基于线上线下的智慧课堂实践与探索

——以《DNA的结构》为例

摘 要：随着科学技术的飞速发展，各行各业都在经历着一场又一场地变革。新的技术、理念、软件、硬件，都在不断的涌现。教育的目标在于启迪智慧，而智慧课堂的出现，能够适应多种教学需求，改变传统课堂无法解决的窘境，使教师能够启迪智慧，创造一个更加轻松的教育与学习氛围。本文作者采用问卷调查、查阅文献资料，并结合软件、硬件等手段，将中学生物学教学与线上、线下相结合，对传统的教学方式进行了改革，以期在提升学生的核心素养的基础上，给老师们一个更好的选择。
关键词：高中生物 智慧课堂 线上线下
引  言：智慧课堂的出现，为传统的课堂教学模式注入了新的活力。而在2019年，由于疫情的突然爆发，许多线下教学被迫改为网上授课。因此，在当前疫情频发的背景下，如何将网络优质的教育资源与传统的线下课堂相结合，做到“人机互动”、“因材施教”，从而形成一种全新的教学模式。笔者对智慧课堂的研究使用现状分析，发现进行新型的教学模式改革势在必行。本文以DNA的结构为例，进行教学尝试，得到了一些思考与不足，以期后期做进一步的优化。

一、中学智慧课堂的研究及使用现状及必要性探讨

1、研究及使用现状
本文以线上和线下为关键词搜索智慧课堂，结果显示，这5篇论文的作者都不是中学教师，也没有线上线下结合的研究成果。所以，如何把“线上线下”、“高中生物”与“智慧课堂”有机地结合在一起，真正做到课内、课外的全方位学习。
为了解我校在智慧课堂中的应用，本研究采用问卷调查，对我校学生、教师和家长进行了问卷调查和统计。
（1）学生调查
根据调查数据（图1），多数同学对智慧课堂的运用感到非常满意，而采用智慧课堂的老师也受到了广大学生的青睐，同时也对一些老师的教学方式产生了很大的期望。
 
图1
（2）教师调查
根据调查数据（图2），大多数老师都能使用智慧课堂，而且有将近一半的老师掌握了智慧课堂的用法。不过，广大教师普遍面临的问题是，如何将其与现实中的教学结合起来。造成这种现象的主要原因是媒介发展不够成熟，教师的信息素质水平较低，备课时间花费过多 ，现行的教育评估制度无法充分反映混合教学的效果。
 
图2
（3）家长调查
根据调查数据（图3），超过三成的家长对智慧课堂的评价相当高，超过百分之九十的家长对智能教室的学习方式感到满意，并认为孩子已初步习惯。
 
图3

2、必要性探讨

综上，采用新的教学方法，在提高学生的学习兴趣的同时，又可以增加学生主动学习的意愿，从而达到更好的学习效果。教师在运用多种软件和硬件手段的情况下，不仅能提高学生的核心素养，而且还能促进教师自身的发展。另外，家长也给予了大量支持。因此，要革新教学模式，实现三方共赢。

二、课例分析

1、教学设计
笔者以新人教版高中生物必修二第三章第二节“DNA的结构”为例，进行智慧课堂的教学设计，尝试将线上线下资源进行整合与重组，利用平板电脑进行授课，将理论应用于实践中。本次设计分为三个部分（表1）。
表1
 
因此重点是课前需要大量的准备工作。第一，教师要对本节内容进行分析，以确保课前推送的预学单具有针对性，选取难度适中，题量适宜的题目编制预学单，并在课前及时推送给学生。第二，通过预学单的完成情况，进行学情分析，调整教学策略，安排相应的教学活动，同时合理分配好时间。第三，根据课堂上学生的智学单的反馈情况及课堂表现，录制习题讲解微课。再精选题目，利用大数据推送促学单，让后进生吃饱，优等生吃好。
2、教材内容分析
DNA结构这一节是必修二第三章《基因的表达》第二节内容，它由DNA双螺旋结构模型的构建、DNA分子的结构特点两部分内容构成。从知识结构来看，在必修一已经学习过核酸的相关知识，上一节学习了DNA是主要的遗传物质，学生有了一定的知识储备。因此，本节是在分子水平的基础上，进一步阐明遗传物质的结构。
另外，相对于旧教科书，新教科书并未将 DNA分子的结构直接展现出来，而在科学史中，则使用了大量的篇幅，从沃森、克里克两人的 DNA研究历程中，逐步揭开 DNA双螺旋模型的形成过程，让学生能够更好地了解 DNA的构造。也体现出了科学家坚韧不拔的精神，从而提高了学生的核心素养。
3、教学过程
因我校仅有部分教室具备平板电脑，笔者选取了高一六班进行授课，具体过程如下
（1）课前（前置性学习）
课前，精心编制预学单，录制微课。在授课前一天利用平板电脑，推送预学单和微课。学生观看微课，在规定时间内完成预学单（图4）。教师通过平板及时获取反馈结果，编制智学单，调整教学策略，以便在教学中做到针对性指导。
图4
(2)课中（问题与互动）
教师活动：通过平板电脑向每个学生推送他们自己的预学单诊断报告，让学生明白自己的不足之处，以便在课堂上做到有针对性地学习。
学生活动：根据平板电脑的反馈结果，了解自身的课前预习情况，明确本节内容的重难点。
教师导入：通过上节课的学习，我们知道了DNA是主要的遗传物质，那么DNA结构是什么样的？科学家是如何发现的？请大家花两分钟，阅读课本，寻找答案
学生：带着疑惑阅读课本
环节一：脱氧核苷酸链的构建
教师活动：ppt展示前面所学的DNA的相关知识。分发课前准备好的剪纸（磷酸8个，脱氧核糖8个，碱基AGCT各两个），让学生两人为一小组，动手构建一条含四个脱氧核苷酸链，利用平板拍照功能上传构建结果。并利用随机点名，抽取一名学生在黑板上展示如何构建。
学生活动1：动手构建脱氧核苷酸（图5）
 
