提高生物校本教研有效性的探索

王海芳

[摘? ?要]以數碼顯微鏡實驗室的教學系統顯微數碼互動系統作為研究對象，探索該系統在實驗教學中的應用策略，并基于該系統構建相應的驗證性實驗教學模式和探究性實驗教學模式，以提高生物校本教研的有效性。

[關鍵詞]顯微數碼互動系統 ; 校本教研;有效性;生物實驗教學

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）11-0087-02

高中生物教材中有16個實驗，其中有9個實驗要使用顯微鏡。以往的光學顯微鏡教學，存在很大的弊端，如：課堂上教師不能觀察到每個學生的實驗現象和結果，只能對少數學生進行指導;每位學生只能看到自己或同桌等少數人的物像，也只能進行小范圍的交流。近年來，越來越多的學校配備了數碼顯微鏡，使得實驗觀察更方便、更清晰。通過顯微數碼互動系統，教師可對全體學生的實驗現象和結果進行監控和指導。當然，基于顯微數碼互動系統，師生還可共享某位學生觀察到的物像，加強課堂互動和總結。

在2018年5月以“實驗教學”為主題的衢州市高中生物優質課評比中，雖有5名選手應用數碼顯微鏡進行教學，但是對于數碼顯微鏡的使用卻相當低效。有的教師僅僅將數碼顯微鏡作為直觀的觀察工具，對顯微數碼互動系統沒有絲毫應用;有的教師將學生實驗中所拍照片進行了分享，體現了一定的互動性，但對顯微數碼互動系統的定量分析功能并沒有深挖;等等。

如何發揮數碼顯微鏡這樣的先進教育裝備在實驗教學中的作用，更好地為教育教學服務成了此次優質課評比之后我們生物教研組的關注焦點。經過多次教研活動，我們嘗試以顯微數碼互動系統作為研究對象，探索該系統在實驗教學中的應用策略，并基于該系統構建相應的驗證性實驗教學模式和探究性實驗教學模式。此次研究取得了一定的成效，提高了生物校本教研的有效性，也為兄弟學校提供了一些可借鑒的經驗。

一、基于顯微數碼互動系統的生物校本研究內容

我們以高中生物課程標準要求的顯微觀察實驗“觀察多種多樣的細胞”“觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離及復原實驗”“觀察有絲分裂”等為載體，基于顯微數碼互動系統進行生物校本研究。主要內容有：（1）完成相關的實驗微課制作，形成“系列實驗微課”，以翻轉課堂的形式提高不同層次學生預習、復習的效率;（2）讓學生通過顯微數碼互動系統的“捕捉照相與錄像”功能，建立觀察文件夾（既可存檔作為過程性評價的一部分內容，也便于學生針對性鞏固）;（3）實現顯微裝片觀察照片、視頻等的共享和互動，并探索顯微數碼互動系統在實驗教學中的應用策略;（4）基于顯微數碼互動系統構建相應的驗證性實驗教學模式和探究性實驗教學模式。

二、基于顯微數碼互動系統構建驗證性實驗教學模式和探究性實驗教學模式

高中生物實驗大致可以分為驗證性實驗和探究性實驗兩類。驗證性實驗是對研究對象有一定的了解，并形成或提出了某種假說，為驗證該假說是否正確而進行的實驗。探究性實驗則是實驗人員在結果未知的前提下，通過動手操作實驗，來探索、分析得出結論，從而形成科學概念。這兩類實驗相差很大，因此教師設計實驗教學時，就需要采取不同的教學模式。相應的，顯微數碼互動系統也應該在使用的時候有不同的側重。

1.顯微數碼互動系統支持下的驗證性實驗教學模式構建

基于顯微數碼互動系統的驗證性實驗教學模式如下圖所示。

從以上的實驗教學程序來看，該教學模式的核心是實驗操作，主要目標是培養學生基于數碼顯微鏡進行實驗、觀察、交流、合作討論等的技能和科學態度等。在整個教學程序中，教師應該以指導實驗、重視示范、重視互動交流中學生主體地位的體現和重視學生實驗技能的訓練為主。

此教學模式以顯微數碼互動系統為平臺，將精心制作的、色彩搭配合理的、內容豐富的課件整合于教學中，使得課堂容量更大，涵蓋內容更廣;并且可對形象生動的教學情境、基于教學系統提供的實驗現象與結果進行實時共享。這些側重于互動交流的課堂環節，都可明顯提升實驗教學的效率。

該教學模式的優點是：①能將色彩搭配合理、內容豐富的課件整合于教學中，有利于提升學生對實驗教學內容的關注度;②在教師組織下開展互動交流，可以對知識進行多次鞏固和提升，有利于學生規范實驗操作;③在互動系統平臺的支持下，教師能及時掌控和解決學生在實驗過程中出現的問題，關注學生的過程性評價。

