景小軍 （上海市蒙山中學(xué) 上海 200540）

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是初中生命科學(xué)教學(xué)的重要組成部分，深受學(xué)生喜愛(ài)。但由于實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等諸多原因，無(wú)法很好地實(shí)施。如何上好實(shí)驗(yàn)課，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效能，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特有的育人價(jià)值？近年來(lái)，筆者從實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念創(chuàng)新等方面作了些許有益的嘗試。

1 實(shí)驗(yàn)材料創(chuàng)新——充分利用現(xiàn)有資源自給自足

本校處于城區(qū)，初中生命科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中需要的實(shí)驗(yàn)材料不易獲得，例如“制作并觀察葉片的裝片”中需要的蠶豆葉，“解剖并觀察花和果實(shí)的結(jié)構(gòu)”中需要的油菜花，“酒精對(duì)水蚤心率的影響”及“水蚤對(duì)光照強(qiáng)度的反應(yīng)”2個(gè)實(shí)驗(yàn)中需要的水蚤等實(shí)驗(yàn)材料，成為制約實(shí)驗(yàn)順利實(shí)施的關(guān)鍵因素。筆者曾找菜農(nóng)購(gòu)買(mǎi)過(guò)蠶豆葉和油菜花，但不能保證供給且有時(shí)難以保障材料的新鮮度。關(guān)于水蚤的問(wèn)題，筆者尋遍了所在城區(qū)的水族店，皆無(wú)貨源，后來(lái)在一個(gè)小水塘發(fā)現(xiàn)了水蚤，于是成了全區(qū)第1個(gè)做水蚤實(shí)驗(yàn)的學(xué)校。后來(lái)隨著城市的發(fā)展，池塘被填埋。近年來(lái)物流的發(fā)展使網(wǎng)購(gòu)水蚤也成為了可能，但水蚤被密閉在小容器里且經(jīng)長(zhǎng)途運(yùn)輸，其活力直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

如何破解以上難點(diǎn)？自給自足是一種有效的途徑。筆者在淘寶種子店購(gòu)買(mǎi)蠶豆和油菜籽，在校園空地（若無(wú)空地，可利用樹(shù)木之間的空間，或利用花盆）播種。開(kāi)學(xué)初期，發(fā)動(dòng)學(xué)生播種蠶豆和油菜籽，組織學(xué)生照料和觀察植物的成長(zhǎng)歷程，并以照片或筆記的形式進(jìn)行記錄，定期在課前2 min進(jìn)行交流，由此激發(fā)學(xué)生長(zhǎng)期觀察、照料和記錄的興趣。關(guān)于水蚤的問(wèn)題，可充分利用學(xué)校的水族箱（也可網(wǎng)購(gòu)帶增氧功能的水族箱,價(jià)格在200元之內(nèi)即可），從水塘采集或網(wǎng)購(gòu)少量水蚤，置于水族箱內(nèi)養(yǎng)殖。水族箱中可放入用紗布包裹的稻草作為營(yíng)養(yǎng)，也可定期加入發(fā)酵后的淘米水（淘米水放在容器中常溫靜置幾天后，有酸臭味即已發(fā)酵）。

通過(guò)以上途徑獲得實(shí)驗(yàn)材料，既節(jié)約了購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用，又隨取隨用，方便新鮮，且在參與過(guò)程中還可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生命的關(guān)愛(ài)及對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的尊重，一舉多得。

2 實(shí)驗(yàn)器材創(chuàng)新——師生共同改善和自制實(shí)驗(yàn)器材

高效及時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)、顯微成像、平板教學(xué)……互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代便捷高效的信息技術(shù)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)造了新的模式。但由于資金有限，數(shù)字化的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室還無(wú)法普及。大部分學(xué)校因器材的陳舊或缺乏，影響教學(xué)效果，有些甚至無(wú)法正常開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，例如“酒精對(duì)水蚤心率的影響”這一實(shí)驗(yàn)，很多學(xué)生因找錯(cuò)心臟的位置，影響了實(shí)驗(yàn)的效果。如果能在顯微鏡下拍攝一段視頻，指出水蚤心臟跳動(dòng)與腹足跳動(dòng)的區(qū)別，會(huì)較大提高實(shí)驗(yàn)效果。但是本校及很多其他學(xué)校沒(méi)有數(shù)碼顯微鏡，如何解決這種矛盾，跟上互聯(lián)網(wǎng)+的步伐？筆者開(kāi)始了積極的探究。

