基于生物核心素養(yǎng)提升拓展顯微鏡在實驗教學(xué)中的應(yīng)用

崔妍

摘? 要 從顯微鏡幫助理解結(jié)構(gòu)決定功能的生命觀念，顯微鏡助力提升分析、推理、解釋的科學(xué)思維，顯微鏡助力完成科學(xué)探究三方面，介紹教學(xué)中開發(fā)的六個顯微鏡探究實驗，旨在增強微觀結(jié)構(gòu)觀察效果，幫助學(xué)生理解內(nèi)化重難點。

關(guān)鍵詞 生物;核心素養(yǎng);顯微鏡;實驗;生命觀念;科學(xué)思維

中圖分類號：G633.91? ? 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）03-0117-03

1 前言

根據(jù)生物課程標(biāo)準(zhǔn)對生物學(xué)科核心素養(yǎng)的定義，生物學(xué)科核心素養(yǎng)是一種關(guān)鍵能力和必備品格，主要包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任這四個方面。顯微鏡的合理使用，為證明生命觀念中結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點提供了真實的依據(jù);在顯微視野下真實地觀察細微結(jié)構(gòu)，為分析、推理等科學(xué)思維的提升提供了豐富的素材;顯微鏡為完成科學(xué)觀察探究工作提供了基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。

在蘇科版教材《生物學(xué)》中共編有12個需要使用顯微鏡的實驗，包括學(xué)習(xí)使用顯微鏡、學(xué)習(xí)制作臨時裝片并觀察細胞的結(jié)構(gòu)、觀察葉的結(jié)構(gòu)、觀察酵母菌、觀察水中的小動物、觀察水綿、觀察青霉和匐枝根霉、觀察人的血細胞涂片、觀察小魚尾鰭內(nèi)血液的流動、觀察神經(jīng)元裝片、觀察植物葉表皮氣孔、探究酒精對水蚤心率的影響。[1]筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，教材中建議用放大鏡觀察的一些實驗改用顯微鏡觀察更加直觀，學(xué)生的印象更加深刻。對教學(xué)過程中有些較難理解的內(nèi)容，如果恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計顯微鏡觀察實驗，能有效地幫助學(xué)生理解內(nèi)化重難點。因此，筆者結(jié)合教學(xué)實際，開發(fā)以下可用顯微鏡進行教學(xué)的實驗。

2 借助顯微鏡加深理解結(jié)構(gòu)決定功能的生命觀念

核心素養(yǎng)中的生命觀念要求學(xué)生理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的原理，這就要求學(xué)生能先觀察結(jié)構(gòu)再理解功能。耳聽為虛，眼見為實，有些生物學(xué)細微結(jié)構(gòu)難以直接用肉眼觀察，而由于放大倍數(shù)的局限，使用放大鏡觀察也達不到效果，學(xué)生只能憑空想象相關(guān)結(jié)構(gòu)的特點，造成理解結(jié)構(gòu)決定功能此生命觀念的巨大阻力。顯微鏡因為具備了放大數(shù)百倍的能力，巧用顯微鏡，學(xué)生就能親眼看到這些細微的結(jié)構(gòu)，為更好地理解結(jié)構(gòu)決定功能的生命觀念提供了堅實的基礎(chǔ)。

使用顯微鏡觀察小腸絨毛? 在蘇科版《生物學(xué)》七上第5章第4節(jié)“人體對食物的消化與吸收”教學(xué)中，探究小腸適于消化吸收的結(jié)構(gòu)特點是教學(xué)的重點與難點。小腸表面有許多皺襞和絨毛，是增加內(nèi)表面積，促進消化和吸收的重要結(jié)構(gòu)特點，而這個特點用放大鏡難以觀察清楚。如果用豬小腸的橫切面制作臨時裝片，小腸絨毛可以被清晰地觀察到（圖1）。學(xué)生通過直觀觀察，會對小腸內(nèi)通過絨毛增加內(nèi)表面積印象深刻。

使用顯微鏡觀察蚯蚓體表剛毛? 在蘇科版《生物學(xué)》七下第13章第1節(jié)“土壤里的小動物”教學(xué)中，蚯蚓的剛毛可以輔助運動，并且具有背少腹多的特點。但剛毛用放大鏡觀察很難觀察清楚，筆者嘗試用顯微鏡觀察蚯蚓側(cè)面，剛毛可以清楚被觀察到，且剛毛背少腹多的特點也明確體現(xiàn)出來（圖2）。通過課堂實踐，學(xué)生反饋良好，也更好地理解了剛毛輔助運動的特點。

使用顯微鏡觀察葫蘆蘚的葉? 在蘇科版《生物學(xué)》七下第11章第1節(jié)“地面上的植物”教學(xué)中，有一個重點是苔蘚類植物由于莖葉內(nèi)沒有輸送水分和其他物質(zhì)的輸導(dǎo)組織，靠大多由一層細胞構(gòu)成的葉吸收水分和無機鹽。苔蘚植物的葉具有吸收水和無機鹽的功能，和其由一層細胞構(gòu)成具有密切的關(guān)系。那么苔蘚植物的葉真的只有一層細胞構(gòu)成嗎？放大鏡很難看清楚，而用顯微鏡觀察，更加清晰明了（圖3）。通過觀察，學(xué)生對于結(jié)構(gòu)決定功能的生命觀念更加印象深刻。與此同時，學(xué)生可以通過用顯微鏡觀察葫蘆蘚的孢子囊和孢子（圖4、圖5），進一步了解孢子植物的生殖方式。

