數碼互動系統在生物探究性實驗教學中的應用

傅愛仙

摘要：在“觀察洋蔥根尖細胞的有絲分裂”實驗中通過改進實驗條件及采用“鑷子平行推壓”制片法，提高實驗成功率。同時，合理設計教學過程，利用數碼互動系統輔助教學，有效落實生物學核心素養。

關鍵詞：核心素養;有絲分裂;實驗教學

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》提出了培養生物學學科核心素養，包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。生物學是一門實驗科學，“觀察洋蔥根尖細胞的有絲分裂”是浙科版高中生物學教材必修1中與“細胞增殖”有關的經典學生實驗，與秋水仙素的作用原理及結果聯系緊密，能據此創設具有探究價值的問題情境，很好地展開探究性實驗教學。

但會存在兩大問題，一是按教材中的制片方法，耗時長、成功率低;二是傳統顯微鏡實驗缺乏交流與成果共享，教師難以統領全局，往往顧此失彼，導致實驗課效率不高，而顯微數碼互動系統可以很好地解決這個問題。本文通過查閱文獻及反復試驗，改進實驗條件及采用“鑷子平行推壓”壓片法，提高實驗成功率，縮短實驗用時，同時合理設計教學過程，利用顯微數碼互動系統輔助教學，有效落實生物學核心素養。

1 課前充分準備，課中有的放矢

1.1實驗材料：取6個生理狀況相似，在清水培養下發根茂盛、平均根長在3cm左右的洋蔥，隨機均分成兩組。在10：30am時，一組改用適量0.1%的秋水仙素溶液培養，另一組仍用等量清水培養，確保根尖全部浸沒。1h后，剪下5mm左右根尖，置于卡諾氏固定液中固定30min，再用純酒精清洗2-3遍后，用70%的酒精4℃低溫保存備用。

1.2試劑器材：數碼顯微鏡、解離液（濃Hcl：純酒精=4：1）、龍膽紫染色液（10%冰醋酸：龍膽紫=3：1）、卡諾氏固定液（純酒精：冰醋酸=1：1）、70%酒精、鑷子、吸管、刀片、吸水紙、載玻片、蓋玻片、白色點滴板等。

1.3操作示范視頻：近鏡頭下拍攝的制片操作視頻

2 創設問題情境，設計實驗探究

請學生觀察以下現象，并嘗試作出解釋。

現象一 將洋蔥根尖剪掉后，根尖就停止生長。

現象二 將洋蔥根尖置于秋水仙素溶液中培養一段時間，發現根尖有明顯膨大。

學生在解釋現象一時，能用結構與功能適應觀對根尖不同區域細胞的特點展開分析和思考，更好地建構“個體生長”相關概念，同時也對如何辨識分生區細胞獲得一定的直接經驗，為后續探究做知識和技能的鋪墊。而對現象二，學生能結合膨大區域所在部位，提出與有絲分裂相關的假設，產生探究的欲望，并在教師的引導下嘗試設計單因子實驗，小組合作寫出實驗方案。

讓學生體驗探究性實驗設計，可以幫助學生構建科學探究過程的一般模型;在組內交流方案過程中，能使學生的批判性思維得到鍛煉和發展。

3 手機數碼互動，突破實驗操作

實施實驗設計，使學生進一步理解有絲分裂過程的特點和變化，觀察秋水仙素的作用結果，鍛煉學生的操作、觀察和思考能力。為保證實驗的安全性以及高效性，對于一些較為復雜及精準度要求較高的實驗，教師有必要進行實驗前示范，以培養學生的觀察能力，提高學生的實驗技能。而制片過程現場示范難以保證所有學生看清操作關鍵點，建議教師采用視頻微課的形式，播放近鏡頭下拍攝的操作示范視頻，請學生結合學案中的具體操作展開學習，現學現用。

在學生操作期間，教師巡視指導的同時，對普遍存在的操作問題，比如制片關鍵操作：“鑷子平行推壓”法壓片，具體做法是用左手指尖壓住蓋玻片防止移動，右手用鑷子鈍端向四周平行推壓，使根尖如“云霧狀”散開。學生對此操作難以把握到位，教師可以聯合手機端和PC端的“之江匯浙江教育云”中的“互動課堂”功能，拍攝學生典型的錯誤操作，及時實現與學生間“點對面”的圖像傳輸和具體講解，提高學生實驗成功率。

4顯微數碼互動，完成思維碰撞

4.1關于不理想結果的交流

一體機上呈現學生觀察到的不理想實驗結果，通過“涉事”小組自我反思、組間交流，展開解釋。用切身實踐感悟科學實驗的嚴謹性，引導提出新的問題并設計實驗，培養學生的創造性思維。

4.2 關于“細胞有絲分裂過程的不同”的結果分享

小組代表將組內實驗結果在一體機上呈現，分享有絲分裂過程中：清水組的細胞分裂時期清晰可辨，也能看到細胞板;而秋水仙素組的除間期、前期外，沒有明顯的中期、后期、末期細胞，但出現了染色體散亂排布的非前期細胞圖像。

此后教師以小資料的形式提供秋水仙素的作用原理及結果，引導學生從細胞結構與功能觀方面，展開演繹推理，解釋秋水仙素組的實驗結果。讓學生尊重事實和證據，鍛煉運用邏輯推理的方式去認識事物、解決問題的思維習慣和能力，培養科學思維。

4.3 關于“細胞有絲分裂各時期占比的不同”的結果分享

小組同學可對自己觀察到的清晰視野進行拍照保存，組內合作，至少統計6個視野的數據于結果記錄表。

小組代表將數據填入黑板上的表格中，實現班級層面數據匯總，教師引導學生從數據上分析：你認為哪個時期最長？秋水仙素作用后分裂期的時間占比有變化嗎？化感性的經驗和現象為理性的分析。

全班在圖片的比較和數據的分析中，展開了激烈地思維碰撞，解決了本節課探究的問題：“秋水仙素對洋蔥根尖有絲分裂有什么影響？”。此外，教師可引導學生關注社會中的化學污染現象，鼓勵學生堅決抵制化學污染，向社會傳遞相關的生物學知識，保護環境，保護生命，落實社會責任的培養。

綜上所述，本文設計的探究性實驗教學，讓學生體驗了真實科學探究的過程及其嚴謹性，充分滲透了生物學核心素養的培養，并運用數碼互動系統及時實現實驗結果和過程的分享，提高了實驗課的效率和質量。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教學部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：4-5.

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浙江省義烏市第五中學