构建“酒精对水蚤心率的影响”实验的“智慧”课堂

景小军

(上海市蒙山中学 200540)

“酒精对水蚤心率的影响”一节的实验是沪教版初中《生命科学》教材第3章“健康与疾病”第2节的内容。该实验是“常见病及其预防”的第3部分“生活方式与常见非传染病”内容的实验与实践。本实验课程标准的要求是B级： 关注与健康相关的科学原理[1]。作为探究性实验，实验的重点是培养学生设计对照实验和重复实验以及实验数据的记录和分析的能力。在实验设计中，初步具有设置对照实验和重复实验的思想。但在实施实验的过程中主要存在如下难点： ①水蚤心跳太快，如何精准计数？②课堂时间有限，如何更加高效？③实验教学评价，如何更加确切？本文记述了以下三个方面的改进和创新：

1 实验器材的改进设计

实验观察的对象水蚤，心跳特别快，达100～350次/min不等[2]。用平时的打点计数法，误差较大；用手机高速拍摄后慢速回放来精准计数也存在一些问题： ①对手机的硬件要求较高；②课堂安装调试比较费时间；③手机屏幕小，观察不方便；④学生自带手机里面安装有其他软件较难管理。如何破解以上难题？经过反复的实验，自制了一个无线传输技术的电子目镜。实验时，取下普通目镜，换上电子目镜并打开其电源，它会自动生成一个无线局域网，把学生的平板电脑连到这个无线局域网。再打开App，平板电脑就会同步显示显微镜下的视野(图1)。学生通过App，不仅可对显微镜下的视野拍摄高清静态图像，还可高速录制显微镜视野下的视频，并慢速回放，达成精准计数水蚤心率的效果。

图1 自制电子目镜安装在显微镜上的效果图

2 实验环节的改进设计

在以往实施该实验的过程中，课堂时间紧张的现象比较普遍,最终导致后面的讨论环节非常的急促。针对这个难点，借助“互联网+”环境，运用微信公众号开展课前预习素材的推送。包括水蚤的生活环境、水蚤心脏正确位置的视频介绍等。这样，在课堂上学生就可很快地找准水蚤心脏的位置并进行计数。此外，课堂上学生实验操作过程的一些图片和视频素材，也可通过微信公众号让学生快捷地获取下载地址。通过以上举措可最大化节约课堂时间，把更多的时间用在实验操作和分析评价环节，能有效地提升课堂教学效率。

实验数据的收集和实验图表的生成，也是较耗时的环节。平时的做法是让学生通过小纸条上交实验数据，然后由教师或在学生协助下逐个输入到Excel表中，再对Excel表中的实验数据进行处理，得出水蚤心率随着酒精浓度升高变化的图表，整个过程耗时也较长。改进后的做法如下： 课前教师把课堂需要使用的Excel表格上传到云空间，每个平板电脑固定一个账号，浏览器会自动记住密码。学生实验时在收藏夹中打开云平台，就会看到教师共享的Excel表格，对应着自己的位置马上就可以录入本组的数据。教师登陆云平台后打开共享的Excel表格，在教室前面的大屏上，可同步呈现每一组学生实验数据的录入情况(图2)。等全班学生实验数据录入完毕后，教师只要复制云平台Excel表中学生录入的数据，粘贴到本地Excel表格(预先设置好根据表格中填充的数据自动生成图表)，马上就会出来实验结果的图表。由此，通过“云协作”+“复制”+“粘贴”，只要3步就完成实验数据的收集和图表的生成，既直观又高效。

图2 学生基于云平台同步录入实验数据场景

3 评价方式的改进设计

如何对学生的实验进行确切地评价也是一直困扰教师的问题，笔者尝试利用视频实录技术解决实验教学中异常数据的分析，以及评价困难的问题。首先，对实验室进行了网络化的改装，每组学生前方的天花板上安装一个高清的摄像头，教师电脑可以控制这些摄像头。当学生开始实验操作时，教师就按下录制键，录下每组学生实验操作的全过程。在实验数据分析环节，如果遇到学生实验数据有异常的情况，教师可调取数据异常组学生实验的操作视频，进行回放来分析原因。

例如，一次B1组学生实验数据与其他组相比差异较大，在实验数据分析环节时，调出B1组学生实验操作视频进行回放，马上就有学生发现并指出了B1组学生操作上的问题：“水蚤在酒精溶液中浸泡10s后忘记吸掉酒精溶液导致变量增加”。实验环节结束后，学生还可打开平板电脑扫描桌面的二维码，快捷地打开全班各组实验操作视频的网页，选择自己或者其他学生的实验操作视频进行回放观看，并进行打分或录入文字进行评价(图3)。

图3 学生通过扫描二维码观看视频和点评场景

通过以上视频实录技术课堂评价方式的改进，不仅可让实验课的评价更加全面、准确，而且让学生的实验操作更加规范，对课堂纪律的提升也大有裨益。

创新地使用微信公众号、自制数码显微镜和云协作技术中的数据汇总、图表的自动生成、实验过程操作视频实时录制和回放等环节是融合现代信息技术、打造智慧课堂的初步尝试，它不仅可助力平时实验更好地落实，同时能对学生信息素养的提升和创新能力的培养起到积极的推动作用。