搭建初中生物學實驗教學的智慧“云”課堂
——“探究酒精對水蚤心率的影響”實驗的創新實踐研究

潘黎黎

（南京市江北新區浦口外國語學校 江蘇南京 210031）

“探究酒精對水蚤心率的影響”是蘇教版初中《生物學》教材第二十六章第一節內容中的探究實驗，隸屬于課程標準中“健康地生活”一級主題。該實驗作為探究性實驗，重點在于培養學生設計實驗、實施實驗以及實驗數據的處理與分析能力。經過幾年的循環教學經驗，筆者將本實驗中遇到的難點與問題進行梳理，并在此基礎上創新性改進、設計實驗，優化課堂實驗教學手段。

1 原實驗的特點與難點

1.1 原實驗的特點

“酒精對水蚤心率的影響”探究實驗，是以節肢動物水蚤為實驗對象。該動物對酒精的刺激十分敏感，因此實驗效果較為明顯。這個實驗是通過控制與改變影響因素的強度，以及觀察實驗動物反應程度的方法，從而研究某一種因素是否會對生物有影響。學生需要掌握這種實驗方法和邏輯思維方式。

1.2 原實驗的難點

1.2.1 實驗對象

水蚤身體透明，體形微小，心臟小，游動速度快，在光學顯微鏡下不易觀察到其心臟。水蚤的心率范圍很廣，每分鐘100～350次不等，而且其心率易受到個體大小、水質和溫度等環境因素影響。學生對于水蚤心臟每分鐘跳動次數難以計數。在實際取材過程中，難以獲得體積大小及發育程度相近的水蚤。

1.2.2 實驗器材

原實驗中使用光學顯微鏡，那么每個小組只能有一人進行觀察。由于實驗對象的原因，對學生制作臨時玻片和使用顯微鏡有較高的要求。在多年、多個班級的實驗教學中統計發現，大多數學生在此環節中觀察實驗效果不理想。

1.2.3 實驗效率

每個水蚤個體僅能用于一個濃度的酒精溶液測試，必須通過多次重復實驗得到平行數據。教師通常會在課堂上收集每小組的數據，然后在Excel表格中對實驗數據進行處理，隨后生成水蚤心率受酒精濃度影響的變化圖表。這樣耗時長，課堂時間非常緊張。

1.2.4 實驗評價方式

學生設計實驗的思路準確嗎？學生開展實驗的步驟規范嗎？學生處理實驗數據的方法可靠嗎？如何把實驗教學評價的方式和結果可視化、集成化、數據化？這些問題一直是困擾教師的難題。

2 實驗的創新要點

2.1 實驗對象的改進

魚類對水體中的毒物較為敏感，直接由鰓組織從水體中吸收和滯留污染物和毒物。斑馬魚與人類基因相似度達87%，國內外已有報道斑馬魚是一種新型脊椎動物模型，特別是在神經病學方面，也是國際標準化組織（ISO）推薦使用的動物模型。本實驗設計中，選用健康活潑的成年斑馬魚，雌雄均可，體長（2.0±0.5）cm，體質量（2.0±1）g，水族箱中馴養5 d以上，正常喂食，正式實驗前24 h禁食，室溫與水溫控制在（26±2）℃，晝夜自然照明。測定斑馬魚的側翻出現時間和死亡時間等活動性指標，從而探究酒精對斑馬魚生命活動的影響。

2.2 實驗器材的創新

自制簡易攝像系統：利用支架固定ipad平板電腦，使攝像頭對準實驗裝置。結合預實驗結果預判，在低濃度時利用延時攝影功能錄制實驗過程，后期視頻抽幀壓縮，快速回放、精準統計側翻出現時間和死亡時間。

2.3 實驗過程的重新設計

2.3.1 實驗前

教師借助“互聯網+”環境，運用焦點云課堂開展課前預習素材的點對點推送。素材包括斑馬魚的形態結構特點、生活環境、作為模型動物的依據等介紹，斑馬魚側翻時的表現，體積分數為5%的酒精溶液配制的方法和過程，實驗操作的注意事項，等等。此平臺可以實時查看每位學生學習瀏覽的情況并在線提醒。

