陳敏
1 教學指導思想
新課程標準指出,高中生物教學應著重于過程與方法的教學,通過自主、合作、探究,主動建構(gòu)知識、發(fā)展能力、形成正確的情感、態(tài)度與價值觀。因此,在開展生物學實驗教學時,教師要尊重學生的學習經(jīng)歷和體驗,堅持注重過程與方法的整體性教學。
“觀察并制作植物細胞有絲分裂臨時裝片”實驗成功率較低。學生通常是照實驗手冊按部就班地完成實驗內(nèi)容,沒有深入思考:實驗為什么要這樣做?為什么可以這樣做?操作完成后,不管有無觀察到實驗現(xiàn)象,多數(shù)學生在實驗報告中繪制的簡圖時,照搬教科書中的模式圖,不能真正做到“求真、求實”。為此,筆者開設了“觀察并制作植物細胞有絲分裂臨時裝片”實驗拓展課,通過學生自主、合作、探究,獲得解決實驗困難的思路和方法,提高學生理性思維與論證科學探究與合作的生物科學素養(yǎng)。
1.1 真問題
以學生分組實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題(如細胞重疊、染色深、分裂相不全等)為拓展課的切入點,引導學生深入研究,激發(fā)學生的探究熱情。
1.2 真過程
(1) 學生自主選擇、處理實驗材料
學生選擇了洋蔥、大蒜、風信子、水仙花等做為實驗材料。在培養(yǎng)過程中,發(fā)現(xiàn)將洋蔥最外層鱗片葉和底部老化的莖去除,較容易生根;水仙花放在黑暗處,較容易生根。采用整個大蒜和單瓣大蒜進行對照培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)整個大蒜培養(yǎng)效果較好。
(2) 改進實驗,解決細胞重疊、染色深等問題。
用濃度為0.01 g/mL龍膽紫溶液染色1 min,較難控制。通過中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)查閱20余篇文獻資料得知,染色后滴加質(zhì)量分數(shù)為20%的醋酸溶液,可使細胞膨脹,材質(zhì)變硬,便于壓片,并加強龍膽紫染料對細胞核的染色體著色。采用降低龍膽紫濃度,延長染色時間的方法,染色后滴加質(zhì)量分數(shù)為20%的醋酸溶液,增強了可操作性,觀察到了理想的分裂期圖像。
(3) 主動進行問題探究,解決染色時龍膽紫溶液變綠的問題。
教師引導學生提出假設:龍膽紫溶液變成綠色體積分數(shù)為15%的HCl溶液、質(zhì)量分數(shù)為20%的醋酸溶液有關。
設計實驗:A組:1滴龍膽紫溶液+1滴體積分數(shù)為15%的HCl溶液;B組:1滴龍膽紫溶液+1滴質(zhì)量分數(shù)為20%的醋酸溶液。
實驗結(jié)果:A組變成綠色,B組不變色。
實驗結(jié)論:龍膽紫溶液變成綠色是由體只分數(shù)為15%的HCl溶液引起的。
(4) 借用教師的手機,采用顯微攝影獲取分裂期圖像。
鑒于學校實驗室只有1981年、1991年購置的顯微鏡,一些老款顯微鏡不能連接電腦展示實驗結(jié)果的現(xiàn)狀,借用教師手機進行顯微攝影,解決農(nóng)村學校無數(shù)碼設備給顯微識圖帶來的困難。
1.3 真評價
教師對學生實驗操作技能、探究能力及實驗結(jié)果進行多方位、多元化評價。如大多數(shù)學生繪制的圖是模式圖時,教師應及時給予評價,引導學生在記錄實驗結(jié)果時要追求真實,領悟科學探究過程是求真、求是的過程。
2 實驗教學分析
2.1 教材分析
本拓展課是浙科版高中生物《必修1·分子與細胞》第四章實驗“制作并觀察植物細胞有絲分裂臨時裝片”的拓展延伸。教材實驗集裝片制作、細胞染色、顯微觀察等多種操作技能提升為一體,是必修1模塊中的核心實驗。學生在分組實驗過程中暴露出了實驗操作不規(guī)范、實驗現(xiàn)象不理想等問題??晒W生再探究再切入點較多,如實驗材料的選擇與培養(yǎng)、染色試劑濃度與染色時間的相關性、顯微結(jié)果捕獲等。因此,開展本實驗的拓展課。
2.2 學情分析
從知識起點分析,學生已經(jīng)能識別有絲分裂各時期的模式圖圖像,但還沒有真正清楚模式圖和顯微鏡下看到的真實圖像之間的區(qū)別和聯(lián)系,也未能真正理解“觀察到的圖像是靜態(tài)的,但有絲分裂是動態(tài)的過程”這一重要知識。
從學生的能力起點分析,學生已能熟練使用互聯(lián)網(wǎng)獲取知識信息,且掌握了溶液配制的方法。且學生已按教材實驗流程,開展過具體實驗,已初步掌握臨時裝片、解離、染色技術等技術,為實驗拓展課的開設奠定了一定的基礎。
2.3 教學重難點
教學重點:針對探究的問題,設計出合理的實驗方案;嘗試識圖和繪圖,總結(jié)、歸納各時期細胞分裂圖的異同。
每個學生使用顯微鏡的熟練程度不同,或?qū)毎薪z分裂的過程了解不充分,即使當分裂相細胞在顯微鏡觀察視野中出現(xiàn),也可能認不出來。因此借用教師手機拍照,通過顯微攝影的方法解決學生的觀察辨認的問題。
