信息技术与学科课程整合的有效性

教学设计理念总评

当前，信息技术与课程整合的实践，经常陷入技术整合失效、教学效果不佳的怪圈。在许多情况下，不是出现缘于表演性质的盲目整合高端技术现象，就是出现只用PowerPoint作为演示工具的低层次整合现象。更有甚者，一旦真要把信息技术深入到实质性的学科课程教学时，教和学的效果往往难以保证，令人扼腕。

《生态系统的组成成分及其相互关系》教学案例设计者陈萍老师，突破常规、勇于创新，成功地通过创设真实的问题情境，巧用概念图工具Mindmanager等技术来组织和引导学生开展自主探究学习，教学实施效果颇佳，给观摩者带来眼前一亮的清新气象，值得我们学习。

教学实践场景评析

学习活动：观察研讨

(1)观察微型生态球

教师：在西方，许多国家都喜欢用微型生态球来装饰居室。同学们仔细观察图中的“迷你生态球”，分析其由哪些成分组成。

学生：（仔细观察电脑屏幕上的微型生态球）小虾、水藻，还有水、碎石……

教师：（启动Mindmanager软件的“头脑风暴功能”，即时将学生的答案输入电脑，并且不急于修正学生的答案，留待在后面的学习过程中慢慢地修正和完善）如果我们将这些成分归类，哪些属于非生物成分？哪些属于生物成分？

学生：水、碎石是非生物成分，小虾、水藻是生物成分。

评析：通过观察风靡欧洲的微型生态球，要求学生首先从图上找出生态系统的成分有哪些。由于这是一幅既赏心悦目又贴近生活的画面，充分有效地调动了学生的兴趣，引领学生进入一个真实问题的情境中，激发学生的思维，使学生初步认识了生态系统的成分。

(2)观看动画：“认识生态系统中的微生物”和“认识生态系统中各成分的作用”

教师：同学们思考一下，上述生态球中有阳光、水、碎石和小虾、水藻就可以正常运转了吗？同时考虑一下，完整的生态球是如何运转的？针对这两个问题，如需要帮助，请点击“作用”后的超链接，观看动画，并完成学案上作业单１中的题目。

学生：结合学案上作业单，点击观看动画，边操作边思考该画面隐含的生命科学知识。

（学生以小组为单位，利用课件自主学习，组内、组间可自由交流；教师巡视，根据各组不同的需要进行必要的指导……）

教师：同学们再想想，上课初，我们看的那个生态球由哪些材料组成？你们看看是否有补充？

学生：（争先恐后地回答）应该还有细菌、真菌等微生物作为分解者。没有它们，这个封闭的瓶子将会堆积很多粪便和动植物尸体。这个生态瓶也就不能再维持下去了。

教师：回答得很好，那么鱼儿活动所需要的能量归根到底来自哪里呢？

学生：太阳能。

教师：那么人活动所需要的能量来自哪里呢？

学生：也是太阳能。消费者吃的食物归根到底来自生产者生产的有机物，而有机物中的能量，归根到底是光合作用，需要太阳光才能进行。

教师：很棒！大家都能理解为什么太阳能是地球上一切生物的能量来源了。

（利用Mindmanager的头脑风暴功能，把知识框架搭起来了。）

作业单１

操作1：告诉你生态系统中需要 ___________成分。

操作2：放入 ____________，它是 ___________ 成分。

操作3：放入___________，它是 ___________成分；这三者通过___________关系，形成___________。

操作4：放入 ___________，它是___________成分。

光有以上这些成分还不够，玻璃瓶太脏了，还需要 。

鱼儿活动所需要的能量归根到底来自 ___________ ，说明它是地球上一切生物的能量来源。

通过完整地观看动画，我对各成分的作用有了深入的认识：___________。

把这些植物放进水里

认识生态系统中各成分的作用（交互型Flas）

评析：①本来作为分解者的微生物是生态系统中必不可少的成分，但是学生肉眼不易察觉；生态系统内各成分间的关系属于宏观动态的内容，学生在短时间内也不易观察到。教师通过Flas课件实施微观放大以弥补学生对微观世界的直观认识不足，同时通过宏观缩小帮助学生直观认识宏观的生态系统中各成分的作用。利用交互型课件进行虚拟与现实的互补，引导学生更好地探究生命科学知识。②教师选用“生态球”创设特定的问题情境（生态系统的成分和它们之间的关系），通过“追问”有效地引导了学生的主动探究。

