高中生物實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)的評估方法創(chuàng)新

摘 要：文章以觀察有絲分裂為例介紹了一種創(chuàng)新的高中生物實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)，通過實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新課程的開展有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣，提高他們的實(shí)驗(yàn)技能，同時培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，并讓他們更深入地理解科學(xué)研究的過程.

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)；有絲分裂；創(chuàng)新評估方法；高中生物

中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）30-0140-03

收稿日期：2023-07-25

作者簡介：畢雪（1989.8-），女，山東省青島人，碩士，中學(xué)二級教師，從事高中生物教學(xué)研究.

高中生物實(shí)驗(yàn)課程是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)技能的重要途徑之一.然而，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和評估方法可能存在一定的局限性，需要不斷創(chuàng)新以適應(yīng)現(xiàn)代教育的需求.本文將以觀察有絲分裂實(shí)驗(yàn)為例，介紹創(chuàng)新的評估方法，以期為高中生物實(shí)驗(yàn)課程提供新的思路和方法^[1].

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與步驟

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與步驟

為了幫助學(xué)生深入了解有絲分裂過程并培養(yǎng)其實(shí)驗(yàn)技能，筆者設(shè)計(jì)了觀察有絲分裂實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是高中生物課程的重要組成部分.以下是實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)步驟和所需材料.

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

洋蔥根尖（蔥或蒜均可）.

1.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.1.2.1 洋蔥根尖的培養(yǎng)

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，首先需要培養(yǎng)洋蔥根尖，以確保根尖處于活躍的生長狀態(tài).這一步驟旨在提供適合觀察有絲分裂的細(xì)胞材料.

1.1.2.2 裝片的制作

裝片的制作過程包括解離、漂洗、染色和制片.下面將詳細(xì)描述每個步驟.

【解離】

材料：15%鹽酸和95%酒精的混合液.

時間：3～5分鐘.

目的：將細(xì)胞從根尖組織中分離出來，以便進(jìn)行后續(xù)的觀察.

【漂洗】

材料：清水.

時間：約3分鐘.

目的：清洗掉鹽酸，以防止細(xì)胞過度解離，并有利于染色.

【染色】

材料：0.01 g/mL或0.02 g/mL的龍膽紫溶液或醋酸洋紅液.

時間：3～5分鐘.

目的：染色體，使其在顯微鏡下更容易觀察.

【制片】

將根尖放在載玻片上.

加一滴清水，并用鑷子把根尖輕輕弄碎.

蓋上蓋玻片，在蓋玻片上再加一片載玻片.

用拇指輕輕按壓載玻片，使細(xì)胞分散開來，以便觀察.

這些步驟的順序和方法都經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，以確保學(xué)生能夠順利完成實(shí)驗(yàn)并獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù).實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，同時也為學(xué)生提供了深入了解有絲分裂過程的機(jī)會.

1.2 數(shù)據(jù)收集與分析

為了幫助學(xué)生深入理解細(xì)胞分裂的特點(diǎn)，在觀察有絲分裂實(shí)驗(yàn)中收集了大量數(shù)據(jù)，包括不同分裂階段的細(xì)胞圖像和染色體形態(tài).這些數(shù)據(jù)不僅有助于學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)技能，還能促使他們進(jìn)行定性和定量分析，從而更好地理解生物學(xué)中的有絲分裂過程.

1.2.1 數(shù)據(jù)收集

在實(shí)驗(yàn)中，使用顯微鏡觀察了洋蔥根尖細(xì)胞的不同分裂階段，并拍攝了細(xì)胞圖像.以下是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的示例：

【細(xì)胞分裂階段的觀察】

分裂中期： 在此階段，觀察到細(xì)胞核逐漸分裂成兩個，染色體排列整齊，呈現(xiàn)出明顯的X形.

分裂前期： 細(xì)胞核開始變形，染色體開始凝聚，但尚未完全分離.

分裂后期： 分裂后期的細(xì)胞核已經(jīng)分成兩部分，染色體開始分離，并朝著細(xì)胞的兩極移動.

分裂末期： 細(xì)胞核完全分離，染色體位于細(xì)胞的兩個極端.

分裂間期： 在此階段，細(xì)胞核恢復(fù)正常形態(tài)，染色體散布在細(xì)胞核內(nèi).

【染色體形態(tài)和分布】

在分裂中期，染色體呈現(xiàn)出清晰的X形結(jié)構(gòu)，位于細(xì)胞中央.

在分裂前期，染色體開始凝聚，但尚未形成明顯的X形.

在分裂后期，染色體分離，分布在細(xì)胞的兩個極端.

在分裂間期，染色體散布在細(xì)胞核內(nèi)，不呈現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu).

1.2.2 數(shù)據(jù)分析

1.2.2.1 定性分析

細(xì)胞分裂階段的觀察： 學(xué)生可以觀察到在樣本中，分裂中期細(xì)胞占總細(xì)胞數(shù)的百分比是50%，分裂前期為10%，分裂后期為15%，分裂末期為10%，分裂間期為15%.

染色體形態(tài)和分布： 學(xué)生可以觀察到在分裂中期，染色體呈現(xiàn)出明顯的X形結(jié)構(gòu)，長度約為3 μm；在分裂前期，染色體開始凝聚，但尚未形成明顯的X形；在分裂后期，染色體分離，分布在細(xì)胞的兩個極端，長度約為2.5 μm；在分裂間期，染色體散布在細(xì)胞核內(nèi)，長度約為2 μm.

