高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化策略

摘 要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為該學(xué)科不可或缺的一部分，對(duì)于加深學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念的理解及培養(yǎng)其動(dòng)手實(shí)踐能力具有至關(guān)重要的作用.文章以“觀察細(xì)胞有絲分裂”這一經(jīng)典實(shí)驗(yàn)為例，旨在探討如何在高中生物教學(xué)中實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的優(yōu)化策略，以期通過(guò)這一優(yōu)化策略，提升教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的內(nèi)化與能力的全面提升.

關(guān)鍵詞：高中生物；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；觀察細(xì)胞有絲分裂

中圖分類號(hào)：G632

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0333（2024）33-0143-03

收稿日期：2024-08-25

作者簡(jiǎn)介：宋甜甜（1989.5—），女，江蘇省南通人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中生物教學(xué)研究.

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中往往存在材料選擇受限、觀察效果不佳、學(xué)生參與度不高等問(wèn)題，影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果與深度^[1].因此，探索并實(shí)踐高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化策略，特別是針對(duì)“觀察細(xì)胞有絲分裂”這一經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化教學(xué)，顯得尤為重要.通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，不僅能夠加深學(xué)生對(duì)細(xì)胞有絲分裂過(guò)程的理解，更能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，有效增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，從而為提升高中學(xué)生的生物素養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)^[2].

1 實(shí)驗(yàn)材料的選擇與優(yōu)化

傳統(tǒng)的“觀察細(xì)胞有絲分裂”實(shí)驗(yàn)常采用紫色洋蔥根尖作為觀察對(duì)象，這一材料雖經(jīng)典且易于獲取，但在實(shí)際教學(xué)中也暴露出一些不足，如細(xì)胞分裂項(xiàng)不易尋找、背景染色過(guò)深影響觀察等.因此，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的選擇與優(yōu)化顯得尤為重要.通過(guò)堅(jiān)持科學(xué)性與可行性的原則，在保留經(jīng)典材料的基礎(chǔ)上，積極探索并引入新的實(shí)驗(yàn)材料.例如，小麥根尖、蠶豆根尖等植物材料，因其細(xì)胞分裂活躍、染色體形態(tài)清晰，逐漸成為替代紫色洋蔥根尖的優(yōu)選.這些材料在制備過(guò)程中，細(xì)胞解離效果好，易于壓片觀察，且染色體著色均勻，能夠顯著提高實(shí)驗(yàn)的觀察效果.首先，對(duì)所選取的實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行優(yōu)化處理，即優(yōu)化解離液的配方與使用時(shí)間，確保既能充分解離細(xì)胞又不破壞其染色體結(jié)構(gòu)；然后改進(jìn)染色方法，采用更為敏感的染色劑（如醋酸洋紅或龍膽紫），并控制染色時(shí)間與濃度，以達(dá)到最佳的染色效果；最后，探索新的固定與保存方法，延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)材料的保存時(shí)間，便于重復(fù)觀察與教學(xué)使用.

2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的優(yōu)化

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)材料，如洋蔥根尖或小麥根尖的預(yù)處理包括解離、漂洗、染色和制片等步驟.為了提升實(shí)驗(yàn)效果，我們可以對(duì)每一步驟進(jìn)行精細(xì)調(diào)整.例如，在解離過(guò)程中，可以嘗試調(diào)整解離液（如鹽酸與酒精的混合液）的濃度和處理時(shí)間，以確保細(xì)胞既能充分解離又不過(guò)度破壞染色體結(jié)構(gòu).同時(shí)，漂洗步驟應(yīng)充分徹底，以去除解離液殘留，減少對(duì)后續(xù)染色的干擾.

由于不同的染色劑對(duì)染色體的著色效果有所差異，所以在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，教師應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料的特點(diǎn)，選擇最適合的染色劑（如醋酸洋紅或龍膽紫）.同時(shí)，通過(guò)合理控制染色時(shí)間、溫度和濃度等條件，以確保染色體著色均勻、清晰，便于觀察.其中，顯微鏡作為觀察細(xì)胞有絲分裂的關(guān)鍵工具，其調(diào)試與維護(hù)至關(guān)重要.因此，在實(shí)驗(yàn)前，教師應(yīng)確保顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)、載物臺(tái)、調(diào)節(jié)裝置等處于良好狀態(tài)，并提前調(diào)試好顯微鏡的放大倍數(shù)、光圈大小等參數(shù)，這樣才能夠在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中快速準(zhǔn)確地找到并觀察細(xì)胞有絲分裂的各個(gè)階段.在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，教師應(yīng)通過(guò)課堂講解、視頻演示、預(yù)習(xí)報(bào)告等方式，幫助學(xué)生理解細(xì)胞有絲分裂的過(guò)程、原理及實(shí)驗(yàn)步驟，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣和好奇心，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)^[3].

