數(shù)碼互動系統(tǒng)在生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

傅愛仙

摘要：在“觀察洋蔥根尖細(xì)胞的有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件及采用“鑷子平行推壓”制片法，提高實(shí)驗(yàn)成功率。同時，合理設(shè)計(jì)教學(xué)過程，利用數(shù)碼互動系統(tǒng)輔助教學(xué)，有效落實(shí)生物學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);有絲分裂;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出了培養(yǎng)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任。生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，“觀察洋蔥根尖細(xì)胞的有絲分裂”是浙科版高中生物學(xué)教材必修1中與“細(xì)胞增殖”有關(guān)的經(jīng)典學(xué)生實(shí)驗(yàn)，與秋水仙素的作用原理及結(jié)果聯(lián)系緊密，能據(jù)此創(chuàng)設(shè)具有探究價(jià)值的問題情境，很好地展開探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

但會存在兩大問題，一是按教材中的制片方法，耗時長、成功率低;二是傳統(tǒng)顯微鏡實(shí)驗(yàn)缺乏交流與成果共享，教師難以統(tǒng)領(lǐng)全局，往往顧此失彼，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課效率不高，而顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)可以很好地解決這個問題。本文通過查閱文獻(xiàn)及反復(fù)試驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件及采用“鑷子平行推壓”壓片法，提高實(shí)驗(yàn)成功率，縮短實(shí)驗(yàn)用時，同時合理設(shè)計(jì)教學(xué)過程，利用顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)輔助教學(xué)，有效落實(shí)生物學(xué)核心素養(yǎng)。

1 課前充分準(zhǔn)備，課中有的放矢

1.1實(shí)驗(yàn)材料：取6個生理狀況相似，在清水培養(yǎng)下發(fā)根茂盛、平均根長在3cm左右的洋蔥，隨機(jī)均分成兩組。在10：30am時，一組改用適量0.1%的秋水仙素溶液培養(yǎng)，另一組仍用等量清水培養(yǎng)，確保根尖全部浸沒。1h后，剪下5mm左右根尖，置于卡諾氏固定液中固定30min，再用純酒精清洗2-3遍后，用70%的酒精4℃低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2試劑器材：數(shù)碼顯微鏡、解離液（濃Hcl：純酒精=4：1）、龍膽紫染色液（10%冰醋酸：龍膽紫=3：1）、卡諾氏固定液（純酒精：冰醋酸=1：1）、70%酒精、鑷子、吸管、刀片、吸水紙、載玻片、蓋玻片、白色點(diǎn)滴板等。

1.3操作示范視頻：近鏡頭下拍攝的制片操作視頻

2 創(chuàng)設(shè)問題情境，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究

請學(xué)生觀察以下現(xiàn)象，并嘗試作出解釋。

現(xiàn)象一 將洋蔥根尖剪掉后，根尖就停止生長。

現(xiàn)象二 將洋蔥根尖置于秋水仙素溶液中培養(yǎng)一段時間，發(fā)現(xiàn)根尖有明顯膨大。

學(xué)生在解釋現(xiàn)象一時，能用結(jié)構(gòu)與功能適應(yīng)觀對根尖不同區(qū)域細(xì)胞的特點(diǎn)展開分析和思考，更好地建構(gòu)“個體生長”相關(guān)概念，同時也對如何辨識分生區(qū)細(xì)胞獲得一定的直接經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)探究做知識和技能的鋪墊。而對現(xiàn)象二，學(xué)生能結(jié)合膨大區(qū)域所在部位，提出與有絲分裂相關(guān)的假設(shè)，產(chǎn)生探究的欲望，并在教師的引導(dǎo)下嘗試設(shè)計(jì)單因子實(shí)驗(yàn)，小組合作寫出實(shí)驗(yàn)方案。

讓學(xué)生體驗(yàn)探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)探究過程的一般模型;在組內(nèi)交流方案過程中，能使學(xué)生的批判性思維得到鍛煉和發(fā)展。

