王海芳

[摘? ?要]以數(shù)碼顯微鏡實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)系統(tǒng)顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)作為研究對(duì)象，探索該系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用策略，并基于該系統(tǒng)構(gòu)建相應(yīng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以提高生物校本教研的有效性。

[關(guān)鍵詞]顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng) ; 校本教研;有效性;生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)

[中圖分類號(hào)]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）11-0087-02

高中生物教材中有16個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中有9個(gè)實(shí)驗(yàn)要使用顯微鏡。以往的光學(xué)顯微鏡教學(xué)，存在很大的弊端，如：課堂上教師不能觀察到每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，只能對(duì)少數(shù)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo);每位學(xué)生只能看到自己或同桌等少數(shù)人的物像，也只能進(jìn)行小范圍的交流。近年來，越來越多的學(xué)校配備了數(shù)碼顯微鏡，使得實(shí)驗(yàn)觀察更方便、更清晰。通過顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)，教師可對(duì)全體學(xué)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控和指導(dǎo)。當(dāng)然，基于顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)，師生還可共享某位學(xué)生觀察到的物像，加強(qiáng)課堂互動(dòng)和總結(jié)。

在2018年5月以“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”為主題的衢州市高中生物優(yōu)質(zhì)課評(píng)比中，雖有5名選手應(yīng)用數(shù)碼顯微鏡進(jìn)行教學(xué)，但是對(duì)于數(shù)碼顯微鏡的使用卻相當(dāng)?shù)托?。有的教師僅僅將數(shù)碼顯微鏡作為直觀的觀察工具，對(duì)顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)沒有絲毫應(yīng)用;有的教師將學(xué)生實(shí)驗(yàn)中所拍照片進(jìn)行了分享，體現(xiàn)了一定的互動(dòng)性，但對(duì)顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的定量分析功能并沒有深挖;等等。

如何發(fā)揮數(shù)碼顯微鏡這樣的先進(jìn)教育裝備在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用，更好地為教育教學(xué)服務(wù)成了此次優(yōu)質(zhì)課評(píng)比之后我們生物教研組的關(guān)注焦點(diǎn)。經(jīng)過多次教研活動(dòng)，我們嘗試以顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)作為研究對(duì)象，探索該系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用策略，并基于該系統(tǒng)構(gòu)建相應(yīng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。此次研究取得了一定的成效，提高了生物校本教研的有效性，也為兄弟學(xué)校提供了一些可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

一、基于顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的生物校本研究內(nèi)容

我們以高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)要求的顯微觀察實(shí)驗(yàn)“觀察多種多樣的細(xì)胞”“觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離及復(fù)原實(shí)驗(yàn)”“觀察有絲分裂”等為載體，基于顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行生物校本研究。主要內(nèi)容有：（1）完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)微課制作，形成“系列實(shí)驗(yàn)微課”，以翻轉(zhuǎn)課堂的形式提高不同層次學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)的效率;（2）讓學(xué)生通過顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的“捕捉照相與錄像”功能，建立觀察文件夾（既可存檔作為過程性評(píng)價(jià)的一部分內(nèi)容，也便于學(xué)生針對(duì)性鞏固）;（3）實(shí)現(xiàn)顯微裝片觀察照片、視頻等的共享和互動(dòng)，并探索顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用策略;（4）基于顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)建相應(yīng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

二、基于顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)建驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

高中生物實(shí)驗(yàn)大致可以分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)兩類。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是對(duì)研究對(duì)象有一定的了解，并形成或提出了某種假說，為驗(yàn)證該假說是否正確而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。探究性實(shí)驗(yàn)則是實(shí)驗(yàn)人員在結(jié)果未知的前提下，通過動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，來探索、分析得出結(jié)論，從而形成科學(xué)概念。這兩類實(shí)驗(yàn)相差很大，因此教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，就需要采取不同的教學(xué)模式。相應(yīng)的，顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)也應(yīng)該在使用的時(shí)候有不同的側(cè)重。

1.顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)支持下的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式構(gòu)建

基于顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式如下圖所示。

從以上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)程序來看，該教學(xué)模式的核心是實(shí)驗(yàn)操作，主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生基于數(shù)碼顯微鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、觀察、交流、合作討論等的技能和科學(xué)態(tài)度等。在整個(gè)教學(xué)程序中，教師應(yīng)該以指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、重視示范、重視互動(dòng)交流中學(xué)生主體地位的體現(xiàn)和重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練為主。

此教學(xué)模式以顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)為平臺(tái)，將精心制作的、色彩搭配合理的、內(nèi)容豐富的課件整合于教學(xué)中，使得課堂容量更大，涵蓋內(nèi)容更廣;并且可對(duì)形象生動(dòng)的教學(xué)情境、基于教學(xué)系統(tǒng)提供的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)共享。這些側(cè)重于互動(dòng)交流的課堂環(huán)節(jié)，都可明顯提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。

該教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)是：①能將色彩搭配合理、內(nèi)容豐富的課件整合于教學(xué)中，有利于提升學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的關(guān)注度;②在教師組織下開展互動(dòng)交流，可以對(duì)知識(shí)進(jìn)行多次鞏固和提升，有利于學(xué)生規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作;③在互動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)的支持下，教師能及時(shí)掌控和解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，關(guān)注學(xué)生的過程性評(píng)價(jià)。

當(dāng)然，該教學(xué)模式也存在不足：因?yàn)檎n件的內(nèi)容是教師在課前提前準(zhǔn)備好的，這樣的預(yù)設(shè)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的動(dòng)態(tài)生成經(jīng)常存在偏差，欠缺變化和靈動(dòng)。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)結(jié)合實(shí)物投影功能和基于希沃APP進(jìn)行投影，讓全班學(xué)生都能清晰、真實(shí)地觀察實(shí)驗(yàn)。另外，還應(yīng)發(fā)揮多媒體與顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的作用，使它們能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，相得益彰。