當然，該教學模式也存在不足：因為課件的內容是教師在課前提前準備好的，這樣的預設與實驗教學的動態生成經常存在偏差，欠缺變化和靈動。在實際教學中，教師應結合實物投影功能和基于希沃APP進行投影，讓全班學生都能清晰、真實地觀察實驗。另外，還應發揮多媒體與顯微數碼互動系統的作用，使它們能優勢互補，相得益彰。

2. 顯微數碼互動系統支持下的探究性實驗教學模式構建

顯微數碼互動系統支持下的探究性實驗教學中，學生可通過顯微數碼互動系統的PC終端查看教師發布的相關微課，并探究問題，預習、復習相關的教學內容;還可訪問互聯網，進行資料的收集。在這過程中，教師提供信息指導，主抓學生的互動交流——課堂動態生成的分析和實驗方案、實驗結果的分享，最終師生一起歸納整理形成本節課的核心概念和知識點。其教學模式如下圖所示。

從以上的教學程序來看，該教學模式的核心是實驗設計（實驗方案的設計、實驗結果的表達方式設計、實驗數據的分析設計等），并有機滲透生物學的思想方法，如假說—演繹法、模型構建法等。主要目標是培養學生提出問題、設計實驗、創新實驗的能力以及培養學生合作、探究的精神等。整個課堂教學，應強調探究問題的環節，畢竟探究是對所研究問題的學習。因此，教師的教學設計應以提升學生提出問題的能力為切入口。同時，實驗教學也應加強探究過程的學習，如實驗結果的表達方式的選擇，是選擇表格，還是選擇坐標圖？若選擇坐標圖，是選擇曲線圖還是柱形圖？等等。

高中生物探究性實驗教學，其最關鍵、最核心的思想是以問題為核心。因此，實際教學中，教師應精設問題，讓學生緊緊圍繞問題展開核心知識和核心概念的建構，充分發揮學生的主體作用。學生在解決問題的過程中，加強了探究能力——探究起始提出問題的能力，探究過程中收集資料、分析處理信息的能力，探究收尾階段表達實驗結果的能力等。但學生在探究過程中，因知識儲備、互聯網的多種潛在誘惑等因素的影響，有時容易迷失方向。因此，教師要借助顯微數碼互動系統做好監督、引導與指導。

三、研究成效與反思

上述基于顯微數碼互動系統的實驗教學模式構建研究，收到了不錯的成效。

1.應用顯微數碼互動系統，優化了教學過程，提高了教學效果

例如必修1“觀察紫色洋蔥表皮細胞的質壁分離和質壁分離復原”實驗，借助于數碼顯微鏡PC端特有的測量工具，可測出學生觀察到的顯微鏡視野中每個細胞的相對長度（C值）和原生質體的長度（Y值），計算出Y/C的比例（%）。這樣的改進，使原來的生物定性實驗變為更加科學、更好精確的定量實驗，使得實驗的探究性進一步增強，極大地提升了學生實驗設計能力和結果分析能力。

2.應用顯微數碼互動系統，有利于學生開展基于課本知識延伸與拓展的研究性學習

例如原高二宋啟軒等同學利用顯微數碼互動系統完成“探究不同濃度酸雨對禾本科幼苗尖端生長的影響”研究性學習（該研究性學習獲得省二等獎）。他們利用數碼顯微鏡觀察用不同濃度H2SO4處理過的禾本科幼苗尖生長的圖像，并進行幼苗細胞長度測量，每隔24小時定期測量一次，最后利用顯微數碼互動系統的圖表記錄功能，形成酸雨對禾本科幼苗影響的課題報告。

3.基于顯微數碼互動系統的教學模式構建研究，促進了教師的專業成長

通過深挖顯微數碼互動系統的功能，在積極開展基于顯微數碼互動系統的教學模式構建研究的過程中，我們教研組的教師獲得了專業成長。在2018年的市高中優質課評比中，“觀察紫色洋蔥表皮細胞的質壁分離及復原”實驗教學獲得市一等獎，并在后續省優質課評比中獲二等獎。共有兩位教師應邀在市教研活動中做經驗介紹或專題講座。

當然，我們的研究也還存在一些不足，如顯微數碼互動系統作為現代信息技術手段，其本身存在哪些缺陷，如何更好地發揮其優勢，如何對學生的學習做更科學的過程性評價，對此我們的研究還不夠透徹，仍需進行更為深入的研究。 今后，我們將繼續探索，同時更有效地整合多方面教學資源，使學生核心素養的培養真正落地生根。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 石雪芹，沈廣爽，王宏剛，等.顯微互動教學系統在植物學實驗教學中的應用及管理[J].實驗室教學，2011（4）：76-77.

[2]? 方淳. 利用顯微數碼互動系統進行“有絲分裂實驗”的教學組織[J].生物學通報，2013（11）：50-51.

[3]? 陳松，王林華.基于“高中顯微數碼實驗室”的探究教學實踐[J].生物學教學，2015（8）：51-52.

（責任編輯 黃春香）