對(duì)于需要顯微鏡觀察的材料，教師先拍下顯微鏡下的視野，再投影到大屏幕上，效果直觀明了，事半功倍。仔細(xì)研究數(shù)碼顯微鏡的原理，發(fā)現(xiàn)無(wú)需購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)業(yè)設(shè)備也能實(shí)現(xiàn)。筆者在學(xué)生的支持下，從攝像頭到單反相機(jī)再到更加便捷的手機(jī)，經(jīng)歷了不同感光設(shè)備和普通顯微鏡的多次整合，現(xiàn)在本校的普通顯微鏡已被改裝成效果相當(dāng)不錯(cuò)的數(shù)碼顯微鏡，在“酒精對(duì)水蚤心率的影響”及“制作并觀察葉片的裝片”等實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮了重要作用。受普通顯微鏡數(shù)碼化改裝成功的鼓舞，學(xué)生在很多實(shí)驗(yàn)器材的制作和改裝中發(fā)揮了重要的作用，例如對(duì)葉片切片工具的改進(jìn)、校外采集水蚤工具的制作、校園植物掛牌的制作等（圖1、圖2）。

圖1 學(xué)生自制植物掛牌

圖2 改裝的數(shù)碼顯微鏡

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中高效及時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)非常重要，傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境因時(shí)間、空間的限制，生生、師生不能充分進(jìn)行互動(dòng)，而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)業(yè)的軟件和設(shè)備可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。如果沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室能否達(dá)到類(lèi)似的功能？有互聯(lián)網(wǎng)＋時(shí)代非常便捷的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境基礎(chǔ)，筆者想到智能手機(jī)和微信公眾平臺(tái)。教師可建一個(gè)教學(xué)專(zhuān)用的微信公眾號(hào)，學(xué)生用手機(jī)登陸微信并關(guān)注教師建立的公眾號(hào)。教師提前將實(shí)驗(yàn)演示視頻等素材及一些注意事項(xiàng)進(jìn)行推送，學(xué)生可利用空余時(shí)間借助微信公眾平臺(tái)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并通過(guò)公眾平臺(tái)文章后面“寫(xiě)留言”的形式進(jìn)行師生、生生的互動(dòng)。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，學(xué)生借助智能手機(jī)終端，隨時(shí)可觀看演示視頻，避免了傳統(tǒng)模式下教師播放視頻后學(xué)生操作中遇到難點(diǎn)不便再次回看的不足。實(shí)驗(yàn)中教師還可借助手機(jī)和普通顯微鏡改裝的“數(shù)碼顯微鏡”，拍攝顯微鏡下學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)投屏顯示，反饋互動(dòng)。例如“測(cè)量人體的體溫、心率、唾液的pH等生理數(shù)據(jù)”及“酒精對(duì)水蚤心率的影響”等需要現(xiàn)場(chǎng)收集數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)，也可借助微信公眾號(hào)上傳實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由此可極大地優(yōu)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集環(huán)節(jié)，方便教師及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總和結(jié)果分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師還可通過(guò)微信公眾平臺(tái)再對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行展示，家長(zhǎng)也可以關(guān)注公眾號(hào)，將孩子成長(zhǎng)的點(diǎn)滴分享到自己的微信朋友圈。由此提升了教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生和家長(zhǎng)對(duì)生命科學(xué)學(xué)科的關(guān)注和興趣，且不需要學(xué)校額外購(gòu)買(mǎi)學(xué)生終端的費(fèi)用，一舉多得，相比專(zhuān)業(yè)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室，它的便捷性稍差，但網(wǎng)絡(luò)功能更強(qiáng)。