3 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與指導(dǎo)的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與指導(dǎo)的優(yōu)化是確保學(xué)生充分準(zhǔn)備、高效參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并深入理解實(shí)驗(yàn)原理與目的的關(guān)鍵環(huán)節(jié).

3.1 預(yù)習(xí)過(guò)程指導(dǎo)和反饋

教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考，提出疑問(wèn)，并通過(guò)課堂討論、在線答疑等方式及時(shí)解答學(xué)生的疑惑.同時(shí)，教師可以設(shè)置預(yù)習(xí)問(wèn)題或任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考實(shí)驗(yàn)原理、步驟及可能遇到的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和問(wèn)題解決能力.此外，教師還可以通過(guò)預(yù)習(xí)報(bào)告的形式，檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，并給予針對(duì)性的反饋和指導(dǎo)，確保每位學(xué)生都能充分準(zhǔn)備，積極參與實(shí)驗(yàn)^[4].

3.2 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方面，教師應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和安全性.在實(shí)驗(yàn)開始前，教師應(yīng)詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)步驟、操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)，并示范關(guān)鍵操作.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師應(yīng)巡回指導(dǎo)，及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤操作，解答學(xué)生的疑問(wèn)，確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行.同時(shí)，教師還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的生物學(xué)原理.

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師應(yīng)組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)、回顧實(shí)驗(yàn)過(guò)程、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、討論實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題與不足.此外，教師還可以鼓勵(lì)學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告或進(jìn)行口頭匯報(bào)，以鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力和綜合素質(zhì).

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式創(chuàng)新

4.1 翻轉(zhuǎn)課堂

在“觀察細(xì)胞有絲分裂”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師會(huì)事先錄制一段詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、顯微鏡使用技巧、細(xì)胞分裂過(guò)程以及實(shí)驗(yàn)材料選擇與處理方法的視頻，并配以生動(dòng)的動(dòng)畫或圖片，幫助學(xué)生構(gòu)建實(shí)驗(yàn)前的理論基礎(chǔ).學(xué)生在家觀看這些教學(xué)材料，可以根據(jù)自己的節(jié)奏進(jìn)行學(xué)習(xí)，遇到難以理解的部分可以反復(fù)觀看或標(biāo)記出來(lái)，以便在課堂上與教師或同學(xué)交流.課堂上，教師不再重復(fù)講解實(shí)驗(yàn)原理，而是直接引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié).學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師在旁觀察指導(dǎo)，及時(shí)糾正操作中的錯(cuò)誤，并鼓勵(lì)學(xué)生之間互相協(xié)作，共同解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題.此外，教師還可以設(shè)置一些與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的討論題或思考題，如“細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中染色體的行為變化”“影響細(xì)胞分裂速度的因素有哪些”等，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作的同時(shí)進(jìn)行深度思考，促進(jìn)知識(shí)的內(nèi)化和應(yīng)用.

4.2 小組合作

在“觀察細(xì)胞有絲分裂”的實(shí)驗(yàn)中，教師會(huì)根據(jù)學(xué)生的能力和興趣進(jìn)行合理分組，每組分配一套實(shí)驗(yàn)器材和材料.實(shí)驗(yàn)前，教師會(huì)簡(jiǎn)要介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮筒襟E，但具體的實(shí)驗(yàn)操作則交由小組內(nèi)部討論和分工完成.小組成員需要共同討論如何選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料、如何正確操作顯微鏡、如何準(zhǔn)確記錄觀察結(jié)果等關(guān)鍵問(wèn)題.這種自主探索和討論的過(guò)程，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深他們對(duì)細(xì)胞有絲分裂過(guò)程的理解.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，小組成員之間可以相互幫助，共同解決實(shí)驗(yàn)中遇到的難題.比如，當(dāng)某個(gè)學(xué)生無(wú)法清晰觀察到細(xì)胞分裂的某個(gè)階段時(shí)，其他成員可以分享自己的觀察技巧或調(diào)整顯微鏡的方法，從而確保每個(gè)小組成員都能獲得成功的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn).此外，小組合作還鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行結(jié)果分享和討論，通過(guò)對(duì)比不同小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果，學(xué)生可以進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源，學(xué)會(huì)如何分析和評(píng)估實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性.