教學難點:針對探究的問題,設計出合理的實驗方案。
對已觀察到的實驗現(xiàn)象想進一步探究的學生自發(fā)自主組建預實驗小組。學生通過查閱文獻資料,針對細胞重疊、染色深的問題,制定實驗方案,進行預實驗。課堂活動時,預實驗小組成員分配到各個學習小組,帶領小組成員選擇探究主題,設計實驗方案。
3 教學目標
3.1 知識目標
(1) 通過識圖和繪圖,能總結(jié)、歸納各時期細胞分裂圖的異同。
(2) 通過實驗觀察,能概述細胞有絲分裂過程的各個時期。
3.2 能力目標
(1) 通過多種媒體搜集有絲分裂的相關信息,學會鑒別、選擇、運用和分享信息。
(2) 通過查閱相關文獻資料以及預實驗,能提出值得探究的科學問題。
(3) 能針對探究的問題,依據(jù)實驗原理,設計出合理的實驗方案。
(4) 學會臨時裝片、解離、染色、制片等技術。
3.3 情感、態(tài)度與價值觀目標
(1) 實驗過程中,能與同學合作,并如實繪制細胞有絲分裂圖像。
(2) 能認真負責,善始善終地完成實驗過程,感受通過探究實驗帶來的樂趣。
(3) 通過實驗探究過程,能感悟科學本質(zhì)上是一種解決問題的活動。
4 教學準備
4.1 學生方面
學生課前自主選擇實驗材料并進行培養(yǎng),結(jié)合所學知識配制龍膽紫溶液;根據(jù)文獻資料,確定研究方向,設計可行的實驗方案,并進行預實驗。
4.2 教師方面
在實驗之前,準備好相關的實驗用具,指導學生明確實驗設計的基本要求。教師自己要先做大量的預實驗,如不同的實驗材料對有絲分裂效果的影響,不同解離時間對有絲分裂效果的影響等。這樣才能對課堂上的意外情況進行有效的掌控,才能更好地引導學生實驗,并正確評價學生實驗的優(yōu)劣。
4.3 器材方面
準備與實驗有關的材料器具:學生自主培養(yǎng)的實驗材料、體積分數(shù)為15%的HCl溶液、質(zhì)量分數(shù)為0.01g/mL的龍膽紫溶液、質(zhì)量分數(shù)為20%的醋酸溶液、蒸餾水、顯微鏡、載玻片、蓋玻片等。
5 教學過程
5.1 課堂活動
第一環(huán)節(jié):分享成果,激發(fā)興趣。
5.1.1 分享預實驗過程
(1) 查閱文獻,確定研究方向。
(2) 設計并實施預實驗方案。
5.1.2 分享預實驗結(jié)果
通過整理歸納,認為龍膽紫溶液的濃度為0.0075 g/mL,延長染色時間,染色后滴加質(zhì)量分數(shù)為20%的醋酸溶液效果較佳。
第二環(huán)節(jié):主動參與,設計實驗。
全班學生分為6個實驗大組,預實驗成員分配到各大組,帶領小組成員自主設計實驗方案。
第三環(huán)節(jié):動手操作,勇于創(chuàng)新。
這一環(huán)節(jié)中,放手讓學生進行實驗,教師進行巡回指導,引導學生思考,實施實驗,鼓勵學生概括交流,并讓學生大膽創(chuàng)新。當學生操作不規(guī)范或有困難時,教師要注意指導。這次實驗中,大部分學生都能觀察到分裂期的細胞圖像,體驗到了成功的喜悅!與此同時,在實驗過程中學生能自主地進行問題探究:如染色時龍膽紫溶液為什么變成綠色呢?……
第四環(huán)節(jié):成果交流,建構(gòu)概念。
小組成員上臺進行成果交流、識圖。每組交流部分實驗結(jié)果如下:
A組實驗結(jié)果如圖1A,著色淺,延長染色時間為3~4 min;實驗結(jié)果如圖1B。
學生通過實驗觀察到的有絲分裂某一時刻不同時期的圖像,以此演繹和推理的到有絲分裂的動態(tài)過程。教師引導學生獲取細胞數(shù)目增加、染色體行為變化等生物學事實,用以建構(gòu)分裂期和分裂間期等概念,進而使學生形成細胞周期這一核心概念。
5.2 課后延伸
根據(jù)課堂生成的問題,教師鼓勵學生課后進一步探究,并讓學生嘗試書寫一個完整的實驗報告。首先學生進行互評,在此基礎上,教師進行總結(jié)性評價,如大多數(shù)學生繪制的分裂期圖像是模型圖,指出并引導學生在記錄實驗結(jié)果時要客觀真實,要領悟科學探究是求真、求是的過程。
6 案例反思
6.1 拓展教學實現(xiàn)了真正的學習
本案例嘗試將分組實驗中暴露出的問題設計成拓展性的學習任務。學習的起點來自學生實踐;學習的過程主要由學生自己掌控;通過相互學習、相互評價,學生認知結(jié)構(gòu)得到完善。這樣的拓展課實現(xiàn)了變被動學習為主動學習,做到讓學生真正參與學習。
6.2 教師的作用在于讓學生成為學習的主人
一節(jié)成功的實驗課,是學生心智的升華,也是教師智慧的結(jié)晶。教師首先要善于發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)教學過程中的生成性問題,巧妙地將這些問題轉(zhuǎn)換成教學素材;要精于引領,引導學生思考、探究,點撥學生思考的方向,指引迷津;三要敢于放手,放手才能喚醒學生的主體意識,才能使學生實現(xiàn)真正的自主學習。