提高生物校本教研有效性的探索

王海芳

[摘   要]以数码显微镜实验室的教学系统显微数码互动系统作为研究对象，探索该系统在实验教学中的应用策略，并基于该系统构建相应的验证性实验教学模式和探究性实验教学模式，以提高生物校本教研的有效性。

[关键词]显微数码互动系统 ; 校本教研;有效性;生物实验教学

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）11-0087-02

高中生物教材中有16个实验，其中有9个实验要使用显微镜。以往的光学显微镜教学，存在很大的弊端，如：课堂上教师不能观察到每个学生的实验现象和结果，只能对少数学生进行指导;每位学生只能看到自己或同桌等少数人的物像，也只能进行小范围的交流。近年来，越来越多的学校配备了数码显微镜，使得实验观察更方便、更清晰。通过显微数码互动系统，教师可对全体学生的实验现象和结果进行监控和指导。当然，基于显微数码互动系统，师生还可共享某位学生观察到的物像，加强课堂互动和总结。

在2018年5月以“实验教学”为主题的衢州市高中生物优质课评比中，虽有5名选手应用数码显微镜进行教学，但是对于数码显微镜的使用却相当低效。有的教师仅仅将数码显微镜作为直观的观察工具，对显微数码互动系统没有丝毫应用;有的教师将学生实验中所拍照片进行了分享，体现了一定的互动性，但对显微数码互动系统的定量分析功能并没有深挖;等等。

如何发挥数码显微镜这样的先进教育装备在实验教学中的作用，更好地为教育教学服务成了此次优质课评比之后我们生物教研组的关注焦点。经过多次教研活动，我们尝试以显微数码互动系统作为研究对象，探索该系统在实验教学中的应用策略，并基于该系统构建相应的验证性实验教学模式和探究性实验教学模式。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，也为兄弟学校提供了一些可借鉴的经验。

一、基于显微数码互动系统的生物校本研究内容

我们以高中生物课程标准要求的显微观察实验“观察多种多样的细胞”“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及复原实验”“观察有丝分裂”等为载体，基于显微数码互动系统进行生物校本研究。主要内容有：（1）完成相关的实验微课制作，形成“系列实验微课”，以翻转课堂的形式提高不同层次学生预习、复习的效率;（2）让学生通过显微数码互动系统的“捕捉照相与录像”功能，建立观察文件夹（既可存档作为过程性评价的一部分内容，也便于学生针对性巩固）;（3）实现显微装片观察照片、视频等的共享和互动，并探索显微数码互动系统在实验教学中的应用策略;（4）基于显微数码互动系统构建相应的验证性实验教学模式和探究性实验教学模式。

二、基于显微数码互动系统构建验证性实验教学模式和探究性实验教学模式

高中生物实验大致可以分为验证性实验和探究性实验两类。验证性实验是对研究对象有一定的了解，并形成或提出了某种假说，为验证该假说是否正确而进行的实验。探究性实验则是实验人员在结果未知的前提下，通过动手操作实验，来探索、分析得出结论，从而形成科学概念。这两类实验相差很大，因此教师设计实验教学时，就需要采取不同的教学模式。相应的，显微数码互动系统也应该在使用的时候有不同的侧重。

1.显微数码互动系统支持下的验证性实验教学模式构建

基于显微数码互动系统的验证性实验教学模式如下图所示。

从以上的实验教学程序来看，该教学模式的核心是实验操作，主要目标是培养学生基于数码显微镜进行实验、观察、交流、合作讨论等的技能和科学态度等。在整个教学程序中，教师应该以指导实验、重视示范、重视互动交流中学生主体地位的体现和重视学生实验技能的训练为主。

此教学模式以显微数码互动系统为平台，将精心制作的、色彩搭配合理的、内容丰富的课件整合于教学中，使得课堂容量更大，涵盖内容更广;并且可对形象生动的教学情境、基于教学系统提供的实验现象与结果进行实时共享。这些侧重于互动交流的课堂环节，都可明显提升实验教学的效率。

该教学模式的优点是：①能将色彩搭配合理、内容丰富的课件整合于教学中，有利于提升学生对实验教学内容的关注度;②在教师组织下开展互动交流，可以对知识进行多次巩固和提升，有利于学生规范实验操作;③在互动系统平台的支持下，教师能及时掌控和解决学生在实验过程中出现的问题，关注学生的过程性评价。

当然，该教学模式也存在不足：因为课件的内容是教师在课前提前准备好的，这样的预设与实验教学的动态生成经常存在偏差，欠缺变化和灵动。在实际教学中，教师应结合实物投影功能和基于希沃APP进行投影，让全班学生都能清晰、真实地观察实验。另外，还应发挥多媒体与显微数码互动系统的作用，使它们能优势互补，相得益彰。