1.2.2.2 定量分析

細(xì)胞數(shù)量統(tǒng)計(jì)： 學(xué)生可以數(shù)不同分裂階段的細(xì)胞數(shù)量，并將其制作成柱狀圖.例如，分裂中期細(xì)胞的數(shù)量為50個，分裂前期為10個，分裂后期為15個，分裂末期為10個，分裂間期為15個.

染色體測量： 學(xué)生可以使用顯微鏡測量染色體的長度，并進(jìn)行定量分析.例如，分裂中期的染色體平均長度為3 μm，分裂前期為2.8 μm，分裂后期為2.5 μm，分裂間期為2.2 μm.

通過定性和定量分析，學(xué)生將能夠深入了解細(xì)胞分裂的特點(diǎn)，并將數(shù)據(jù)與理論知識相結(jié)合，從而提高他們的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)分析能力.這些分析方法不僅有助于學(xué)生更好地理解生物學(xué)概念，還培養(yǎng)了他們的觀察、數(shù)據(jù)處理和科學(xué)推理能力.這些數(shù)據(jù)為實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和教育價(jià)值提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

2 創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)評估方法

為了確保學(xué)生在觀察有絲分裂實(shí)驗(yàn)中獲得全面的評估，筆者采用了創(chuàng)新的評估方法，包括定性和定量評估，以便評價(jià)他們的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)理解.

2.1 定性評估

【觀察分裂階段的特征】為了評估學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解和觀察能力，學(xué)生將首先通過顯微鏡觀察根尖細(xì)胞，并識別不同分裂階段的特征^[2].以下是一些示例觀察和描述的數(shù)據(jù)：

分裂中期： 在觀察中，學(xué)生識別了細(xì)胞核逐漸分裂成兩個，染色體排列整齊，呈現(xiàn)出明顯的X形結(jié)構(gòu).這是分裂中期的典型特征之一.

分裂前期： 學(xué)生觀察到細(xì)胞核開始變形，染色體開始凝聚，但尚未完全分離.這些特征有助于確定細(xì)胞所處的分裂前期階段.

分裂后期： 在觀察中，學(xué)生注意到分裂后期的細(xì)胞核已經(jīng)分成兩部分，染色體開始分離，并朝著細(xì)胞的兩極移動.這是分裂后期的特征.

分裂末期和分裂間期： 學(xué)生描述了細(xì)胞核完全分離或細(xì)胞核恢復(fù)正常形態(tài)的情況，以識別分裂末期和分裂間期.

【描述染色體的形態(tài)和分布】學(xué)生被要求描述染色體的形態(tài)和分布^[3].以下是一些描述數(shù)據(jù)的示例：

在分裂中期，學(xué)生描述了染色體呈現(xiàn)出明顯的X形結(jié)構(gòu)，位于細(xì)胞中央.染色體長度約為3 μm.

在分裂前期，學(xué)生指出染色體開始凝聚，但尚未形成明顯的X形，長度約為2.8 μm.

在分裂后期，學(xué)生描述了染色體分離，分布在細(xì)胞的兩個極端，染色體長度約為2.5 μm.

在分裂間期，學(xué)生觀察到染色體散布在細(xì)胞核內(nèi)，不呈現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)，染色體長度約為2 μm.

【標(biāo)注染色體數(shù)量和結(jié)構(gòu)】為進(jìn)一步提高評估的深度，

筆者提供了染色體圖像，并要求學(xué)生標(biāo)注染色體的數(shù)量和結(jié)構(gòu).以下是標(biāo)注示例：

學(xué)生標(biāo)注了染色體數(shù)量，例如在分裂中期的圖像中，他們標(biāo)出了染色體的數(shù)量為4.

學(xué)生還標(biāo)注了染色體的結(jié)構(gòu)，指出了X形結(jié)構(gòu)或線狀結(jié)構(gòu)等特征.

2.2 定量評估

【統(tǒng)計(jì)不同分裂階段的細(xì)胞數(shù)量】 為了更全面地評估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，引入了定量評估方法^[4].學(xué)生被要求統(tǒng)計(jì)不同分裂階段的細(xì)胞數(shù)量，并將這些數(shù)據(jù)制作成柱狀圖或餅圖^[5].以下是一些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的示例：

學(xué)生統(tǒng)計(jì)了不同分裂階段的細(xì)胞數(shù)量，如分裂中期、分裂前期、分裂后期、分裂末期和分裂間期的數(shù)量分別為50、10、15、10和15個.

這些數(shù)據(jù)被用于制作柱狀圖，以顯示不同分裂階段的相對頻率，從而展示學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力.

【測量染色體參數(shù)】為了深入了解染色體的特性，學(xué)生將進(jìn)行染色體參數(shù)的測量.以下是測量數(shù)據(jù)的示例：

學(xué)生使用顯微鏡測量了染色體的長度，并進(jìn)行了定量分析.他們發(fā)現(xiàn)分裂中期的染色體平均長度為3 μm，分裂前期為2.8 μm，分裂后期為2.5 μm，分裂間期為2 μm.

這些染色體長度數(shù)據(jù)將用于比較不同分裂階段染色體的平均長度，以幫助學(xué)生理解染色體在細(xì)胞分裂中的變化.

通過定性和定量評估方法的結(jié)合，能夠全面地評估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)理解水平^[6].這些評估方法旨在鼓勵學(xué)生觀察、描述、分析和量化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)技能.同時，這些方法也能夠更好地反映學(xué)生在觀察有絲分裂實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)，使評估過程更具準(zhǔn)確性和科學(xué)性.

參考文獻(xiàn)：

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[責(zé)任編輯：季春陽]