師生一起自制或?qū)ΜF(xiàn)有器材、教學(xué)環(huán)境進(jìn)行改進(jìn)，不僅可以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而且可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，在動(dòng)手動(dòng)腦的實(shí)踐中達(dá)到很好的學(xué)科育人的效果。

3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容創(chuàng)新——對(duì)已有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)造性的改進(jìn)

3.1 巧用顯微成像技術(shù)，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)更高效 結(jié)合校情、生情對(duì)教材中實(shí)驗(yàn)的某些環(huán)節(jié)進(jìn)行創(chuàng)造性的改進(jìn)，以達(dá)到更好的效果。例如教材中“觀察人體的基本組織”實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)提供的永久玻片標(biāo)本在顯微鏡下看到的物像和教材上提供的是有區(qū)別的，這對(duì)初次使用顯微鏡的學(xué)生而言會(huì)產(chǎn)生困惑。針對(duì)此情況，筆者課前先用自己改裝的數(shù)碼顯微鏡拍攝學(xué)生課上將要觀看的永久玻片的物像，并標(biāo)注相應(yīng)的名稱(chēng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)先投影出示顯微成像的照片，再讓學(xué)生在顯微鏡下觀察。由于有了參考，實(shí)驗(yàn)效率大幅提升。在“制作并觀察葉片的裝片”“酒精對(duì)水蚤心率的影響”等實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也采用了類(lèi)似的方法，同樣收到了很好的教學(xué)效果。例如在做“制作并觀察葉片的裝片”實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓學(xué)生先觀看教師拍攝的顯微照片，直觀感受蠶豆的氣孔、柵欄組織、海綿組織的正確位置；做“酒精對(duì)水蚤心率的影響”實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師先播放一段拍攝的顯微視頻，讓學(xué)生正確區(qū)分水蚤腹足和心臟的位置。（圖3、圖4）為筆者教學(xué)中拍攝的部分顯微照片。

圖3 血液永久裝片

圖4 胃壁橫切永久裝片

3.2 創(chuàng)新數(shù)據(jù)處理方法，讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更清晰 隨著信息技術(shù)的普及和大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和處理的方法。在教授“測(cè)量人體的體溫、心率、唾液的pH等生理數(shù)據(jù)”這部分內(nèi)容時(shí)，教師可讓學(xué)生先思考人體正常的體溫、心率、唾液的pH等生理數(shù)據(jù)的參考值是如何獲得的？引導(dǎo)學(xué)生知道這些數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)大樣本統(tǒng)計(jì)得出的。實(shí)驗(yàn)中，利用Excel軟件統(tǒng)計(jì)全班學(xué)生體溫、心率的生理數(shù)據(jù)（圖5、圖6），得出平均值，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，學(xué)生認(rèn)識(shí)到平均值、大樣本、隨機(jī)樣本等與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的關(guān)系；通過(guò)對(duì)一些異常值的分析，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)方法、態(tài)度等可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生的影響。最后教師詢問(wèn)學(xué)生：這些數(shù)據(jù)能否作為人體正常指標(biāo)的參考值？學(xué)生馬上意識(shí)到統(tǒng)計(jì)樣本不夠的問(wèn)題，讓學(xué)生真切感受實(shí)驗(yàn)需要科學(xué)的方法和科學(xué)的態(tài)度。再如“酒精對(duì)水蚤心率的影響”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)生成數(shù)據(jù)的Excel表，輸入全班的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，非常直觀、清晰地呈現(xiàn)酒精對(duì)水蚤心率影響的結(jié)果（表1、圖7）。

圖5 教學(xué)中使用的人體體溫統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖6 教學(xué)中使用的人體心率統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表1 不同濃度酒精對(duì)水蚤心率的影響（單位：次／10 s）

圖7 酒精對(duì)水蚤心率影響的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4 實(shí)驗(yàn)理念創(chuàng)新——突出學(xué)生的主體性

