劉光堯 王慧

摘要 以“制作觀察植物細(xì)胞臨時(shí)裝片”實(shí)驗(yàn)為例，通過精化實(shí)驗(yàn)材料、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)備、改進(jìn)清洗方法、拓展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用創(chuàng)設(shè)任務(wù)驅(qū)動(dòng)，明確操作要領(lǐng)，強(qiáng)化變式訓(xùn)練，關(guān)注實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)等手段，幫助學(xué)生思維進(jìn)階，促進(jìn)對(duì)概念的深度理解，有助于學(xué)科素養(yǎng)提升。

關(guān)鍵詞 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 思維發(fā)展 學(xué)科素養(yǎng)

中圖分類號(hào) Q-331

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

1研究背景

“制作觀察植物細(xì)胞臨時(shí)裝片”是人教版七年級(jí)上冊(cè)生物學(xué)第二單元第一章第二節(jié)的一個(gè)驗(yàn)證性的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。根據(jù)教材提供的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行教學(xué)，筆者發(fā)現(xiàn)存在以下幾個(gè)不足：1由于班額較大（一般45人），教師不能有效指導(dǎo)和幫助每個(gè)學(xué)生科學(xué)規(guī)范進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生之間也不便于成果共享。若能在實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備上進(jìn)行優(yōu)化，可大大提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。2學(xué)生第一次用生物材料制作微觀世界并觀察，課程標(biāo)準(zhǔn)的活動(dòng)欄目建議應(yīng)提供多種植物材料。為此本實(shí)驗(yàn)需用到大量載玻片和蓋玻片，若不及時(shí)回收利用無疑造成巨大浪費(fèi)，而清洗不到位，又會(huì)使實(shí)驗(yàn)效果大打折扣。3按照教材中的實(shí)驗(yàn)步驟操作，學(xué)生只能觀察到細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)，難免會(huì)形成植物細(xì)胞只有這些結(jié)構(gòu)的錯(cuò)誤概念。4作為生物體結(jié)構(gòu)層次中的重要概念——細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生僅靠繪制植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡圖來建構(gòu)概念是不夠的，教師應(yīng)增加思維變式訓(xùn)練的途徑。

2優(yōu)化措施

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為生物學(xué)教學(xué)的重要組成部分，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力至關(guān)重要。因此，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的有效性、科學(xué)性、趣味性，是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心所在。為了讓學(xué)生更好體驗(yàn)科學(xué)探究過程，在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行如下優(yōu)化。

2.1精細(xì)洋蔥鱗片葉大小

觀察材料“薄而透明”是顯微鏡看清物像的前提。如果撕取洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮大小控制不好，就容易在水滴中出現(xiàn)鱗片葉卷曲細(xì)胞重疊現(xiàn)象。建議將洋蔥表皮鱗片葉切成約0.5cm×0.5cm的小方塊，既便于學(xué)生撕取，又可以防止細(xì)胞重疊。

2.2配制健那綠染液，觀察線粒體

限于課程標(biāo)準(zhǔn)的要求和學(xué)生的認(rèn)知水平，教材只要求用碘液染色，致使學(xué)生根本看不到細(xì)胞質(zhì)中的其他細(xì)胞器如線粒體，會(huì)形成錯(cuò)誤的認(rèn)知，不利于概念完整建構(gòu)。健那綠染液是專一性染線粒體的活細(xì)胞染料。建議將0.5g健那綠溶解于50mL生理鹽水中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的健那綠染液，并對(duì)黃瓜表層果肉細(xì)胞進(jìn)行染色。高倍鏡下可觀察到染成藍(lán)綠色的線粒體。

2.3利用質(zhì)壁分離原理，觀察細(xì)胞膜

細(xì)胞膜能控制物質(zhì)的進(jìn)出，使細(xì)胞擁有一個(gè)比較穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境。但學(xué)生按教材的實(shí)驗(yàn)操作步驟，無法看到細(xì)胞膜。建議用蔗糖和蒸餾水配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的蔗糖溶液浸潤紫洋蔥外表皮細(xì)胞。該細(xì)胞可發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，顯微鏡下能清晰看到細(xì)胞膜。另外，由于紫洋蔥外表皮細(xì)胞的液泡中含有紫色色素，用顯微鏡就可看到液泡。同理，還可看到黃瓜表層細(xì)胞的葉綠體。這樣能有效幫助學(xué)生構(gòu)建完整的細(xì)胞概念。

2.4改進(jìn)玻片清洗的方法

由于觀察材料的種類較多，如何實(shí)現(xiàn)玻片的循環(huán)利用就成了教師關(guān)注的問題。建議將回收的載玻片和蓋玻片清洗后，放于體積分?jǐn)?shù)為3%的鹽酸溶液中過夜，經(jīng)清水漂洗后，再放于體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精中保存，用前取出紗布擦干即可。該方法可有效去除玻片上的殘余物和水漬等，使視野背景更加干凈，觀察效果更佳。

2.5采用顯微數(shù)碼技術(shù)