图5
环节二：DNA平面结构的构建
教师活动：平板随机展示各小组上传的结果，请大家点评，并选取优秀作品供大家学习。PPT呈现查伽夫研究结果，要求大家分析查伽夫研究结果，尝试构建两条链的平面结构，拍照上传。利用平板电脑随机点名功能抽取两名学生，相互合作黑板上展示如何构建。
学生活动2：动手构建DNA平面结构（图6）      
图6
环节三：DNA的空间结构的构建
教师活动：展示大家的上传结果，进行点评，并挑选优秀作品展示。追问：这是DNA的最终结构吗？如果不是，那么它的立体结构是怎样的？PPT展示沃森和克里克构建的金属模型，并解释他们发现模型与基于照片推算出来的DNA双螺旋结构相符。PPT播放沃森和克里克构建的金属模型视频。
学生活动3：观看视频，了解科学发展的艰辛。
教师活动：将准备好的物理模型分发给学生相互观看，了解DNA的具体结构。
环节四：DNA分子的结构
教师活动：展示课件DNA的平面结构图，引导思考下列问题：
问题1：DNA的基本骨架是什么？它们分别位于DNA的什么部位呢？
问题2：DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
问题3：DNA的立体结构什么样的？学生思考并回答。
教师活动：进一步提出，沃森和克里克默契配合，向人类展示了DNA的双螺旋结构，是科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。给予你的启示有哪些？[1]
学生思考，教师进行相应补充总结。
教师活动：对DNA结构进行总结，并用平板推送智学单，学生当堂完成。
(3)课后（固学与拓展）
课后为了进一步掌握学生的学习情况，利用平板及时收集智学单的答题情况，录制题目讲解的微课视频，并从题库中精选不同难度的题目，利用大数据智能推送促学单给不同的学生，实现因材施教。为了提升学生们的探究及应用能力，布置学生课下利用剪纸和订书针构建DNA双螺旋的立体结构模型。

三、教学效果

将智慧课堂在在线与线下的结合教学模式，与传统课堂模式进行比较。从课堂效果和回答的角度来看，这种新的教学方式对学生的学习有很大的帮助。本研究采用以上教学模式进行一学期教学，结果显示，学生在课堂教学中的核心素养、实验探究和运用能力都有显著提升，而班级平均平均分数则有较大幅度的提升。

四、思考与建议

1、收获
(1)适应新课程的发展趋势。
智慧课堂在线与线下相结合的教学模式，克服了传统的课堂教学方式单一、学生与学生之间缺乏互动、活动流于形式等问题。智能推送服务是因材施教、保障了个性化的教学需要，是信息技术和教育融合的必然趋势。
(2)提高了教师的综合能力。
备课，授课及反思过程中都可以利用数据分析，实现了教学效果透明化。课前的微课录制和教学环节的设计，课中的软硬件的使用及结合传统课堂授课模式，课后的习题分析视频的录制，不但增强了网络上搜集资源的能力，还帮助老师们熟练掌握了视频录制的方法。
（3）提高了学生的核心素养。
在新型的教学模式下，学生可以利用平板学习国家资源平台及皖教云的知识，可以观看老师课前录制的微课视频，可以利用网络搜集老师布置的课外探究任务的相关资源。学生学习主观能动性性明显增加，实验探究能力、语言表达能力也得到显著提高。
2、不足
(1)硬件设施不足。
虽然全体班级都有交互式电子白板，但部分班级没有配备平板电脑，导致部分活动无法开展。且有的班级交互式电子白板老化严重，显著影响了正常的教学需要。
（2）教师时间精力有限。
以当前模式教学固然效果较好，然而不论是课前课后微课的录制，还是教学环节的设计，题目的选取，三种学案的制作，都耗费了教师大量的精力。
(3) 网络信息参差不齐。
学生在使用平板过程中，部分学生自控力不够，容易利用网络做与学习无关的事。其次，网络上的信息良莠不齐，以及部分软件自带的弹窗广告分散学生注意力，影响学习效果。
3、建议
(1)教师加强自我学习。
教师应多利用空闲时间进行研修，系统性地学习专业知识和硬件使用方法，跟随时代的潮流，提升自身的信息素养。
(2) 教学设施的升级。
学校应集中购买付费的学习网站，帮助老师实现自我充电。及时升级换代老旧的交互式电子白板设备，加强智慧课堂的建设。
(3) 合理分配任务。
可以利用教研活动，商讨课前课中课后的教学环节及作业设计，有计划合理的将各章节任务细化到每一个人，给老师减负。让老师们有充足的时间进行自我学习和教学反思。

五、结语

《基础教育课程改革纲要》明确指出：新课程的培养目标应体现时代的要求。因此，利用智慧课堂实现线上线下的融合教学是大势所趋。经过笔者的教学尝试，发现有固然有许多不足的地方，可能个人水平所限及软硬件环境的制约导致使用效果没有达到理想的要求。然而可取之处是显而易见的，教学效果是明显优于传统课堂的。此后，笔者还要做更多的尝试，以找到更为优化的教学策略。
参考文献
1,植冠星： DNA的结构-高中生物必修二（2019）导学案，百度文库wenku.baidu.com
2，李贵希，丁长峰：农村中小学心理健康教育现状调查 - 《河南师范大学学报：教育科学版》-2006，第9页