3 手機(jī)數(shù)碼互動，突破實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)施實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步理解有絲分裂過程的特點(diǎn)和變化，觀察秋水仙素的作用結(jié)果，鍛煉學(xué)生的操作、觀察和思考能力。為保證實(shí)驗(yàn)的安全性以及高效性，對于一些較為復(fù)雜及精準(zhǔn)度要求較高的實(shí)驗(yàn)，教師有必要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前示范，以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。而制片過程現(xiàn)場示范難以保證所有學(xué)生看清操作關(guān)鍵點(diǎn)，建議教師采用視頻微課的形式，播放近鏡頭下拍攝的操作示范視頻，請學(xué)生結(jié)合學(xué)案中的具體操作展開學(xué)習(xí)，現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用。

在學(xué)生操作期間，教師巡視指導(dǎo)的同時，對普遍存在的操作問題，比如制片關(guān)鍵操作：“鑷子平行推壓”法壓片，具體做法是用左手指尖壓住蓋玻片防止移動，右手用鑷子鈍端向四周平行推壓，使根尖如“云霧狀”散開。學(xué)生對此操作難以把握到位，教師可以聯(lián)合手機(jī)端和PC端的“之江匯浙江教育云”中的“互動課堂”功能，拍攝學(xué)生典型的錯誤操作，及時實(shí)現(xiàn)與學(xué)生間“點(diǎn)對面”的圖像傳輸和具體講解，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)成功率。

4顯微數(shù)碼互動，完成思維碰撞

4.1關(guān)于不理想結(jié)果的交流

一體機(jī)上呈現(xiàn)學(xué)生觀察到的不理想實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過“涉事”小組自我反思、組間交流，展開解釋。用切身實(shí)踐感悟科學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，引導(dǎo)提出新的問題并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

4.2 關(guān)于“細(xì)胞有絲分裂過程的不同”的結(jié)果分享

小組代表將組內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在一體機(jī)上呈現(xiàn)，分享有絲分裂過程中：清水組的細(xì)胞分裂時期清晰可辨，也能看到細(xì)胞板;而秋水仙素組的除間期、前期外，沒有明顯的中期、后期、末期細(xì)胞，但出現(xiàn)了染色體散亂排布的非前期細(xì)胞圖像。

此后教師以小資料的形式提供秋水仙素的作用原理及結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生從細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能觀方面，展開演繹推理，解釋秋水仙素組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。讓學(xué)生尊重事實(shí)和證據(jù)，鍛煉運(yùn)用邏輯推理的方式去認(rèn)識事物、解決問題的思維習(xí)慣和能力，培養(yǎng)科學(xué)思維。

4.3 關(guān)于“細(xì)胞有絲分裂各時期占比的不同”的結(jié)果分享

小組同學(xué)可對自己觀察到的清晰視野進(jìn)行拍照保存，組內(nèi)合作，至少統(tǒng)計(jì)6個視野的數(shù)據(jù)于結(jié)果記錄表。

小組代表將數(shù)據(jù)填入黑板上的表格中，實(shí)現(xiàn)班級層面數(shù)據(jù)匯總，教師引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)據(jù)上分析：你認(rèn)為哪個時期最長？秋水仙素作用后分裂期的時間占比有變化嗎？化感性的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)象為理性的分析。

全班在圖片的比較和數(shù)據(jù)的分析中，展開了激烈地思維碰撞，解決了本節(jié)課探究的問題：“秋水仙素對洋蔥根尖有絲分裂有什么影響？”。此外，教師可引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會中的化學(xué)污染現(xiàn)象，鼓勵學(xué)生堅(jiān)決抵制化學(xué)污染，向社會傳遞相關(guān)的生物學(xué)知識，保護(hù)環(huán)境，保護(hù)生命，落實(shí)社會責(zé)任的培養(yǎng)。

綜上所述，本文設(shè)計(jì)的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生體驗(yàn)了真實(shí)科學(xué)探究的過程及其嚴(yán)謹(jǐn)性，充分滲透了生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，并運(yùn)用數(shù)碼互動系統(tǒng)及時實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和過程的分享，提高了實(shí)驗(yàn)課的效率和質(zhì)量。

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浙江省義烏市第五中學(xué)