Plantale在中學生物課堂中的應用

張馨月 王重力 韓 寧

（云南師范大學生命科學學院 云南昆明 653199）

隨著時代的進步，在“互聯網+”的大數據時代和課程改革的雙因驅動下，智慧課堂已經進入教師的視野并運用于教學過程中，它對培養學生的創新精神及創新能力，提高學生學科核心素養有顯著作用。在各種信息技術突飛猛進的今天，增強現實技術（簡稱AR）從最初需借助專業設備，發展到現在已經有很多公司編寫出了移動設備軟件。在教育領域，增強現實技術也具有很大的發展潛力與應用空間。目前，全國各地初中生物教學的課時安排基本上為2～3節/周，在課時量不夠的情況下，很多教師均選擇將實驗課時縮短或取消實驗課，這一做法違背了生物學學科核心素養中科學探究板塊的設置初衷?；诋斍捌毡楸尘芭c大數據時代，將增強現實等信息技術融入生物課堂，不僅可以改進目前初中生物課堂課時缺乏現狀以及能夠更好培養學生的自主學習能力，而且能夠更好地構建生物智慧課堂。

1 Plantale應用程序的獲取

Plantale是一款付費軟件，可在Appstore和Win?dows商店中下載，可在蘋果手機和iPad等移動終端上使用。若班級中有學生可使用的平板電腦，可在上提前購買并下載；若班級中有交互式白板或投影設備，則可在教師手機上提前下載，在課堂上利用投屏軟件帶領學生使用及學習。

2 Plantale應用程序的功能

2.1 發芽

在發芽這個功能中，首先屏幕上會顯示一株成熟的向日葵，學生通過提示點擊花盤上的向日葵果實完成種子的傳播。接著，葵花子落入土壤中，使用者需要根據提示設置正確發芽條件，種子才會萌發（圖1）。如果條件設置錯誤，則會提示在此環境下，種子不會萌發，并且告知使用者原因。然后，拖動屏幕左邊的進度條，從種子萌發中的胚根出現、胚軸伸長、種皮脫落到芽的出現、莖的伸長，最后到向日葵開花完成，向日葵從種子到完整植株的發育過程全部完成，學生在幾秒鐘就可以觀察到向日葵的一生。

圖1 Plantale展示種子萌發最佳條件

2.2 AR下的植物

此功能利用AR技術，根據植物器官分布來分別介紹向日葵的根、莖、葉、花四大器官。首先學生需找一塊平坦的地面，使用移動設備，將向日葵“種在”空地上（圖2）。接著，就可以依次點擊每個器官學習了解植物各個器官的形態及功能。

圖2 Plantale利用AR技術展示植物器官的結構及功能

2.3 花的生殖

本功能完整且直觀地展示了葵花利用蟲媒花特性，借助蜜蜂授粉的過程。然后，選取一朵小花展示了花粉落在柱頭上產生花粉管，花粉管穿過花柱，一直進入胚珠內部的完整受精過程。并且，該功能還將子房內部果實形成的微觀過程可視化，學生可以直觀地看到植物果實和種子的形成。

2.4 活動

在活動中，首先需要使用者利用AR技術選擇固定的實體地點放置花盆，向日葵的實際生長周期在4個月左右，在Plantale應用程序中，向日葵的生長周期被縮短至5 d。使用者需要在程序中設置合適向日葵生長的條件，并且需要在接下來的5 d中去同一種植地點在應用程序中為它澆水施肥，向日葵才可以正常生長（圖3）。此活動雖然是利用虛擬的AR技術來完成，但是向日葵的生長需要學生在移動設備上進行實際種植操作并且實時同步數據才可以完成。虛擬與現實的巧妙結合使得本教學活動具有一定積極意義。

圖3 Plantale軟件中的AR種植活動

3 Plantale應用程序在中學生物課堂中的應用

3.1 在配備移動終端的課堂中運用Plantale

如果學校有條件為學生配備移動終端，則可以利用Plantale應用程序開展豐富的教學活動。例如，在教授種子的萌發一節內容時，班級中的不同小組可以在Plantale的活動中根據單一變量原則。設置實驗組與對照組。小組在播種時分別選定某一不適合種子萌發的條件，在同樣的生長時間后與對照組進行對照，即可得出適于種子萌發的條件。本節課內容在課程標準中是建議開展“種子萌發條件”的探究活動，并且要求學生在結束本節課的學習后可以描述種子萌發的條件和過程。例如，在探究活動中加入這類增強現實應用程序，將移動終端與實驗課相結合，即可完成智慧課堂的建設，并且可以彌補實體探究實驗課中的不足。

