“制作并觀察植物細胞有絲分裂臨時裝片”拓展課的教學案例

陳敏

1 教學指導思想

新課程標準指出，高中生物教學應著重于過程與方法的教學，通過自主、合作、探究，主動建構(gòu)知識、發(fā)展能力、形成正確的情感、態(tài)度與價值觀。因此，在開展生物學實驗教學時，教師要尊重學生的學習經(jīng)歷和體驗，堅持注重過程與方法的整體性教學。

“觀察并制作植物細胞有絲分裂臨時裝片”實驗成功率較低。學生通常是照實驗手冊按部就班地完成實驗內(nèi)容，沒有深入思考：實驗為什么要這樣做？為什么可以這樣做？操作完成后，不管有無觀察到實驗現(xiàn)象，多數(shù)學生在實驗報告中繪制的簡圖時，照搬教科書中的模式圖，不能真正做到“求真、求實”。為此，筆者開設了“觀察并制作植物細胞有絲分裂臨時裝片”實驗拓展課，通過學生自主、合作、探究，獲得解決實驗困難的思路和方法，提高學生理性思維與論證科學探究與合作的生物科學素養(yǎng)。

1.1 真問題

以學生分組實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題（如細胞重疊、染色深、分裂相不全等）為拓展課的切入點，引導學生深入研究，激發(fā)學生的探究熱情。

1.2 真過程

（1） 學生自主選擇、處理實驗材料

學生選擇了洋蔥、大蒜、風信子、水仙花等做為實驗材料。在培養(yǎng)過程中，發(fā)現(xiàn)將洋蔥最外層鱗片葉和底部老化的莖去除，較容易生根；水仙花放在黑暗處，較容易生根。采用整個大蒜和單瓣大蒜進行對照培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)整個大蒜培養(yǎng)效果較好。

（2） 改進實驗，解決細胞重疊、染色深等問題。

用濃度為0.01 g/mL龍膽紫溶液染色1 min，較難控制。通過中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)查閱20余篇文獻資料得知，染色后滴加質(zhì)量分數(shù)為20%的醋酸溶液，可使細胞膨脹，材質(zhì)變硬，便于壓片，并加強龍膽紫染料對細胞核的染色體著色。采用降低龍膽紫濃度，延長染色時間的方法，染色后滴加質(zhì)量分數(shù)為20%的醋酸溶液，增強了可操作性，觀察到了理想的分裂期圖像。

（3） 主動進行問題探究，解決染色時龍膽紫溶液變綠的問題。

教師引導學生提出假設：龍膽紫溶液變成綠色體積分數(shù)為15%的HCl溶液、質(zhì)量分數(shù)為20%的醋酸溶液有關(guān)。

設計實驗：A組：1滴龍膽紫溶液+1滴體積分數(shù)為15%的HCl溶液；B組：1滴龍膽紫溶液+1滴質(zhì)量分數(shù)為20%的醋酸溶液。

實驗結(jié)果：A組變成綠色，B組不變色。

實驗結(jié)論：龍膽紫溶液變成綠色是由體只分數(shù)為15%的HCl溶液引起的。

（4） 借用教師的手機，采用顯微攝影獲取分裂期圖像。

鑒于學校實驗室只有1981年、1991年購置的顯微鏡，一些老款顯微鏡不能連接電腦展示實驗結(jié)果的現(xiàn)狀，借用教師手機進行顯微攝影，解決農(nóng)村學校無數(shù)碼設備給顯微識圖帶來的困難。

1.3 真評價

教師對學生實驗操作技能、探究能力及實驗結(jié)果進行多方位、多元化評價。如大多數(shù)學生繪制的圖是模式圖時，教師應及時給予評價，引導學生在記錄實驗結(jié)果時要追求真實，領(lǐng)悟科學探究過程是求真、求是的過程。

2 實驗教學分析

2.1 教材分析

本拓展課是浙科版高中生物《必修1·分子與細胞》第四章實驗“制作并觀察植物細胞有絲分裂臨時裝片”的拓展延伸。教材實驗集裝片制作、細胞染色、顯微觀察等多種操作技能提升為一體，是必修1模塊中的核心實驗。學生在分組實驗過程中暴露出了實驗操作不規(guī)范、實驗現(xiàn)象不理想等問題。可供學生再探究再切入點較多，如實驗材料的選擇與培養(yǎng)、染色試劑濃度與染色時間的相關(guān)性、顯微結(jié)果捕獲等。因此，開展本實驗的拓展課。

2.2 學情分析

從知識起點分析，學生已經(jīng)能識別有絲分裂各時期的模式圖圖像，但還沒有真正清楚模式圖和顯微鏡下看到的真實圖像之間的區(qū)別和聯(lián)系，也未能真正理解“觀察到的圖像是靜態(tài)的，但有絲分裂是動態(tài)的過程”這一重要知識。

從學生的能力起點分析，學生已能熟練使用互聯(lián)網(wǎng)獲取知識信息，且掌握了溶液配制的方法。且學生已按教材實驗流程，開展過具體實驗，已初步掌握臨時裝片、解離、染色技術(shù)等技術(shù)，為實驗拓展課的開設奠定了一定的基礎。

2.3 教學重難點

教學重點：針對探究的問題，設計出合理的實驗方案；嘗試識圖和繪圖，總結(jié)、歸納各時期細胞分裂圖的異同。

每個學生使用顯微鏡的熟練程度不同，或?qū)毎薪z分裂的過程了解不充分，即使當分裂相細胞在顯微鏡觀察視野中出現(xiàn)，也可能認不出來。因此借用教師手機拍照，通過顯微攝影的方法解決學生的觀察辨認的問題。