4.1 創(chuàng)新教學(xué)方式，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用初二年級(jí)學(xué)生有一定的觀察能力和多媒體制作能力，好奇心強(qiáng)，喜歡自我表現(xiàn)。針對(duì)學(xué)生的年齡特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，嘗試改變教學(xué)方法以提高教學(xué)效果。例如在拓展性實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)——“校園花壇植物種植”的教學(xué)活動(dòng)中，筆者采用PBL(problembased learning的簡(jiǎn)稱(chēng)，也稱(chēng)作問(wèn)題式學(xué)習(xí))的教學(xué)方式:組織學(xué)習(xí)小組、設(shè)計(jì)問(wèn)題、自主探究學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)成果展示、多元評(píng)價(jià)和反思總結(jié)6個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施教學(xué)。首先將班級(jí)學(xué)生分成9個(gè)小組，每組5人，然后出示花壇照片,并以“如何讓校園荒廢的花壇重新煥發(fā)青春，為美麗的校園環(huán)境作出一份貢獻(xiàn)”為情境問(wèn)題，讓學(xué)生以小組為單位，自主探究花壇種植的方案并進(jìn)行全班交流。在小組交流的基礎(chǔ)上，綜合考慮植物高度、顏色搭配等因素，評(píng)選出最佳方案進(jìn)行課外實(shí)踐種植。

持續(xù)觀察花壇植物的生長(zhǎng)過(guò)程，有助于學(xué)生形成“愛(ài)綠護(hù)綠、關(guān)愛(ài)生命”的意識(shí)。班級(jí)花壇植物種植活動(dòng)結(jié)束后，班級(jí)學(xué)生以小組為單位，每周1次觀察、記錄花壇植物的生長(zhǎng)狀況，并進(jìn)行全班交流，由此強(qiáng)化學(xué)生對(duì)花壇植物的關(guān)注及對(duì)其生長(zhǎng)狀況的了解。對(duì)于觀察過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的新問(wèn)題，在小組交流的基礎(chǔ)上，全班及時(shí)進(jìn)行反思并商討解決之道，下一組觀察照顧植物的學(xué)生及時(shí)解決問(wèn)題。圖8～圖11為學(xué)生實(shí)踐的照片。

圖8 學(xué)生對(duì)荒廢的花壇松土并種植植物

圖9 學(xué)生給班級(jí)花壇命名并豎立標(biāo)識(shí)

圖10 學(xué)生觀察和照顧班級(jí)花壇植物

圖11 學(xué)生分小組每周交流班級(jí)花壇植物生長(zhǎng)狀況

4.2 創(chuàng)新輔導(dǎo)方式，利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和釋疑 互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展，初中學(xué)生已能熟練駕馭網(wǎng)絡(luò)，為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的輔導(dǎo)教學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。教學(xué)中，教師利用QQ軟件和微信公眾平臺(tái)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓展教學(xué)。QQ軟件主要用于與學(xué)生一對(duì)一的輔導(dǎo)溝通，也可用作重要問(wèn)題的討論。由于QQ軟件好友人數(shù)和分組功能的限制，教學(xué)中，教師可通過(guò)2類(lèi)討論組輔助教學(xué)：一類(lèi)為教師創(chuàng)建的討論組，以班級(jí)為單位，將每個(gè)班級(jí)PBL分組的小組長(zhǎng)加入到本班的PBL討論組；另一類(lèi)為各班的PBL小組長(zhǎng)創(chuàng)建的討論組，成員為本組組員。具體流程如圖12。

圖12 教師網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)流程圖

微信公眾平臺(tái)則面向全體學(xué)生，例如在進(jìn)行“觀察和解剖鯽魚(yú)”實(shí)驗(yàn)前，教師將預(yù)習(xí)要點(diǎn)、鯽魚(yú)解剖的演示視頻和實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)提前通過(guò)微信公眾平臺(tái)進(jìn)行推送。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，再通過(guò)微信公眾平臺(tái)展示實(shí)驗(yàn)中出色的學(xué)生作品，對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行后續(xù)分析等。

總之，通過(guò)對(duì)初中生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料、器材、內(nèi)容等方面的創(chuàng)新，師生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的積極性極大提高，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的渠道得到了拓展。當(dāng)然實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新之路還很漫長(zhǎng)，需要教師更加深入地研究和不懈實(shí)踐探索，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為師生智慧碰撞的舞臺(tái)。