3.2 在尚未配備配備移動終端的課堂中運用Plantale

如果學校暫時沒有條件為學生配備移動終端，也可以將Plantale應用程序與實體課堂進行結合開展生物教學活動。教師可在自己的手機上提前將應用程序下載完成，然后在課堂上選取1或2名學生，利用電腦或者交互式白板的實時傳屏功能，將手機上的內容演示給其他學生。例如，在教授“綠色植物與生物圈的水循環”一章內容時，學生通過想象來理解植物通過根毛吸水，并利用導管及蒸騰拉力將水分運輸至植物全身這一過程是較為困難的。在課堂中，可選擇一名學生將教師的手機實時投屏至交互式白板中，學生在應用程序中的“AR下的植物”功能中選擇觀察向日葵的根，接下來通過點擊澆水按鈕，帶領其余學生共同觀察水分在植物體中是如何運輸的。此時，教師應在旁邊指導學生操作，邊講解水分在植物體內的具體運輸過程。通過軟件的這一功能，植物生理過程由微觀轉為宏觀，學生可以真實地看到水分在植物體內的運輸過程，故對所學內容不僅停留在識記層面，而是能夠深入到理解這一層面。這一教學活動不僅提升了課堂的趣味性，也充分調動了學生的積極性。

4 Plantale應用程序在中學生物課堂中應用的意義

4.1 構建智慧課堂，促進學生全面發展

智慧課堂是指以培養學生智慧能力為根本目標的，以信息技術為決定力量的，以改革學與教的方式為根本途徑的新型課堂。智慧課堂自提出以來，各個學?；径寂鋫淞私换ナ桨装?、電視等，有的學校還為學生配備了用于學習的平板電腦等。但是，由于目前信息技術的極速發展，學生對于各類電子設備的依賴性越來越強，了解越來越深。但是移動設備上的視頻軟件與游戲由于其極強的娛樂性，成為了學生使用移動設備時的首要選擇，所以大部分智慧課堂的教學效果并不如人意。若教師在課堂中多利用Plantale這類增強現實應用程序，既可以激發學生對于生物學學習的興趣，又可以將課堂交給學生，帶領學生自行探索生物學海洋。教師在課堂中應該以一個引導者的角色，引導學生通過探究和發現規律，自己生成知識網絡，激發學生的潛在能力，促進學生的全面發展。

4.2 結合教材，多角度豐富課堂

Plantale應用程序的四個主要功能可與人教版初中生物七年級上冊第三單元第二、三、四章內容相結合來完成課堂教學。第二章標題為“被子植物的一生”，但是由于時間空間有限，本章內容僅可以分別帶領學生從種子萌發、植株生長、開花與結果這三個植物生理過程中學習。植物的一生原本是一個連貫且漫長的過程，將其完整還原在課堂中是不現實的。因此，Plantale應用程序利用AR技術將植物的一生連貫起來，并且將一些微觀的植物生理過程可視化，使學生能夠直觀地學習到植物的生長發育過程。

4.3 貫徹核心素養，培養全面發展的學生

學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力?，F階段核心素養雖然只在高中階段課程標準中提出，但是在初中生物課程標準中落實學生核心素養的培養是十分必要的。在使用Plantale進行學習的過程中，學生通過應用程序觀察到了向日葵從播種到如何進行生殖的全過程，完整地體驗了植物的一生，可以更好地形成生命觀念。通過向日葵的發芽以及植物各個器官的生理活動，學生的科學思維得到了訓練，能夠將應用程序中所觀察到的現象與生活中所看到的植物生長現象結合起來在教師的引導下進行深度思考。通過應用程序中的AR種植活動，學生可在短時間內完全自主模擬真實的植物種植過程，并在過程中解決植物生長發育的各類問題，從而提升其科學探究能力。

5 結語

通過對Plantale應用程序的探索以及在初中生物課堂中的應用，結果表明，在初中生物課堂中運用Plantale能夠緊密結合教材培養出具有核心素養的全面發展的學生，并且能夠結合當下流行的教育信息技術，構建生物智慧課堂，為中學生物教學策略提供新方法。