教學難點：針對探究的問題，設計出合理的實驗方案。

對已觀察到的實驗現(xiàn)象想進一步探究的學生自發(fā)自主組建預實驗小組。學生通過查閱文獻資料，針對細胞重疊、染色深的問題，制定實驗方案，進行預實驗。課堂活動時，預實驗小組成員分配到各個學習小組，帶領(lǐng)小組成員選擇探究主題，設計實驗方案。

3 教學目標

3.1 知識目標

（1） 通過識圖和繪圖，能總結(jié)、歸納各時期細胞分裂圖的異同。

（2） 通過實驗觀察，能概述細胞有絲分裂過程的各個時期。

3.2 能力目標

（1） 通過多種媒體搜集有絲分裂的相關(guān)信息，學會鑒別、選擇、運用和分享信息。

（2） 通過查閱相關(guān)文獻資料以及預實驗，能提出值得探究的科學問題。

（3） 能針對探究的問題，依據(jù)實驗原理，設計出合理的實驗方案。

（4） 學會臨時裝片、解離、染色、制片等技術(shù)。

3.3 情感、態(tài)度與價值觀目標

（1） 實驗過程中，能與同學合作，并如實繪制細胞有絲分裂圖像。

（2） 能認真負責，善始善終地完成實驗過程，感受通過探究實驗帶來的樂趣。

（3） 通過實驗探究過程，能感悟科學本質(zhì)上是一種解決問題的活動。

4 教學準備

4.1 學生方面

學生課前自主選擇實驗材料并進行培養(yǎng)，結(jié)合所學知識配制龍膽紫溶液；根據(jù)文獻資料，確定研究方向，設計可行的實驗方案，并進行預實驗。

4.2 教師方面

在實驗之前，準備好相關(guān)的實驗用具，指導學生明確實驗設計的基本要求。教師自己要先做大量的預實驗，如不同的實驗材料對有絲分裂效果的影響，不同解離時間對有絲分裂效果的影響等。這樣才能對課堂上的意外情況進行有效的掌控，才能更好地引導學生實驗，并正確評價學生實驗的優(yōu)劣。

4.3 器材方面

準備與實驗有關(guān)的材料器具：學生自主培養(yǎng)的實驗材料、體積分數(shù)為15%的HCl溶液、質(zhì)量分數(shù)為0.01g/mL的龍膽紫溶液、質(zhì)量分數(shù)為20%的醋酸溶液、蒸餾水、顯微鏡、載玻片、蓋玻片等。

5 教學過程

5.1 課堂活動

第一環(huán)節(jié)：分享成果，激發(fā)興趣。

5.1.1 分享預實驗過程

（1） 查閱文獻，確定研究方向。

（2） 設計并實施預實驗方案。

5.1.2 分享預實驗結(jié)果

通過整理歸納，認為龍膽紫溶液的濃度為0.0075 g/mL，延長染色時間，染色后滴加質(zhì)量分數(shù)為20%的醋酸溶液效果較佳。

第二環(huán)節(jié)：主動參與，設計實驗。

全班學生分為6個實驗大組，預實驗成員分配到各大組，帶領(lǐng)小組成員自主設計實驗方案。

第三環(huán)節(jié)：動手操作，勇于創(chuàng)新。

這一環(huán)節(jié)中，放手讓學生進行實驗，教師進行巡回指導，引導學生思考，實施實驗，鼓勵學生概括交流，并讓學生大膽創(chuàng)新。當學生操作不規(guī)范或有困難時，教師要注意指導。這次實驗中，大部分學生都能觀察到分裂期的細胞圖像，體驗到了成功的喜悅！與此同時，在實驗過程中學生能自主地進行問題探究：如染色時龍膽紫溶液為什么變成綠色呢？……

第四環(huán)節(jié)：成果交流，建構(gòu)概念。

小組成員上臺進行成果交流、識圖。每組交流部分實驗結(jié)果如下：

A組實驗結(jié)果如圖1A，著色淺，延長染色時間為3～4 min；實驗結(jié)果如圖1B。

學生通過實驗觀察到的有絲分裂某一時刻不同時期的圖像，以此演繹和推理的到有絲分裂的動態(tài)過程。教師引導學生獲取細胞數(shù)目增加、染色體行為變化等生物學事實，用以建構(gòu)分裂期和分裂間期等概念，進而使學生形成細胞周期這一核心概念。

5.2 課后延伸

根據(jù)課堂生成的問題，教師鼓勵學生課后進一步探究，并讓學生嘗試書寫一個完整的實驗報告。首先學生進行互評，在此基礎上，教師進行總結(jié)性評價，如大多數(shù)學生繪制的分裂期圖像是模型圖，指出并引導學生在記錄實驗結(jié)果時要客觀真實，要領(lǐng)悟科學探究是求真、求是的過程。

6 案例反思

6.1 拓展教學實現(xiàn)了真正的學習

本案例嘗試將分組實驗中暴露出的問題設計成拓展性的學習任務。學習的起點來自學生實踐；學習的過程主要由學生自己掌控；通過相互學習、相互評價，學生認知結(jié)構(gòu)得到完善。這樣的拓展課實現(xiàn)了變被動學習為主動學習，做到讓學生真正參與學習。

6.2 教師的作用在于讓學生成為學習的主人

一節(jié)成功的實驗課，是學生心智的升華，也是教師智慧的結(jié)晶。教師首先要善于發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)教學過程中的生成性問題，巧妙地將這些問題轉(zhuǎn)換成教學素材；要精于引領(lǐng)，引導學生思考、探究，點撥學生思考的方向，指引迷津；三要敢于放手，放手才能喚醒學生的主體意識，才能使學生實現(xiàn)真正的自主學習。