2. 顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)支持下的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式構(gòu)建

顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)支持下的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生可通過顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的PC終端查看教師發(fā)布的相關(guān)微課，并探究問題，預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容;還可訪問互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行資料的收集。在這過程中，教師提供信息指導(dǎo)，主抓學(xué)生的互動(dòng)交流——課堂動(dòng)態(tài)生成的分析和實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分享，最終師生一起歸納整理形成本節(jié)課的核心概念和知識(shí)點(diǎn)。其教學(xué)模式如下圖所示。

從以上的教學(xué)程序來看，該教學(xué)模式的核心是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)方式設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析設(shè)計(jì)等），并有機(jī)滲透生物學(xué)的思想方法，如假說—演繹法、模型構(gòu)建法等。主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的能力以及培養(yǎng)學(xué)生合作、探究的精神等。整個(gè)課堂教學(xué)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)探究問題的環(huán)節(jié)，畢竟探究是對(duì)所研究問題的學(xué)習(xí)。因此，教師的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)以提升學(xué)生提出問題的能力為切入口。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也應(yīng)加強(qiáng)探究過程的學(xué)習(xí)，如實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)方式的選擇，是選擇表格，還是選擇坐標(biāo)圖？若選擇坐標(biāo)圖，是選擇曲線圖還是柱形圖？等等。

高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其最關(guān)鍵、最核心的思想是以問題為核心。因此，實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)精設(shè)問題，讓學(xué)生緊緊圍繞問題展開核心知識(shí)和核心概念的建構(gòu)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。學(xué)生在解決問題的過程中，加強(qiáng)了探究能力——探究起始提出問題的能力，探究過程中收集資料、分析處理信息的能力，探究收尾階段表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力等。但學(xué)生在探究過程中，因知識(shí)儲(chǔ)備、互聯(lián)網(wǎng)的多種潛在誘惑等因素的影響，有時(shí)容易迷失方向。因此，教師要借助顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)做好監(jiān)督、引導(dǎo)與指導(dǎo)。

三、研究成效與反思

上述基于顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式構(gòu)建研究，收到了不錯(cuò)的成效。

1.應(yīng)用顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)，優(yōu)化了教學(xué)過程，提高了教學(xué)效果

例如必修1“觀察紫色洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原”實(shí)驗(yàn)，借助于數(shù)碼顯微鏡PC端特有的測(cè)量工具，可測(cè)出學(xué)生觀察到的顯微鏡視野中每個(gè)細(xì)胞的相對(duì)長度（C值）和原生質(zhì)體的長度（Y值），計(jì)算出Y/C的比例（%）。這樣的改進(jìn)，使原來的生物定性實(shí)驗(yàn)變?yōu)楦涌茖W(xué)、更好精確的定量實(shí)驗(yàn)，使得實(shí)驗(yàn)的探究性進(jìn)一步增強(qiáng)，極大地提升了學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和結(jié)果分析能力。

2.應(yīng)用顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)，有利于學(xué)生開展基于課本知識(shí)延伸與拓展的研究性學(xué)習(xí)

例如原高二宋啟軒等同學(xué)利用顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)完成“探究不同濃度酸雨對(duì)禾本科幼苗尖端生長的影響”研究性學(xué)習(xí)（該研究性學(xué)習(xí)獲得省二等獎(jiǎng)）。他們利用數(shù)碼顯微鏡觀察用不同濃度H2SO4處理過的禾本科幼苗尖生長的圖像，并進(jìn)行幼苗細(xì)胞長度測(cè)量，每隔24小時(shí)定期測(cè)量一次，最后利用顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的圖表記錄功能，形成酸雨對(duì)禾本科幼苗影響的課題報(bào)告。

3.基于顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的教學(xué)模式構(gòu)建研究，促進(jìn)了教師的專業(yè)成長

通過深挖顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的功能，在積極開展基于顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的教學(xué)模式構(gòu)建研究的過程中，我們教研組的教師獲得了專業(yè)成長。在2018年的市高中優(yōu)質(zhì)課評(píng)比中，“觀察紫色洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離及復(fù)原”實(shí)驗(yàn)教學(xué)獲得市一等獎(jiǎng)，并在后續(xù)省優(yōu)質(zhì)課評(píng)比中獲二等獎(jiǎng)。共有兩位教師應(yīng)邀在市教研活動(dòng)中做經(jīng)驗(yàn)介紹或?qū)ｎ}講座。

當(dāng)然，我們的研究也還存在一些不足，如顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)作為現(xiàn)代信息技術(shù)手段，其本身存在哪些缺陷，如何更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，如何對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)做更科學(xué)的過程性評(píng)價(jià)，對(duì)此我們的研究還不夠透徹，仍需進(jìn)行更為深入的研究。 今后，我們將繼續(xù)探索，同時(shí)更有效地整合多方面教學(xué)資源，使學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)真正落地生根。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 石雪芹，沈廣爽，王宏剛，等.顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)在植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用及管理[J].實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，2011（4）：76-77.

[2]? 方淳. 利用顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行“有絲分裂實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)組織[J].生物學(xué)通報(bào)，2013（11）：50-51.

[3]? 陳松，王林華.基于“高中顯微數(shù)碼實(shí)驗(yàn)室”的探究教學(xué)實(shí)踐[J].生物學(xué)教學(xué)，2015（8）：51-52.

（責(zé)任編輯 黃春香）