3 顯微鏡助力提升分析、推理、解釋的科學(xué)思維品質(zhì)

科學(xué)思維是指在嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實、尊重事實的態(tài)度下，學(xué)生的一種認(rèn)識事物并解決問題的能力，如運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法，發(fā)現(xiàn)生命規(guī)律，并用科學(xué)的角度探討生物相關(guān)的社會現(xiàn)象。其中科學(xué)思維包括闡釋、分析、推理、解釋等具體的思維方法。筆者認(rèn)為，教師對教學(xué)過程中每一章節(jié)的內(nèi)容都應(yīng)創(chuàng)造條件，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。在教材中有一些教學(xué)難點，如大型藻類沒有根莖葉等器官、果實中種子的數(shù)目取決于子房中胚珠的數(shù)目，學(xué)生對于這些知識的學(xué)習(xí)基本處于識記狀態(tài)，科學(xué)思維能力很難得到訓(xùn)練。如何在教學(xué)中設(shè)計活動，突破難點，提升學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)呢？筆者認(rèn)為在這些章節(jié)的教學(xué)中，顯微鏡的使用可起到他山之石的作用。學(xué)生通過觀察真實的結(jié)構(gòu)，可以將艱澀的知識記憶轉(zhuǎn)化為觀察后的分析，由識記水平上升為理解水平，輕松突破難點，有效鍛煉科學(xué)思維。

使用顯微鏡觀察紫菜葉狀體? 在蘇科版《生物學(xué)》七下第10章第2節(jié)“水中的藻類植物”教學(xué)中，有一個難點是藻類植物沒有根、莖、葉等器官，如何理解海帶、紫菜這些有葉狀體與根狀物的大型藻類沒有根、莖、葉等器官呢？筆者認(rèn)為，通過觀察大型藻類體內(nèi)細胞，確定細胞無分化是化解此難點的關(guān)鍵。紫菜葉狀體是由一層細胞構(gòu)成的膜狀體，是觀察大型藻體內(nèi)細胞是否分化的良好材料。通過觀察（圖6），學(xué)生理解了大型藻類雖然有類似根、葉的結(jié)構(gòu)，但結(jié)構(gòu)內(nèi)細胞并無細胞分化，故沒有組織和器官;海帶跟狀的固著器中并沒有高等植物根中微管組織的結(jié)構(gòu)分化，因此也不是器官的分化。

使用顯微鏡觀察胚珠與花粉? 在蘇科版《生物學(xué)》七下第11章第1節(jié)“地面上的植物”教學(xué)中，對于果實中種子的數(shù)量取決于子房中胚珠的數(shù)量這個難點，很多學(xué)生不能很好地理解。筆者在教學(xué)過程中設(shè)計了用顯微鏡觀察桃與蠶豆的花粉和胚珠這一環(huán)節(jié)，學(xué)生在顯微鏡下真實地看到桃和蠶豆子房中的胚珠數(shù)量（圖7、圖8），果實中種子的數(shù)量取決于子房中胚珠的數(shù)量這個難點因此得到突破。

4 顯微鏡助力完成科學(xué)探究活動

科學(xué)探究是生物學(xué)學(xué)習(xí)的基本方法，也是中學(xué)生生物核心素養(yǎng)的重要組成部分。對有些生物學(xué)實驗現(xiàn)象，學(xué)生并不能很好地理解，只是生硬地記憶下來。如果就這些實驗現(xiàn)象適當(dāng)?shù)卦O(shè)計成科學(xué)探究活動，既有助于對相關(guān)問題的理解，又能使學(xué)生的科學(xué)探究能力大大提高。在涉及微觀結(jié)構(gòu)的實驗現(xiàn)象中，顯微鏡就成為探究活動的重要工具。

使用顯微鏡觀察蘑菇孢子印中的孢子? 在蘇科版《生物學(xué)》七下第13章第2節(jié)“土壤中的小動物”教學(xué)中，動手制作蘑菇的孢子印是學(xué)生興趣較高的環(huán)節(jié)，學(xué)生幾乎都能看到蘑菇的孢子印。孢子印究竟是什么呢？很多學(xué)生對于“孢子印是蘑菇菌褶中的孢子灑落下來形成的，它反映了菌褶的排列模式”這個原理并不能很好地理解。筆者在教學(xué)中加入進一步“探究孢子印的組成”這個探究活動，讓學(xué)生挑取孢子印中的孢子，使用顯微鏡觀察，對于孢子印的形成原理有了明確、生動的理解（圖9）。

5 結(jié)語

在初中階段，顯微鏡的合理使用是教學(xué)中的重要組成部分，它幫助學(xué)生從宏觀世界走進微觀世界。通過觀察微觀結(jié)構(gòu)，可以更好地理解結(jié)構(gòu)決定功能的生命觀念;通過對顯微鏡下結(jié)構(gòu)的分析、解釋、推理，可以更有效地提升科學(xué)思維品質(zhì);通過對微觀世界科學(xué)探究的開展，可以更熟悉科學(xué)探究的一般過程?！?/p>

參考文獻

[1]陳葦.有序建構(gòu)，低熵增效：“顯微鏡”教學(xué)思考[J].中學(xué)生物教學(xué)，2016（12X）：58-61.