高中生物實驗教學優化策略

摘 要：實驗教學作為該學科不可或缺的一部分，對于加深學生對生物學概念的理解及培養其動手實踐能力具有至關重要的作用.文章以“觀察細胞有絲分裂”這一經典實驗為例，旨在探討如何在高中生物教學中實現理論教學與實驗環節的優化策略，以期通過這一優化策略，提升教學效果，促進學生知識的內化與能力的全面提升.

關鍵詞：高中生物；實驗教學；觀察細胞有絲分裂

中圖分類號：G632

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0333（2024）33-0143-03

收稿日期：2024-08-25

作者簡介：宋甜甜（1989.5—），女，江蘇省南通人，本科，中學一級教師，從事高中生物教學研究.

傳統實驗教學中往往存在材料選擇受限、觀察效果不佳、學生參與度不高等問題，影響了實驗教學的效果與深度^[1].因此，探索并實踐高中生物實驗教學的優化策略，特別是針對“觀察細胞有絲分裂”這一經典實驗進行優化教學，顯得尤為重要.通過優化實驗教學策略，不僅能夠加深學生對細胞有絲分裂過程的理解，更能激發他們的學習興趣，有效增強學生的科學探究能力，從而為提升高中學生的生物素養奠定堅實的基礎^[2].

1 實驗材料的選擇與優化

傳統的“觀察細胞有絲分裂”實驗常采用紫色洋蔥根尖作為觀察對象，這一材料雖經典且易于獲取，但在實際教學中也暴露出一些不足，如細胞分裂項不易尋找、背景染色過深影響觀察等.因此，對實驗材料的選擇與優化顯得尤為重要.通過堅持科學性與可行性的原則，在保留經典材料的基礎上，積極探索并引入新的實驗材料.例如，小麥根尖、蠶豆根尖等植物材料，因其細胞分裂活躍、染色體形態清晰，逐漸成為替代紫色洋蔥根尖的優選.這些材料在制備過程中，細胞解離效果好，易于壓片觀察，且染色體著色均勻，能夠顯著提高實驗的觀察效果.首先，對所選取的實驗材料進行優化處理，即優化解離液的配方與使用時間，確保既能充分解離細胞又不破壞其染色體結構；然后改進染色方法，采用更為敏感的染色劑（如醋酸洋紅或龍膽紫），并控制染色時間與濃度，以達到最佳的染色效果；最后，探索新的固定與保存方法，延長實驗材料的保存時間，便于重復觀察與教學使用.

2 實驗準備的優化

傳統的實驗材料，如洋蔥根尖或小麥根尖的預處理包括解離、漂洗、染色和制片等步驟.為了提升實驗效果，我們可以對每一步驟進行精細調整.例如，在解離過程中，可以嘗試調整解離液（如鹽酸與酒精的混合液）的濃度和處理時間，以確保細胞既能充分解離又不過度破壞染色體結構.同時，漂洗步驟應充分徹底，以去除解離液殘留，減少對后續染色的干擾.

由于不同的染色劑對染色體的著色效果有所差異，所以在實驗準備階段，教師應根據實驗材料的特點，選擇最適合的染色劑（如醋酸洋紅或龍膽紫）.同時，通過合理控制染色時間、溫度和濃度等條件，以確保染色體著色均勻、清晰，便于觀察.其中，顯微鏡作為觀察細胞有絲分裂的關鍵工具，其調試與維護至關重要.因此，在實驗前，教師應確保顯微鏡的光學系統、載物臺、調節裝置等處于良好狀態，并提前調試好顯微鏡的放大倍數、光圈大小等參數，這樣才能夠在實驗過程中快速準確地找到并觀察細胞有絲分裂的各個階段.在實驗準備階段，教師應通過課堂講解、視頻演示、預習報告等方式，幫助學生理解細胞有絲分裂的過程、原理及實驗步驟，激發學生對實驗的興趣和好奇心，為后續的實驗操作打下堅實的理論基礎^[3].

3 實驗預習與指導的優化

實驗預習與指導的優化是確保學生充分準備、高效參與實驗過程，并深入理解實驗原理與目的的關鍵環節.

3.1 預習過程指導和反饋

教師應鼓勵學生主動思考，提出疑問，并通過課堂討論、在線答疑等方式及時解答學生的疑惑.同時，教師可以設置預習問題或任務，引導學生深入思考實驗原理、步驟及可能遇到的問題，培養學生的自主學習能力和問題解決能力.此外，教師還可以通過預習報告的形式，檢查學生的預習情況，并給予針對性的反饋和指導，確保每位學生都能充分準備，積極參與實驗^[4].

3.2 實驗指導

在實驗指導方面，教師應注重實驗操作的規范性和安全性.在實驗開始前，教師應詳細講解實驗步驟、操作要點及注意事項，并示范關鍵操作.在實驗過程中，教師應巡回指導，及時糾正學生的錯誤操作，解答學生的疑問，確保實驗順利進行.同時，教師還應引導學生觀察實驗現象，記錄實驗數據，并思考實驗現象背后的生物學原理.

實驗結束后，教師應組織學生進行實驗總結、回顧實驗過程、分析實驗結果、討論實驗中的問題與不足.此外，教師還可以鼓勵學生撰寫實驗報告或進行口頭匯報，以鍛煉學生的表達能力和綜合素質.

