高中生物實驗課程設計的評估方法創新

摘 要：文章以觀察有絲分裂為例介紹了一種創新的高中生物實驗課程設計，通過實驗創新課程的開展有助于培養學生的科學興趣，提高他們的實驗技能，同時培養他們的團隊協作能力，并讓他們更深入地理解科學研究的過程.

關鍵詞：實驗課程設計；有絲分裂；創新評估方法；高中生物

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）30-0140-03

收稿日期：2023-07-25

作者簡介：畢雪（1989.8-），女，山東省青島人，碩士，中學二級教師，從事高中生物教學研究.

高中生物實驗課程是培養學生科學素養和實驗技能的重要途徑之一.然而，傳統的實驗設計和評估方法可能存在一定的局限性，需要不斷創新以適應現代教育的需求.本文將以觀察有絲分裂實驗為例，介紹創新的評估方法，以期為高中生物實驗課程提供新的思路和方法^[1].

1 實驗設計與步驟

1.1 實驗材料與步驟

為了幫助學生深入了解有絲分裂過程并培養其實驗技能，筆者設計了觀察有絲分裂實驗，該實驗是高中生物課程的重要組成部分.以下是實驗的詳細步驟和所需材料.

1.1.1 實驗材料

洋蔥根尖（蔥或蒜均可）.

1.1.2 實驗步驟

1.1.2.1 洋蔥根尖的培養

在進行實驗之前，首先需要培養洋蔥根尖，以確保根尖處于活躍的生長狀態.這一步驟旨在提供適合觀察有絲分裂的細胞材料.

1.1.2.2 裝片的制作

裝片的制作過程包括解離、漂洗、染色和制片.下面將詳細描述每個步驟.

【解離】

材料：15%鹽酸和95%酒精的混合液.

時間：3～5分鐘.

目的：將細胞從根尖組織中分離出來，以便進行后續的觀察.

【漂洗】

材料：清水.

時間：約3分鐘.

目的：清洗掉鹽酸，以防止細胞過度解離，并有利于染色.

【染色】

材料：0.01 g/mL或0.02 g/mL的龍膽紫溶液或醋酸洋紅液.

時間：3～5分鐘.

目的：染色體，使其在顯微鏡下更容易觀察.

【制片】

將根尖放在載玻片上.

加一滴清水，并用鑷子把根尖輕輕弄碎.

蓋上蓋玻片，在蓋玻片上再加一片載玻片.

用拇指輕輕按壓載玻片，使細胞分散開來，以便觀察.

這些步驟的順序和方法都經過精心設計，以確保學生能夠順利完成實驗并獲取準確的數據.實驗設計強調了實驗技能的培養，同時也為學生提供了深入了解有絲分裂過程的機會.

1.2 數據收集與分析

為了幫助學生深入理解細胞分裂的特點，在觀察有絲分裂實驗中收集了大量數據，包括不同分裂階段的細胞圖像和染色體形態.這些數據不僅有助于學生掌握實驗技能，還能促使他們進行定性和定量分析，從而更好地理解生物學中的有絲分裂過程.

1.2.1 數據收集

在實驗中，使用顯微鏡觀察了洋蔥根尖細胞的不同分裂階段，并拍攝了細胞圖像.以下是實驗數據的示例：

【細胞分裂階段的觀察】

分裂中期： 在此階段，觀察到細胞核逐漸分裂成兩個，染色體排列整齊，呈現出明顯的X形.

分裂前期： 細胞核開始變形，染色體開始凝聚，但尚未完全分離.

分裂后期： 分裂后期的細胞核已經分成兩部分，染色體開始分離，并朝著細胞的兩極移動.

分裂末期： 細胞核完全分離，染色體位于細胞的兩個極端.

分裂間期： 在此階段，細胞核恢復正常形態，染色體散布在細胞核內.

【染色體形態和分布】

在分裂中期，染色體呈現出清晰的X形結構，位于細胞中央.

在分裂前期，染色體開始凝聚，但尚未形成明顯的X形.

在分裂后期，染色體分離，分布在細胞的兩個極端.

在分裂間期，染色體散布在細胞核內，不呈現明顯的結構.

1.2.2 數據分析

1.2.2.1 定性分析

細胞分裂階段的觀察： 學生可以觀察到在樣本中，分裂中期細胞占總細胞數的百分比是50%，分裂前期為10%，分裂后期為15%，分裂末期為10%，分裂間期為15%.

染色體形態和分布： 學生可以觀察到在分裂中期，染色體呈現出明顯的X形結構，長度約為3 μm；在分裂前期，染色體開始凝聚，但尚未形成明顯的X形；在分裂后期，染色體分離，分布在細胞的兩個極端，長度約為2.5 μm；在分裂間期，染色體散布在細胞核內，長度約為2 μm.

1.2.2.2 定量分析

細胞數量統計： 學生可以數不同分裂階段的細胞數量，并將其制作成柱狀圖.例如，分裂中期細胞的數量為50個，分裂前期為10個，分裂后期為15個，分裂末期為10個，分裂間期為15個.