2.3.2 實驗中

（1）對每條斑馬魚采取自身對照的方法，先測定在清水中的側翻出現時間和死亡時間，后測定在酒精中的側翻出現時間和死亡時間。全班分成四個大組，分別探究體積分數為5%、10%、15%、20%濃度的酒精對斑馬魚生命活動的影響，每個小組至少測定3條斑馬魚，每個濃度梯度由4個小組同時完成，小組之間形成平行重復實驗。

（2）利用自媒體云端在線平臺（騰訊或者優酷等），教師課前上傳實驗操作過程中的圖片和視頻素材，生成二維碼，展示在電子大屏上。操作過程中，學生可以通過平板電腦掃碼二維碼，快速獲取所需素材。這樣，課前預習與課上回放雙管齊下，改變了以往教師大量贅述實驗步驟而占用課堂時間，將更多時間留給實驗操作、數據分析和評價環節，能有效地提升實驗教學效率。

（3）每個小組利用自制簡易攝像系統，對每次實驗過程進行錄像，觀察實驗現象并及時記錄數據。

（4）教師在班級QQ群內發布共享在線Excel表格，再將表格同步在電子大屏上，每個平板都可以進行在線編輯，將本組的實驗數據錄入對應位置。錄入完畢，教師利用Excel表格取平均值的功能，快速獲取每個濃度下酒精對斑馬魚側翻出現時間和死亡時間的平均值（表1）。教師選中表格區域，點擊工具欄中的插入按鈕，選擇曲線圖選項，便在表格中自動生成圖表，最后添加標題、圖例和橫縱坐標說明。整個數據處理的過程不但在電子大屏上同步呈現，錄屏軟件還將其錄制保存下來。至此，編輯+生成+云協作的三部曲，完成了實驗數據的收集和圖表的生成，直觀而高效。

表1 清水和不同濃度梯度下酒精對斑馬魚生命活動的影響記錄表

2.4 實驗評價方式的突破

實驗評價不應該僅僅只是對實驗數據、實驗結論的認同度，還應該包含實驗過程中的操作規范、團隊協作，實驗完成后的數據分析、總結報告等。為了實現這一評價目標，首先選擇錄播教室進行課堂實驗教學，教師可以控制高清攝像頭，錄制和調取每小組學生實驗操作的全過程。如果出現數據異常情況時，教師及時回放錄像，師生共同分析原因。

例如，有一次實驗，某組學生實驗數據出現異常，調出該小組實驗操作視頻進行回放。其他學生很快就指出這組學生的操作問題：酒精配置時，將清水和75%酒精的體積計算錯誤導致濃度增加。

實驗結束后，學生自主歸納整理，完成實驗報告單并上傳智學網云平臺，教師進行收集整理。最后，將全班各小組課堂操作視頻和課后實驗報告單，仍然上傳至自媒體云端在線平臺，學生可以進行自評、互評打分或者文字評價。

3 教學反思

3.1 打破教學思路定勢，拓展學生創新空間

實驗因素的選擇源自學生活躍的思維、生活的經驗。實驗器材的創新使用，實驗現象的直觀顯著，都促使本探究實驗的操作簡易、效果明顯。教師不用思維定式約束學生，給予學生足夠的想象空間，讓創新的思維火花不斷迸發。

3.2 把握實驗教學陣地，提高理性思維能力

在基于教材實驗又高于教材實驗的探究活動中，教師立足于實驗教學，引導學生體驗探究過程，培養學生善于觀察、思考的習慣，使教學回歸生活、關注健康。同時，學生通過觀察實驗現象，將實驗數據在線完成記錄表、生成曲線圖等環節，從感性認識提升到理性分析，從定性到定量研究，有助于提高其理性思維能力。