4.3 情境模擬

情境模擬通過(guò)構(gòu)建或再現(xiàn)細(xì)胞分裂的微觀世界，讓學(xué)生仿佛置身于細(xì)胞內(nèi)部，親歷細(xì)胞有絲分裂的每一個(gè)關(guān)鍵步驟，從而加深對(duì)這一復(fù)雜生命過(guò)程的理解. 在具體實(shí)施時(shí)，教師可以利用先進(jìn)的多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)（ＶＲ）設(shè)備，創(chuàng)建一個(gè)高度仿真的細(xì)胞分裂環(huán)境. 在這個(gè)虛擬情境中，學(xué)生可以“縮小”自己，進(jìn)入到一個(gè)正在經(jīng)歷有絲分裂的細(xì)胞中. 他們可以看到染色體如何復(fù)制、排列在赤道板上，通過(guò)紡錘絲分離并移向細(xì)胞兩極，以及細(xì)胞如何最終分裂成兩個(gè)完全相同的子細(xì)胞. 通過(guò)調(diào)整視角和放大倍數(shù)，學(xué)生可以仔細(xì)觀察每一個(gè)細(xì)節(jié)，甚至可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行“操作”，如模擬紡錘絲的形成與斷裂，感受染色體分離的動(dòng)態(tài)過(guò)程.5 注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)

在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，綜合評(píng)價(jià)不僅是衡量學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能掌握程度的標(biāo)尺，也是教師教學(xué)質(zhì)量與成效的直接體現(xiàn).因此，構(gòu)建一個(gè)多元化、公正且全面的評(píng)價(jià)體系，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成功至關(guān)重要.此體系需廣泛覆蓋實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，包括但不限于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備、操作過(guò)程的規(guī)范性、數(shù)據(jù)記錄與分析的精準(zhǔn)度、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋與理解能力，以及他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中展現(xiàn)的創(chuàng)新思維與團(tuán)隊(duì)合作能力.

以“觀察細(xì)胞有絲分裂”這一經(jīng)典實(shí)驗(yàn)為例，教師在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中需細(xì)致觀察學(xué)生的操作細(xì)節(jié)，確認(rèn)其是否嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)指南，是否具備獨(dú)立思考與解決突發(fā)問(wèn)題的能力.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師還需深入評(píng)估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比如他們觀察到的細(xì)胞分裂階段的準(zhǔn)確性、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄的完整性與準(zhǔn)確性等，這些都是評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾罁?jù).為了實(shí)現(xiàn)更加全面且深入的評(píng)價(jià)，教師應(yīng)積極引入學(xué)生自我評(píng)價(jià)與同伴評(píng)價(jià)機(jī)制.通過(guò)自我反思，學(xué)生可以更加清晰地認(rèn)識(shí)到自己在實(shí)驗(yàn)中的優(yōu)點(diǎn)與不足，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作提供改進(jìn)方向.而同伴評(píng)價(jià)則能促進(jìn)學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)與支持，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，同時(shí)也有助于形成積極向上的學(xué)習(xí)氛圍.

評(píng)價(jià)結(jié)果的及時(shí)反饋同樣關(guān)鍵.教師應(yīng)及時(shí)向?qū)W生傳達(dá)他們的表現(xiàn)亮點(diǎn)與待提升之處，對(duì)表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生給予正面激勵(lì)，以激發(fā)其持續(xù)進(jìn)步的動(dòng)力；而對(duì)于遇到挑戰(zhàn)的學(xué)生，則應(yīng)提供個(gè)性化的指導(dǎo)與支持，助力他們攻克難關(guān)，提升實(shí)驗(yàn)技能.

6 結(jié)束語(yǔ)

總之，“觀察細(xì)胞有絲分裂”實(shí)驗(yàn)在高中生物教學(xué)中占據(jù)核心地位，教師在傳授這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，不僅要確保學(xué)生掌握規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作流程和技術(shù)要點(diǎn)，還需高度關(guān)注實(shí)驗(yàn)操作的便捷性與實(shí)際可行性.為此，教師應(yīng)精心策劃每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)步驟，通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，使之更加貼近學(xué)生的操作能力和實(shí)際需求.在必要時(shí)，教師應(yīng)勇于對(duì)教材上的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行合理化改進(jìn)，旨在提升實(shí)驗(yàn)的易操作性和成功率，從而更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)與探索需求，確保每位學(xué)生都能從實(shí)驗(yàn)中獲得深刻的體驗(yàn)和有效的學(xué)習(xí)成果.

參考文獻(xiàn)：

[1] 石進(jìn)德，謝雪錦.基于設(shè)計(jì)思維的高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與研究[J].中學(xué)生物教學(xué)，2023（17）：69-72.

[2] 郝琦蕾，袁秋麗，蘇華玲.生態(tài)文明教育融入高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索[J].中小學(xué)教學(xué)研究，2023，24（1）：75-78.

[3] 祁懷春.淺談高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的問(wèn)題及改進(jìn)策略[J].成才，2024（6）：87-88.

[4] 嚴(yán)陽(yáng)，胡雨澤，肖荷翠，等.PBL聯(lián)合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法在高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)生物教學(xué)，2023（32）：65-67.

[責(zé)任編輯：季春陽(yáng)]