因班額較大，如何及時(shí)糾正學(xué)生錯(cuò)誤操作和問題就成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)。建議使用手機(jī)錄屏投影技術(shù)或數(shù)碼顯微鏡，對(duì)“怎樣正確蓋蓋玻片”“如何染色”等問題，用手機(jī)采集學(xué)生錯(cuò)誤操作的圖片或視頻直接呈現(xiàn)在電腦屏幕上，便于師生、生生之間進(jìn)行同步反饋交流。在數(shù)碼顯微鏡尚未普及的學(xué)校，可用簡易的顯微攝像手機(jī)支架安裝于目鏡之上，對(duì)物像進(jìn)行拍照，通過手機(jī)軟件上傳共享，同樣可實(shí)現(xiàn)互動(dòng)交流。

3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物學(xué)教學(xué)的重要組成部分，也是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的重要途徑，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的成功與否直接決定著實(shí)驗(yàn)的效果。因此，教師應(yīng)基于學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)展，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

3.1創(chuàng)設(shè)任務(wù)驅(qū)動(dòng)

好的問題情境可以充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，成為思維發(fā)展的依托。實(shí)驗(yàn)教學(xué)同樣要關(guān)注情境導(dǎo)入。開課伊始，教師讓學(xué)生直接用顯微鏡觀察樹葉、菜葉、紙幣等，促使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突：為什么看不見呢？學(xué)生打開自我系統(tǒng)和元認(rèn)知系統(tǒng)，喚起探究欲望，快速進(jìn)入課堂。

3.2明確操作要領(lǐng)

可視化是思維過程和思維結(jié)果的顯性載體，在記憶容量有限的情況下加大信息的處理量，可降低大腦的認(rèn)知負(fù)荷，提高學(xué)習(xí)效率。熟練掌握操作要領(lǐng)是學(xué)生確保實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。學(xué)生閱讀教材文本，概括總結(jié)出“擦、滴、撕、展、蓋、染、吸”操作步驟，就成了教師必備的教學(xué)環(huán)節(jié)。這樣可引領(lǐng)學(xué)生走向深度學(xué)習(xí)。

3.3強(qiáng)化變式訓(xùn)練

如果學(xué)習(xí)的知識(shí)不能遷移，那么學(xué)習(xí)就失去了價(jià)值，變式訓(xùn)練可實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的多角度理解和應(yīng)用遷移。僅靠實(shí)驗(yàn)課有限時(shí)間的植物細(xì)胞臨時(shí)裝片觀察和繪制植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡圖，學(xué)生基本上不能形成細(xì)胞真正的立體結(jié)構(gòu)感知。教師組織學(xué)生課后用硬紙板、橡皮泥、果實(shí)、種子等生活材料制作細(xì)胞立體結(jié)構(gòu)模型，通過“植物細(xì)胞平面粘貼圖——植物細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)圖——植物細(xì)胞立體結(jié)構(gòu)圖”的一一類比，幫助學(xué)生進(jìn)行模型構(gòu)建，促進(jìn)概念深度理解（圖1）。實(shí)踐證明，將“課內(nèi)探究”與“課外拓展”有機(jī)結(jié)合，是促進(jìn)學(xué)生深度體驗(yàn)的有效方法，對(duì)提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要的作用。

3.4關(guān)注實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)的紙筆測(cè)試窄化和異化了科學(xué)探究，需要一個(gè)關(guān)注實(shí)驗(yàn)過程表現(xiàn)的評(píng)價(jià)工具。量規(guī)是一種可測(cè)量、可評(píng)估自身行為的評(píng)價(jià)工具，集“教、學(xué)、評(píng)”三位一體，既是一個(gè)面向?qū)W習(xí)過程的形成性評(píng)價(jià)工具，又是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的“腳手架”。本實(shí)驗(yàn)臨時(shí)裝片制作技能評(píng)價(jià)表可設(shè)計(jì)成表1。與傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)相比，量規(guī)評(píng)價(jià)更加注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)的真實(shí)體驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)在真實(shí)任務(wù)情境中對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過自評(píng)、互評(píng)和師評(píng)，不僅能發(fā)揮學(xué)生的主體地位，還可以幫助學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)自身存在的問題，進(jìn)行思維糾錯(cuò)，不斷完善自己。

4教學(xué)反思

實(shí)踐證明，“制作觀察植物細(xì)胞瓶時(shí)裝片”實(shí)驗(yàn)最多選擇觀察3種植物材料為宜，否則實(shí)驗(yàn)時(shí)間倉促，效果不理想。另外，在有限的實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生很難建構(gòu)細(xì)胞立體結(jié)構(gòu)模型，這需要將“課內(nèi)探究”與“課外拓展”有機(jī)結(jié)合起來，通過利用生活化材料制作細(xì)胞立體模型，幫助學(xué)生深度思維和對(duì)概念深度理解，有助于提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，真正體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值。此外，實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的有效性還需要在今后的實(shí)踐中亟待進(jìn)一步研究。