染色體測量： 學生可以使用顯微鏡測量染色體的長度，并進行定量分析.例如，分裂中期的染色體平均長度為3 μm，分裂前期為2.8 μm，分裂后期為2.5 μm，分裂間期為2.2 μm.

通過定性和定量分析，學生將能夠深入了解細胞分裂的特點，并將數據與理論知識相結合，從而提高他們的實驗和科學分析能力.這些分析方法不僅有助于學生更好地理解生物學概念，還培養了他們的觀察、數據處理和科學推理能力.這些數據為實驗的科學性和教育價值提供了堅實的基礎.

2 創新的實驗評估方法

為了確保學生在觀察有絲分裂實驗中獲得全面的評估，筆者采用了創新的評估方法，包括定性和定量評估，以便評價他們的實驗技能和科學理解.

2.1 定性評估

【觀察分裂階段的特征】為了評估學生對實驗的理解和觀察能力，學生將首先通過顯微鏡觀察根尖細胞，并識別不同分裂階段的特征^[2].以下是一些示例觀察和描述的數據：

分裂中期： 在觀察中，學生識別了細胞核逐漸分裂成兩個，染色體排列整齊，呈現出明顯的X形結構.這是分裂中期的典型特征之一.

分裂前期： 學生觀察到細胞核開始變形，染色體開始凝聚，但尚未完全分離.這些特征有助于確定細胞所處的分裂前期階段.

分裂后期： 在觀察中，學生注意到分裂后期的細胞核已經分成兩部分，染色體開始分離，并朝著細胞的兩極移動.這是分裂后期的特征.

分裂末期和分裂間期： 學生描述了細胞核完全分離或細胞核恢復正常形態的情況，以識別分裂末期和分裂間期.

【描述染色體的形態和分布】學生被要求描述染色體的形態和分布^[3].以下是一些描述數據的示例：

在分裂中期，學生描述了染色體呈現出明顯的X形結構，位于細胞中央.染色體長度約為3 μm.

在分裂前期，學生指出染色體開始凝聚，但尚未形成明顯的X形，長度約為2.8 μm.

在分裂后期，學生描述了染色體分離，分布在細胞的兩個極端，染色體長度約為2.5 μm.

在分裂間期，學生觀察到染色體散布在細胞核內，不呈現明顯的結構，染色體長度約為2 μm.

【標注染色體數量和結構】為進一步提高評估的深度，

筆者提供了染色體圖像，并要求學生標注染色體的數量和結構.以下是標注示例：

學生標注了染色體數量，例如在分裂中期的圖像中，他們標出了染色體的數量為4.

學生還標注了染色體的結構，指出了X形結構或線狀結構等特征.

2.2 定量評估

【統計不同分裂階段的細胞數量】 為了更全面地評估學生的實驗技能，引入了定量評估方法^[4].學生被要求統計不同分裂階段的細胞數量，并將這些數據制作成柱狀圖或餅圖^[5].以下是一些統計數據的示例：

學生統計了不同分裂階段的細胞數量，如分裂中期、分裂前期、分裂后期、分裂末期和分裂間期的數量分別為50、10、15、10和15個.

這些數據被用于制作柱狀圖，以顯示不同分裂階段的相對頻率，從而展示學生的數據分析能力.

【測量染色體參數】為了深入了解染色體的特性，學生將進行染色體參數的測量.以下是測量數據的示例：

學生使用顯微鏡測量了染色體的長度，并進行了定量分析.他們發現分裂中期的染色體平均長度為3 μm，分裂前期為2.8 μm，分裂后期為2.5 μm，分裂間期為2 μm.

這些染色體長度數據將用于比較不同分裂階段染色體的平均長度，以幫助學生理解染色體在細胞分裂中的變化.

通過定性和定量評估方法的結合，能夠全面地評估學生的實驗技能和科學理解水平^[6].這些評估方法旨在鼓勵學生觀察、描述、分析和量化實驗數據，培養他們的科學思維和實驗技能.同時，這些方法也能夠更好地反映學生在觀察有絲分裂實驗中的表現，使評估過程更具準確性和科學性.

參考文獻：

[1] 孫英英.基于案例教學的高中生物課堂教學設計與應用[D].石河子：石河子大學，2022.

[2] 張莉沙.基于教材分析的高中生物論證式教學課程案例建構及實踐應用[D].貴陽：貴州師范大學，2022.

[3] 鄒云.例談高中生物實驗教學創新[J].新課程研究，2023（17）：114-116.

[4] 吳春桃.高中生物實驗教學效率的提升[J].課堂內外（高中版），2023（11）：95-96.

[5] 侯巍娜.基于核心素養的高中生物實驗優化[J].數理化解題研究，2023（12）：143-145.

[6] 彭倩.高中生物實驗教學的優化策略探析[J].考試周刊，2023（20）：104-108.

[責任編輯：季春陽]