

[4]何世忠，张渝江.再谈“可汗学院”[J].中小学信息技术教育，2014（02）：24-26.

[5]林雪燕，潘菊素.基于翻转课堂的混合式教学模式设计与实现[J].中国职业技术教育，2016（02）：15-20.

[6]张新民，何文涛.支持翻转课堂的网络教学系统模型研究[J].现代教育技术，2013（08）：21-25.

[7]何克抗.建构主义革新传统教学的理论基础[J].中学语文教学，2002（08）：58-60.

[8]何克抗.从“翻转课堂”的本质，看“翻转课堂”在我国的未来发展[J].电化教育研究，2014（07）：05-16.

[9]吴成军.试论科学思维及其在生物学学科中的独特性[J].生物学教学，2018（11）：07-09.

[10]冯晓英，王瑞雪，吴怡君.国内外混合式教学研究现状评述—基于混合式教学的分析框架[J].远程教育杂志，2018（03）：13-24.

编辑：张昀