学习活动：模仿设计实验

（学生设计制作好生态瓶以后，开始交流。）

教师：你设计制作的瓶中，所有成分能构成一个生态系统吗？

学生：是的。因为有非生物成分，生产者、消费者、分解者，各个成分都齐全。

教师：各个成分都齐全，想必你的生态瓶也能维持一定的时间了，如何让它维持的时间更长久？请思考，并完成学案上作业单2的题目。

（学生小组合作完成学案上的作业；教师巡视，根据各组需要进行指导。５分钟后引导分析。）

教师（第一问）：生态瓶中绿色植物数量是否越多越好？

学生：绿色植物数量不能过多，否则二氧化碳和肥料不足它们就会死。

教师（第二问）：生态瓶中动物的数量有要求吗？

学生：动物数量要适量，否则氧气消耗会增加。

教师：（拿出上周其他班级做好的生态瓶）这里有三个瓶，是上周其他班级做的。其中这个瓶子里的螺蛳第二天就生了好多小螺蛳，动物数量一下子太多了。造成的结果可能会是什么？同学们看看。

学生：这个瓶子里的水混浊，水蚤、螺蛳都死了，生态系统不能维持下去了。其他几个瓶子的水很清澈，生物都是活的。

教师（第三问）：如果生态瓶中一种动物死了，生态系统能维持吗？

学生：螺蛳死了，这个生态系统还能维持。因为这个生态瓶中消费者除了螺蛳之外还有水蚤，形成两条食物链。螺蛳死了，还有水蚤产生的二氧化碳可以提供植物进行光合作用，所以还能维持。

教师：我刚才巡视时看到仲伟佶小组有不同的做法。它们的瓶子里只有一种生物，螺蛳。如果它死了，这个系统还能维持吗？

学生：也能维持。不可能死的。

教师（第四问）：做完这个生态瓶，你将放置在哪儿？为什么？

学生：有光照的地方。因为植物固定的光能是生态系统的能量来源。

评析：“自己动手模仿设计生态瓶，并思考如何让它维持的时间更长久”，这是一个非常有效的问题情境，为学生创设了实验情境，并有效地引导他们将学习活动１中所学的理论知识付诸实践。在教师一连串的有效问题启发下，学生思维由表及里、由浅入深（从思考生态系统的组成到思考生态系统的稳定性），并逐步展开Mindmanager学习支架进行学习和动手实验。这种在真实问题（情境）解决过程中学习检验知识的设计，极大地促进了学生深入掌握核心概念，实现从感性认识到理性认识的转变。

学习活动：展示交流

教师：为了试验人类离开地球能否生存，美国曾经建造了完全封闭的“生物圈II号”实验基地。它是一个更大型的模拟生态系统，从成分上看，什么都不缺，但是最终这个计划失败了。请同学们阅读关于美国生物圈II号的资料介绍，并完成学案上作业单2。

学生：展开Mindmanager学习支架中的学习活动3，边阅读信息，边思考作业单2中的问题……

师生交流：得出热爱地球、保护地球和环境的启示。（未发言小组，课后网络交流：172.16.12.25）

作业单２

“生物圈II号”模拟的是什么？

建立生物圈II号的目的是什么？

分析可能导致实验失败的原因有哪些？

你从“生物圈II号”的失败中得到了什么启示？

评析：好的情境能有效引导学生的探究，如在分析美国生物圈II号失败的原因时，能引导学生进一步探究生态系统的成分及各成分的相互关系与生态系统稳定性的关系。创设生活情境问题，不仅引导学生灵活利用生命科学基本知识分析生活现象，还能引导学生关注社会、关注生活。在分析中，学生感悟到：人类在茫茫宇宙中只有地球这一处家园，地球不是实验室，我们输不起，只有善待和保护她才是我们真正的出路。