4 實驗教學方式創新

4.1 翻轉課堂

在“觀察細胞有絲分裂”的實驗教學中，教師會事先錄制一段詳細講解實驗目的、顯微鏡使用技巧、細胞分裂過程以及實驗材料選擇與處理方法的視頻，并配以生動的動畫或圖片，幫助學生構建實驗前的理論基礎.學生在家觀看這些教學材料，可以根據自己的節奏進行學習，遇到難以理解的部分可以反復觀看或標記出來，以便在課堂上與教師或同學交流.課堂上，教師不再重復講解實驗原理，而是直接引導學生進入實驗操作環節.學生分組進行實驗，教師在旁觀察指導，及時糾正操作中的錯誤，并鼓勵學生之間互相協作，共同解決實驗中遇到的問題.此外，教師還可以設置一些與實驗相關的討論題或思考題，如“細胞有絲分裂過程中染色體的行為變化”“影響細胞分裂速度的因素有哪些”等，引導學生在實驗操作的同時進行深度思考，促進知識的內化和應用.

4.2 小組合作

在“觀察細胞有絲分裂”的實驗中，教師會根據學生的能力和興趣進行合理分組，每組分配一套實驗器材和材料.實驗前，教師會簡要介紹實驗目的和步驟，但具體的實驗操作則交由小組內部討論和分工完成.小組成員需要共同討論如何選擇合適的實驗材料、如何正確操作顯微鏡、如何準確記錄觀察結果等關鍵問題.這種自主探索和討論的過程，能夠激發學生的學習興趣，加深他們對細胞有絲分裂過程的理解.在實驗過程中，小組成員之間可以相互幫助，共同解決實驗中遇到的難題.比如，當某個學生無法清晰觀察到細胞分裂的某個階段時，其他成員可以分享自己的觀察技巧或調整顯微鏡的方法，從而確保每個小組成員都能獲得成功的實驗體驗.此外，小組合作還鼓勵學生在實驗后進行結果分享和討論，通過對比不同小組的實驗數據和觀察結果，學生可以進一步理解實驗誤差的來源，學會如何分析和評估實驗數據的可靠性.

4.3 情境模擬

情境模擬通過構建或再現細胞分裂的微觀世界，讓學生仿佛置身于細胞內部，親歷細胞有絲分裂的每一個關鍵步驟，從而加深對這一復雜生命過程的理解. 在具體實施時，教師可以利用先進的多媒體技術和虛擬現實（ＶＲ）設備，創建一個高度仿真的細胞分裂環境. 在這個虛擬情境中，學生可以“縮小”自己，進入到一個正在經歷有絲分裂的細胞中. 他們可以看到染色體如何復制、排列在赤道板上，通過紡錘絲分離并移向細胞兩極，以及細胞如何最終分裂成兩個完全相同的子細胞. 通過調整視角和放大倍數，學生可以仔細觀察每一個細節，甚至可以在虛擬環境中進行“操作”，如模擬紡錘絲的形成與斷裂，感受染色體分離的動態過程.5 注重實驗教學評價

在高中生物實驗教學領域內，綜合評價不僅是衡量學生實驗技能掌握程度的標尺，也是教師教學質量與成效的直接體現.因此，構建一個多元化、公正且全面的評價體系，對于實驗教學的成功至關重要.此體系需廣泛覆蓋實驗的全過程，包括但不限于學生的實驗前期準備、操作過程的規范性、數據記錄與分析的精準度、對實驗現象的解釋與理解能力，以及他們在實驗中展現的創新思維與團隊合作能力.

以“觀察細胞有絲分裂”這一經典實驗為例，教師在實驗進行中需細致觀察學生的操作細節，確認其是否嚴格遵循實驗指南，是否具備獨立思考與解決突發問題的能力.實驗結束后，教師還需深入評估學生的實驗結果，比如他們觀察到的細胞分裂階段的準確性、實驗數據記錄的完整性與準確性等，這些都是評價學生實驗能力的重要依據.為了實現更加全面且深入的評價，教師應積極引入學生自我評價與同伴評價機制.通過自我反思，學生可以更加清晰地認識到自己在實驗中的優點與不足，為后續的實驗操作提供改進方向.而同伴評價則能促進學生之間的相互學習與支持，增強團隊協作能力，同時也有助于形成積極向上的學習氛圍.

評價結果的及時反饋同樣關鍵.教師應及時向學生傳達他們的表現亮點與待提升之處，對表現優異的學生給予正面激勵，以激發其持續進步的動力；而對于遇到挑戰的學生，則應提供個性化的指導與支持，助力他們攻克難關，提升實驗技能.

6 結束語

總之，“觀察細胞有絲分裂”實驗在高中生物教學中占據核心地位，教師在傳授這一實驗時，不僅要確保學生掌握規范的實驗操作流程和技術要點，還需高度關注實驗操作的便捷性與實際可行性.為此，教師應精心策劃每一項實驗步驟，通過科學設計實驗方案，使之更加貼近學生的操作能力和實際需求.在必要時，教師應勇于對教材上的傳統實驗方案進行合理化改進，旨在提升實驗的易操作性和成功率，從而更好地滿足學生的學習與探索需求，確保每位學生都能從實驗中獲得深刻的體驗和有效的學習成果.

參考文獻：

[1] 石進德，謝雪錦.基于設計思維的高中生物學實驗教學設計與研究[J].中學生物教學，2023（17）：69-72.

[2] 郝琦蕾，袁秋麗，蘇華玲.生態文明教育融入高中生物學實驗教學的探索[J].中小學教學研究，2023，24（1）：75-78.

[3] 祁懷春.淺談高中生物學實驗教學面臨的問題及改進策略[J].成才，2024（6）：87-88.

[4] 嚴陽，胡雨澤，肖荷翠，等.PBL聯合翻轉課堂教學法在高中生物學實驗教學中的應用[J].中學生物教學，2023（32）：65-67.

[責任編輯：季春陽]