數碼顯微互動系統在中學生物實驗中的應用

楊菲菲

【內容摘要】本文以數碼顯微互動教學系統作為研究對象，探究數碼顯微系統在中學生物教學實踐中的具體應用過程。致力于解決當前高中生物實驗過程中師生互動障礙的問題，改善實驗效率低下的現狀，在提高實驗成功體驗中促進學生態度與能力的相應變化。

【關鍵詞】數碼顯微互動系統 中學生物實驗 教學研究

前言

生物教學中開展學生實驗活動，通過教師的引導，旨在教會學生客觀地觀察和描述生物現象，設計可行的實驗方案，學會解釋實驗現象等，提升科學探究的能力。數碼顯微互動教學系統與飛速發展的信息技術相結合，形成了互動式形態教學網絡教室，在生物實驗教學中能夠起到巨大的促進作用。自數碼顯微互動實驗室在我校建成以來，對我校生物實驗的深入開展起到了很大的推動作用，本文就人教版新課標高中教科書《必修一：分子與細胞》中的“植物細胞的吸水和失水”實驗教學案例進行相關討論。

一、以往實驗開展時遇到的問題

“植物細胞的吸水和失水”實驗，以洋蔥鱗片葉紫色外表皮作材料，質量濃度為0.3g/mL的無色蔗糖溶液與清水作試劑，先后完成正常狀態、質壁分離及其復原的操作與觀察。要完成好該實驗存在以下這幾個問題：

1.實驗涉及動態的過程，教師對學生每一步的指導具有一定難度。本實驗在清晰觀察到洋蔥表皮細胞正常狀態后，再依次將溶液環境替換為蔗糖溶液和清水，觀察細胞的質壁分離和質壁分離復原現象。實驗是在上一個現象的完成的基礎上才能進行下一步的操作。課堂上學生們都是新手，難免出錯，在親歷實驗過程時，中間某一步失敗，接著下面的實驗就無法完成操作。對造成實驗失誤操作的原因教師無法實時監控，也不能及時給予指導和分析。

2.實驗結果多樣化呈現，課堂上學生的問題層出不窮。受季節不同，購買洋蔥批次不同，學生選取的材料部位不同等原因影響，每個同學的結果都可能會有很大的差異。假如學生做出的結果與教師開始呈現的實驗現象不一致，其內心就會存在疑問。對于一些特殊的實驗現象，更是課堂的重要生成資源，值得師生進行共同討論。在傳統顯微設備下，由于教師和學生不能同時觀察到物像，因此只能通過教師的語言表達能力和學生的理解能力相配合，很多時候教師指東，學生看西，無法將遭遇的具體情況和問題解釋清楚。

3.課堂效率不高，秩序存在一定的混亂性。傳統生物實驗室里，教師在整個課堂上要充當多面手，既要解釋學生臨場出現的諸多問題，找出失誤原因，同時還要指導部分學生具體的操作，往往顧此失彼，課堂的效率很難得到保證。

4.學生對實驗課的結果評價不高。由于實驗儀器有限，實驗通常分小組進行。操作上的問題耽誤時間，就會出現下列諸多情況：有的同學沒有能夠充分操作，有的同學因為某些原因最終不能完成實驗，有的對要觀察的現象沒有明確的認識，有的因為導致失敗的原因得不到解決而沮喪。相當部分學生感覺做實驗只是走個“形式”。

二、數碼顯微互動實驗系統解決的問題

1.針對實驗的動態特征，預設成功案例作為參考。數碼顯微鏡具有顯微攝像功能，把觀察到的顯微效果保存下來，形成圖文文件，教師先展示課前制作的作品，一步步預設好目標，引導學生最大可能的成功完成實驗。

2.降低操作難度，促進合作學習。數碼顯微鏡將鏡頭下的圖像通過配備的顯示屏預覽，增加了觀察的清晰度，降低了學生對顯微鏡的調試難度。通過顯示屏實現了多人同時觀察，每個同學都能夠清晰的看到物像，進行分析討論。改變了以往小組內“一個人操作，一群人無事可做”的狀況。討論也可以由教師發起，跨組進行，最大程度的實現了合作學習。

3.方便實時監控，充分利用課堂生成資源。數碼顯微互動實驗系統實現了學生顯微鏡與教師電腦主機的連接，非常方便的實現了師生間的互動，教師在實驗過程中可以實時監控多個學生的實驗過程，對于優秀的學生作品可以展現給全班同學共享，發現問題也能夠給學生及時指導，防止錯誤操作對實驗結果的影響，對于失敗的實驗，可以給學生充分的解釋。

4.實驗結果的可儲存性極大提高了學生做實驗的興趣。數碼顯微鏡能捕捉豐富多彩的靜態圖像與動態視頻，將其保存在儲存卡上，學生需要的話，可以帶走自己的實驗成果，極大提高了學生積極完成實驗的興趣。

三、數碼顯微互動實驗系統在教學中的創新

數碼顯微互動實驗系統提高了課堂效率，課堂上用了25min就完成了實驗過程，為教師安排拓展性實驗爭取了時間。完成課內實驗后，教師還鼓勵學生利用相同的實驗原理，根據自己的興趣自行設計完成一些課外實驗。

課堂的再探究不僅可以加深學生對植物細胞吸水和失水知識的理解，而且還使學生掌握探究實驗的思想及一般流程，啟迪了學生思維的同時提高了學生的觀察、比較、分析和綜合判斷能力，而且豐富了教學內容，培養了學生的科學探究態度，讓學生在新情境中分析和解釋實驗現象，為課后深入討論相關問題提供了鮮活的材料。

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（作者單位：江蘇省泰州中學）