教学特色点评

以优秀的问题情境引导学生的探究

建构主义理论强调“情境”对于意义建构的重要性，认为学习应该在与现实生活相似的情境中发生。知识是在情境中通过活动而产生的，情境的性质决定了对所学知识的理解深度。因此，教学设计者要尽量通过创设丰富的问题情境来引导学生的科学探究意识和高级思维技能。在本教学设计中，问题情境的设计是成功而富有成效的：活动１中创设了引导学生观察的问题情境；活动２创设了引导学生实验实践并思考检验的问题情境；活动３创设了引导学生应用分析的问题情境。通过一连串的有效问题情境创设，有效引导了学生的探究。“追问”的方式，更在引导探究的基础上，触发深度思考，并与即时学习评价融为一体。

多元、适度、有效的技术整合

多元整合

与常见的整合实践有异，本设计创新性地引入并成功应用了新的技术工具：Mindmanager。通过综合使用Mindmanager概念图、Flash课件、PPT课件、数字图片，以及中国科普网络资源等，有效地提升了学生的学习效果。在这一技术整合实践中，技术工具担当起了多样化的角色：①交互型演示工具：作为传播和演示教学信息的媒体工具，例如播放Flas、呈现图片等；②生成型认知工具：技术作为促进学生认知，并作为记录和生成课堂即时新信息的认知工具，如灵活使用Mindmanager概念图、输入新内容等。

适度整合

该教学设计并没有滥用信息技术，而是进行了有尺度的“适度整合”。在课的尾声，结合了面对面交流与网络交流。“你从生物圈II号的失败中得到了什么启示”是个有人文气息的话题，每个学生都有感受，不会无话可说。首先，通过面对面交流使课堂气氛活跃生动，富有聚集性，而不去“舍面对面的近，求网络交流的远”；之后，又由于这是个开放论题，教学时间有限，如果只是少数学生发言，可能观点太狭窄。因此，采用了课后网络交流的办法，弥补拓展了交流的时空，加深学生的讨论。此外，在活动2设计制作生态瓶时，执教者并没有采用虚拟实验，而是要求学生动手实践，体现出生命科学是一门实验科学，学生在真实世界中的实践感受是任何虚拟技术所不可完全替代的特点。

有效整合

本教学设计中，将概念图等多种技术工具与学科问题、学科需求相结合，为学生搭建了促进知识生成加工、建构理解的“脚手架”，提供了操控交互动画的机遇，以及丰富多样的助学资源，还有拓展交流的网络平台，有效地推动了学习过程，优化了学习效果，促进了学生的深度认知和积极思维。此外，本教学设计的形式是自主分组学习，教师放权，学生在开放环境（组内交流、组间交流、师生交流、网络交流）中学习。小组的自学能力存在差别，有强有弱。利用Mindmanager建立概念图学习支架并提供丰富的助学资源，保障了分组自主学习的有效性。

结语

《生态系统的组成成分及其相互关系》教学设计，是我在上海期间帮助筹划“上海市基础教育―学科教学与信息技术整合专题论坛”时，与教研员唐载懋等老师共同跟踪指导的一个实践案例。

其实，这个整合案例当时所要呈现的理念是：“整合――教学设计的改进”，即通过不断改进教学设计来完善和提升信息技术与学科课程整合的水平。限于篇幅，在此我并没有就该案例的改进过程来作分析阐述，而只从案例课堂实施效果与技术整合理念来稍作评析。这也正是文本化案例评析的遗憾所在：无法作全息图式的多视角展示和还原。不过还好，我们已经尽力做了该做的，并且还将谨慎前行、不断努力……