2. 显微数码互动系统支持下的探究性实验教學模式构建

显微数码互动系统支持下的探究性实验教学中，学生可通过显微数码互动系统的PC终端查看教师发布的相关微课，并探究问题，预习、复习相关的教学内容;还可访问互联网，进行资料的收集。在这过程中，教师提供信息指导，主抓学生的互动交流——课堂动态生成的分析和实验方案、实验结果的分享，最终师生一起归纳整理形成本节课的核心概念和知识点。其教学模式如下图所示。

从以上的教学程序来看，该教学模式的核心是实验设计（实验方案的设计、实验结果的表达方式设计、实验数据的分析设计等），并有机渗透生物学的思想方法，如假说—演绎法、模型构建法等。主要目标是培养学生提出问题、设计实验、创新实验的能力以及培养学生合作、探究的精神等。整个课堂教学，应强调探究问题的环节，毕竟探究是对所研究问题的学习。因此，教师的教学设计应以提升学生提出问题的能力为切入口。同时，实验教学也应加强探究过程的学习，如实验结果的表达方式的选择，是选择表格，还是选择坐标图？若选择坐标图，是选择曲线图还是柱形图？等等。

高中生物探究性实验教学，其最关键、最核心的思想是以问题为核心。因此，实际教学中，教师应精设问题，让学生紧紧围绕问题展开核心知识和核心概念的建构，充分发挥学生的主体作用。学生在解决问题的过程中，加强了探究能力——探究起始提出问题的能力，探究过程中收集资料、分析处理信息的能力，探究收尾阶段表达实验结果的能力等。但学生在探究过程中，因知识储备、互联网的多种潜在诱惑等因素的影响，有时容易迷失方向。因此，教师要借助显微数码互动系统做好监督、引导与指导。

三、研究成效与反思

上述基于显微数码互动系统的实验教学模式构建研究，收到了不错的成效。

1.应用显微数码互动系统，优化了教学过程，提高了教学效果

例如必修1“观察紫色洋葱表皮细胞的质壁分离和质壁分离复原”实验，借助于数码显微镜PC端特有的测量工具，可测出学生观察到的显微镜视野中每个细胞的相对长度（C值）和原生质体的长度（Y值），计算出Y/C的比例（%）。这样的改进，使原来的生物定性实验变为更加科学、更好精确的定量实验，使得实验的探究性进一步增强，极大地提升了学生实验设计能力和结果分析能力。

2.应用显微数码互动系统，有利于学生开展基于课本知识延伸与拓展的研究性学习

例如原高二宋启轩等同学利用显微数码互动系统完成“探究不同浓度酸雨对禾本科幼苗尖端生长的影响”研究性学习（该研究性学习获得省二等奖）。他们利用数码显微镜观察用不同浓度H2SO4处理过的禾本科幼苗尖生长的图像，并进行幼苗细胞长度测量，每隔24小时定期测量一次，最后利用显微数码互动系统的图表记录功能，形成酸雨对禾本科幼苗影响的课题报告。

3.基于显微数码互动系统的教学模式构建研究，促进了教师的专业成长

通过深挖显微数码互动系统的功能，在积极开展基于显微数码互动系统的教学模式构建研究的过程中，我们教研组的教师获得了专业成长。在2018年的市高中优质课评比中，“观察紫色洋葱表皮细胞的质壁分离及复原”实验教学获得市一等奖，并在后续省优质课评比中获二等奖。共有两位教师应邀在市教研活动中做经验介绍或专题讲座。

当然，我们的研究也还存在一些不足，如显微数码互动系统作为现代信息技术手段，其本身存在哪些缺陷，如何更好地发挥其优势，如何对学生的学习做更科学的过程性评价，对此我们的研究还不够透彻，仍需进行更为深入的研究。 今后，我们将继续探索，同时更有效地整合多方面教学资源，使学生核心素养的培养真正落地生根。

[   参   考   文   献   ]

[1]  石雪芹，沈廣爽，王宏刚，等.显微互动教学系统在植物学实验教学中的应用及管理[J].实验室教学，2011（4）：76-77.

[2]  方淳. 利用显微数码互动系统进行“有丝分裂实验”的教学组织[J].生物学通报，2013（11）：50-51.

[3]  陈松，王林华.基于“高中显微数码实验室”的探究教学实践[J].生物学教学，2015（8）：51-52.

（责任编辑 黄春香）